title: Assessing the limiting supermassive black hole mass in IFU observations of the nucleated Fornax3D galaxy FCC 148
Creators: name: Duffek, Malika Nora
Publisher: name: :none
Year: 2024

description: Schwarze Löcher gehören zu den faszinierendsten Objekten der Astrophysik. Obwohl sie in jeder Ecke des Universums zu finden sind, bleiben viele ihrer physikalischen Eigenschaften noch ein Mysterium. Supermassive Schwarze Löcher, also schwarze Löcher mit Massen von Millionen bis Millarden von Sonnemassen, spielen eine noch wichtigere Rolle, da sie in vielen Galaxienzentren auftreten und eng mit der Entstehung und Entwicklung von Galaxien zusammenhängen. Ihre Erforschung ist daher von größter Bedeutung um den Werdegang von Galaxien zu verstehen. In dieser Arbeit möchte ich zum Wissen dieser Supermassiven Schwarzen Löcher beitragen, indem ich die Masse des Schwarzen Lochs im Zentrum der Galaxie FCC 148 messe. Dabei analysiere ich die Dynamik der Sterne in der zentralen Umgebung des Schwarzen Lochs. Für die Beobachtungsdaten nutze ich hochauflösende photometrische und spektroskopische Daten von Teleskopen wie dem Hubble-Weltraumteleskop und dem Very Large Telescope, speziell unter Verwendung von Aufnahmen der Integralfeld-Spektrographen MUSE und SINFONI, die die Beobachtung von Sternbewegungen im zentralen Bereich ermöglichen. Der Kern der Arbeit besteht darin, detaillierte dynamische Modelle zu erstellen, die den gravitativen Einfluss des Schwarzen Lochs auf die umliegenden Sterne berücksichtigen. Durch die Anwendung von Schwarzschild-Orbit-Superpositionsmodellen werden die Geschwindigkeiten und Bahnen der Sterne quantifiziert, wodurch die Masse des zentralen Schwarzen Lochs sowie weitere physikalische Parameter der Galaxie wie die Morphologie, das Masse-zu-Licht-Verhältnis und der Beitrag der Dunklen Materie abgeleitet werden. Zu den wichtigsten Ergebnissen gehört eine erste obere Massengrenze des supermassiven Schwarzen Lochs in der Galaxie FCC 148. In dieser Arbeit beschäftige ich mich zudem mit den Korrelationen zwischen der Masse des Schwarzen Lochs, dem Nuklearen Sternhaufen (NSC) und den galaktischen Eigenschaften. In diesen Korrelationen zeigt sich, dass das bemessene schwarze Loch vielmehr am niedrigeren Ende der Massenbeziehungen liegt. Diese Resultate tragen vor allem zum Verständnis der Koevolution von Schwarzen Löchern und ihren Wirtsgalaxien bei. Letztendlich unterstreicht diese Arbeit die entscheidende Rolle der Sternendynamik bei der Berechnung der Massen von Schwarzen Löchern. Durch sorgfältige Analysen und innovative Modellierungen verbessert diese wissenschaftliche Arbeit unser Verständnis von Schwarzen Löchern in Galaxiezentren, fördert das Feld der Astrophysik und unsere Kenntnisse über das Universums.
description: Black holes are one of the most intriguing objects known in astrophysics. While many of their properties are still a mystery, they are found in every corner of the universe. Supermassive black holes (SMBHs) play an even more important role as they are found in multitudes of galaxy centers and are tightly connected to the formation and evolution of galaxies. Their exploration therefore is of utmost significance in the galactic field of research. In this work I want to contribute to the knowledge of SMBHs through the mass measurement of the black hole in the center of the nucleated galaxy FCC 148 by analyzing the dynamics of stars in their vicinity. The study utilizes high-resolution imaging and spectroscopic data from telescopes such as the Hubble Space Telescope and the Very Large Telescope, specifically using data from the Integral Field Spectrographs MUSE and SINFONI, enabling the observation of stellar motions within the central region. The core of the thesis involves constructing detailed dynamical models that account for both the gravitational influence of the black hole and the distribution of surrounding stars. By applying Schwarzschild orbit superposition models, I can model the velocities and trajectories of stars, thereby inferring the mass of the central black hole as well as additional physical parameters of the galaxy such as its intrinsic 3D structure, the Mass-to-Light ratio and the dark matter contribution. Key findings include a first upper mass limit for the supermassive black hole in FCC 148. The research also explores correlations between black hole mass, the Nuclear Star Cluster (NSC) and galactic properties, where the black hole of FCC 148 occupies the lower mass end of most scaling relations. These results contribute to the understanding of the co-evolution of black holes and their host galaxies. Ultimately, this thesis underscores the critical role of stellar dynamics in unveiling the masses of black holes. Through meticulous analysis and innovative modeling, this research enhances our understanding of these fascinating astronomical objects, advancing the field of astrophysics and our comprehension of the universe.