Cross-checking SMBH mass estimates in NGC 6958 – I. Stellar dynamics from adaptive optics-assisted MUSE observations
Creators
- 1. Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam
- 2. Ho Chi Minh City International University
- 3. Vietnam National University Ho Chi Minh City
- 4. University of Oxford
- 5. Yonsei University
- 6. Cardiff University
- 7. National Astronomical Observatory of Japan
- 8. Macquarie University
- 9. Chalmers University of Technology
- 10. Armagh Observatory & Planetarium
- 11. University of Vienna
Description
ABSTRACT Supermassive black hole masses (MBH) can dynamically be estimated with various methods and using different kinematic tracers. Different methods have only been cross-checked for a small number of galaxies and often show discrepancies. To understand these discrepancies, detailed cross-comparisons of additional galaxies are needed. We present the first part of our cross-comparison between stellar- and gas-based MBH estimates in the nearby fast-rotating early-type galaxy NGC 6958. The measurements presented here are based on ground-layer adaptive optics-assisted Multi-Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) science verification data at around 0${_{.}^{\prime\prime}}$6 spatial resolution. The spatial resolution is a key ingredient for the measurement and we provide a Gaussian parametrization of the adaptive optics-assisted point spread function for various wavelengths. From the MUSE data, we extracted the stellar kinematics and constructed dynamical models. Using an axisymmetric Schwarzschild technique, we measured an MBH of $(3.6^{+2.7}_{-2.4}) \times 10^8\,$M⊙ at 3σ significance taking kinematical and dynamical systematics (e.g. radially varying mass-to-light ratio) into account. We also added a dark halo, but our data do not allow us to constrain the dark matter fraction. Adding dark matter with an abundance matching prior results in a 25 per cent more massive black hole. Jeans anisotropic models return MBH of $(4.6^{+2.5}_{-2.7}) \times 10^8$ and $(8.6^{+0.8}_{-0.8}) \times 10^8\, \mathrm{M}_{\odot }$ at 3σ confidence for spherical and cylindrical alignments of the velocity ellipsoid, respectively. In a follow-up study, we will compare the stellar-based MBH with those from cold and warm gas tracers, which will provide additional constraints for the MBH for NGC 6958, and insights into assumptions that lead to potential systematic uncertainty.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
يمكن تقدير كتل الثقوب السوداء فائقة الكتلة (MBH) بشكل ديناميكي بطرق مختلفة وباستخدام متتبعات حركية مختلفة. لم يتم التحقق من الطرق المختلفة إلا لعدد قليل من المجرات وغالبًا ما تظهر تناقضات. لفهم هذه التناقضات، هناك حاجة إلى مقارنات تفصيلية بين المجرات الإضافية. نقدم الجزء الأول من المقارنة المتقاطعة بين تقديرات MBH النجمية والغازية في المجرة القريبة سريعة الدوران من النوع المبكر NGC 6958. تستند القياسات المقدمة هنا إلى بيانات التحقق العلمي للمستكشف الطيفي متعدد الوحدات (MUSE) بمساعدة البصريات التكيفية للطبقة الأرضية بحوالي 0 ${_{. }^{\ prime\prime}} 6 $. تعد الدقة المكانية مكونًا رئيسيًا للقياس ونوفر قياسًا غاوسيًا لوظيفة انتشار النقاط بمساعدة البصريات التكيفية لأطوال موجية مختلفة. من بيانات MUSE، استخرجنا الحركية النجمية وبنينا نماذج ديناميكية. باستخدام تقنية Schwarzschild المحورية، قمنا بقياس MBH بقيمة $( 3.6 ^{+2.7 }_{-2.4})\times 10^8\،$M\ at 3 σ significance مع الأخذ في الاعتبار النظاميات الحركية والديناميكية (على سبيل المثال، نسبة الكتلة إلى الضوء المتغيرة شعاعيًا). أضفنا أيضًا هالة مظلمة، لكن بياناتنا لا تسمح لنا بتقييد جزء المادة المظلمة. إضافة المادة المظلمة مع وفرة مطابقة للنتائج السابقة في ثقب أسود أكثر ضخامة بنسبة 25 في المائة. ترجع نماذج الجينز متباينة الخواص MBH بقيمة$( 4.6 ^{+2.5 }_{-2.7})\times 10^8 $ and $( 8.6^{+0.8 }_{-0.8})\times 10^8\, \mathrm{M }_{\ odot }$ عند 3 σ ثقة للمحاذاة الكروية والأسطوانية للقطعة الناقصة للسرعة، على التوالي. في دراسة متابعة، سنقارن MBH القائم على النجوم مع تلك الموجودة في أجهزة تتبع الغاز البارد والدافئ، والتي ستوفر قيودًا إضافية على MBH لـ NGC 6958، ورؤى حول الافتراضات التي تؤدي إلى عدم اليقين المنهجي المحتمل.Translated Description (French)
RÉSUMÉ Les masses des trous noirs supermassifs (MBH) peuvent être estimées dynamiquement avec diverses méthodes et à l'aide de différents traceurs cinématiques. Différentes méthodes n'ont été recoupées que pour un petit nombre de galaxies et montrent souvent des divergences. Pour comprendre ces divergences, des comparaisons croisées détaillées de galaxies supplémentaires sont nécessaires. Nous présentons la première partie de notre comparaison croisée entre les estimations de MBH basées sur les étoiles et les gaz dans la galaxie de type précoce en rotation rapide NGC 6958. Les mesures présentées ici sont basées sur des données de vérification scientifique MUSE (Multi-Unit Spectroscopic Explorer) assistées par optique adaptative de la couche de base à une résolution spatiale d'environ 0 ${_{.}^{\prime\prime}}$ 6. La résolution spatiale est un ingrédient clé pour la mesure et nous fournissons une paramétrisation gaussienne de la fonction d'étalement ponctuel assistée par optique adaptative pour différentes longueurs d'onde. À partir des données de MUSE, nous avons extrait la cinématique stellaire et construit des modèles dynamiques. À l'aide d'une technique de Schwarzschild axisymétrique, nous avons mesuré un MBH de $( 3.6^{+2.7}_{-2.4}) \fois 10^8\,$M à une signification de 3σ en tenant compte de la systématique cinématique et dynamique (par exemple, le rapport masse-lumière variant radialement). Nous avons également ajouté un halo sombre, mais nos données ne nous permettent pas de contraindre la fraction de matière noire. Ajouter de la matière noire avec une abondance correspondant aux résultats antérieurs dans un trou noir 25 % plus massif. Les modèles anisotropes de Jeans renvoient MBH de $( 4.6^{+2.5}_{-2.7}) \fois 10^8 $ et $( 8.6^{+0.8}_{-0.8}) \fois 10^8\, \mathrm{M}_{\odot }$ à 3σ de confiance pour les alignements sphériques et cylindriques de l'ellipsoïde de vitesse, respectivement. Dans une étude de suivi, nous comparerons le MBH stellaire avec ceux des traceurs de gaz froid et chaud, ce qui fournira des contraintes supplémentaires pour le MBH pour NGC 6958 et des informations sur les hypothèses qui conduisent à une incertitude systématique potentielle.Translated Description (Spanish)
RESUMEN Las masas de agujeros negros supermasivos (MBH) se pueden estimar dinámicamente con varios métodos y utilizando diferentes trazadores cinemáticos. Los diferentes métodos solo se han cruzado para un pequeño número de galaxias y, a menudo, muestran discrepancias. Para comprender estas discrepancias, se necesitan comparaciones cruzadas detalladas de galaxias adicionales. Presentamos la primera parte de nuestra comparación cruzada entre las estimaciones de MBH estelares y basadas en gas en la cercana galaxia de rotación rápida de tipo temprano NGC 6958. Las mediciones que se presentan aquí se basan en los datos de verificación científica del Explorador Espectroscópico de Múltiples Unidades (MUSE) asistido por óptica adaptativa de capa base con una resolución espacial de alrededor de 0 ${_{.}^{\prime\prime}}$ 6. La resolución espacial es un ingrediente clave para la medición y proporcionamos una parametrización gaussiana de la función de dispersión de puntos asistida por óptica adaptativa para varias longitudes de onda. A partir de los datos de MUSE, extrajimos la cinemática estelar y construimos modelos dinámicos. Usando una técnica axisimétrica de Schwarzschild, medimos un MBH de $(3,6^{+2,7}_{-2,4}) \multiplicado por 10^8\,$M a 3σ de significación teniendo en cuenta la sistemática cinemática y dinámica (por ejemplo, la relación masa-luz que varía radialmente). También añadimos un halo oscuro, pero nuestros datos no nos permiten restringir la fracción de materia oscura. La adición de materia oscura con una abundancia que coincide con la anterior da como resultado un agujero negro un 25 por ciento más masivo. Los modelos anisotrópicos de jeans devuelven MBH de $(4.6^{+2.5}_{-2.7}) \multiplicado por 10^8 $ y $(8.6^{+0.8}_{-0.8}) \multiplicado por 10^8\, \mathrm{M}_{\odot }$ con una confianza de 3σ para alineaciones esféricas y cilíndricas del elipsoide de velocidad, respectivamente. En un estudio de seguimiento, compararemos el MBH basado en estrellas con los de los trazadores de gas frío y cálido, lo que proporcionará restricciones adicionales para el MBH para NGC 6958 y conocimientos sobre supuestos que conducen a una posible incertidumbre sistemática.Files
stab3210.pdf.pdf
Files
(93 Bytes)
Name | Size | Download all |
---|---|---|
md5:b0d506893d4802090edf1644f5f082cd
|
93 Bytes | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- التحقق من تقديرات كتلة SMBH في NGC 6958 – I. الديناميكيات النجمية من ملاحظات MUSE بمساعدة البصريات التكيفية
- Translated title (French)
- Vérification croisée des estimations de masse SMBH dans NGC 6958 – I. Dynamique stellaire à partir d'observations MUSE assistées par optique adaptative
- Translated title (Spanish)
- Comprobación cruzada de las estimaciones de masa SMBH en NGC 6958 – I. Dinámica estelar a partir de observaciones MUSE asistidas por óptica adaptativa
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3212150853
- DOI
- 10.1093/mnras/stab3210
References
- https://openalex.org/W1499069497
- https://openalex.org/W1532082951
- https://openalex.org/W1560414242
- https://openalex.org/W1892122692
- https://openalex.org/W1965534593
- https://openalex.org/W1967322575
- https://openalex.org/W1971074558
- https://openalex.org/W1976316789
- https://openalex.org/W1981111503
- https://openalex.org/W1985488900
- https://openalex.org/W1989222696
- https://openalex.org/W2015295900
- https://openalex.org/W2016094316
- https://openalex.org/W2021790526
- https://openalex.org/W2029343094
- https://openalex.org/W2031452176
- https://openalex.org/W2034064807
- https://openalex.org/W2048025997
- https://openalex.org/W2048385782
- https://openalex.org/W2054103046
- https://openalex.org/W2056333177
- https://openalex.org/W2058072950
- https://openalex.org/W2064247729
- https://openalex.org/W2066030663
- https://openalex.org/W2067563106
- https://openalex.org/W2075082864
- https://openalex.org/W2081541618
- https://openalex.org/W2088034685
- https://openalex.org/W2088558536
- https://openalex.org/W2089403320
- https://openalex.org/W2090935307
- https://openalex.org/W2091765531
- https://openalex.org/W2092904906
- https://openalex.org/W2092975024
- https://openalex.org/W2094682292
- https://openalex.org/W2095862520
- https://openalex.org/W2100306218
- https://openalex.org/W2105954496
- https://openalex.org/W2106820772
- https://openalex.org/W2110284565
- https://openalex.org/W2112759620
- https://openalex.org/W2112915802
- https://openalex.org/W2120683449
- https://openalex.org/W2124811735
- https://openalex.org/W2126496585
- https://openalex.org/W2126805297
- https://openalex.org/W2128331590
- https://openalex.org/W2129760210
- https://openalex.org/W2130707009
- https://openalex.org/W2131296978
- https://openalex.org/W2134770831
- https://openalex.org/W2141520494
- https://openalex.org/W2145106374
- https://openalex.org/W2146896409
- https://openalex.org/W2147670132
- https://openalex.org/W2149350566
- https://openalex.org/W2151062050
- https://openalex.org/W2157805129
- https://openalex.org/W2158622701
- https://openalex.org/W2163117531
- https://openalex.org/W2163422226
- https://openalex.org/W2474336635
- https://openalex.org/W2505702019
- https://openalex.org/W2519556414
- https://openalex.org/W2519918655
- https://openalex.org/W2523266658
- https://openalex.org/W2532571414
- https://openalex.org/W2537822051
- https://openalex.org/W2561968260
- https://openalex.org/W2578643641
- https://openalex.org/W2594853623
- https://openalex.org/W2595400628
- https://openalex.org/W2761706464
- https://openalex.org/W2786693462
- https://openalex.org/W2791615875
- https://openalex.org/W2911969062
- https://openalex.org/W2921337037
- https://openalex.org/W2962960908
- https://openalex.org/W3009694756
- https://openalex.org/W3042102570
- https://openalex.org/W3098419577
- https://openalex.org/W3099424182
- https://openalex.org/W3101102861
- https://openalex.org/W3101267047
- https://openalex.org/W3101698964
- https://openalex.org/W3101713755
- https://openalex.org/W3101876314
- https://openalex.org/W3101948535
- https://openalex.org/W3102014803
- https://openalex.org/W3102095680
- https://openalex.org/W3102905679
- https://openalex.org/W3102935146
- https://openalex.org/W3103300272
- https://openalex.org/W3103365173
- https://openalex.org/W3103535769
- https://openalex.org/W3103619937
- https://openalex.org/W3103744972
- https://openalex.org/W3104600052
- https://openalex.org/W3104671257
- https://openalex.org/W3104679074
- https://openalex.org/W3104680213
- https://openalex.org/W3105328225
- https://openalex.org/W3105499213
- https://openalex.org/W3105989255
- https://openalex.org/W3106072094
- https://openalex.org/W3106097745
- https://openalex.org/W3106434552
- https://openalex.org/W3123599123
- https://openalex.org/W3128161374
- https://openalex.org/W3155535422
- https://openalex.org/W3158950413
- https://openalex.org/W3204568276
- https://openalex.org/W3207683266
- https://openalex.org/W4211245634
- https://openalex.org/W4292331404
- https://openalex.org/W4292508341
- https://openalex.org/W4299981856