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datestamp: 2021-07-15 06:07:10
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type: doctoralThesis
metadata_visibility: show
creators_name: Bosco, Felix
title: Probing the Growth of Black Holes at the Limit of Large Telescopes
title_de: Erforschung des Wachstums von Schwarzen Löchern an der Auflösungsgrenze von Großteleskopen
subjects: 520
divisions: 130001
adv_faculty: af-13
cterms_swd: Astronomie
abstract: Direct kinematical measurements of black hole (BH) masses require to resolve the sphere of influence at sub-milliarcsecond scales. Here, two novel observational approaches are studied that exhaust the resolution limit of modern large telescopes in order to allow for tighter constraints on masses and growth mechanisms of BHs. The first approach applies holographic speckle imaging techniques to near-infrared images after partial atmospheric turbulence correction. Based on simulations and observational data, we show that the combination of techniques recovers the diffraction limit of 8 m-class telescopes for stars too faint for classical speckle imaging. This approach will allow for tracing BHs directly via stellar kinematics. The second technique uses the spectroastrometric signal of the quasar broad emission line region in order to constrain its geometric and kinematic structure. We extract this signal from adaptive-optics-assisted near-infrared spectroscopy with an 8 m telescope and carefully study the uncertainties. The comparison of the data to our model allows us to report on the first tentative detection of the spectroastrometric signal of a luminous quasar and thereby for constraining its BH mass, the first direct measurement beyond a redshift of z = 2 and out of the detection range of reverberation mapping or optical interferometry.
abstract_translated_text: Direkte kinematische Messungen der Masse von Schwarzen Löchern (BHs) erfordern eine Auflösung des Einflussbereichs auf Skalen unterhalb von Millibogensekunden. Hier werden zwei neuartige Beobachtungsansätze untersucht, welche die Auflösungsgrenze moderner Großteleskope ausreizen, um engere Einschränkungen für Massen und Wachstumsmechanismen von BHs zu ermöglichen. Der erste Ansatz wendet holographische Speckle-Imaging-Techniken auf Nahinfrarot-Bilder nach partieller Korrektur atmosphärischer Turbulenzen an. Basierend auf Simulationen und Beobachtungsdaten zeigen wir, dass die Kombination von Techniken Beobachtungen an der Beugungsgrenze von Teleskopen der 8 m-Klasse für Sterne ermöglicht, welche für die klassische Speckle-Abbildung zu schwach sind. Dieser Ansatz wird es ermöglichen, BHs direkt über die Sternkinematik nachzuweisen. Die zweite Technik nutzt das spektroastrometrische Signal der breiten Emissionslinienregion von Quasaren, um deren geometrische und kinematische Struktur einzuschränken. Wir extrahieren dieses Signal aus mit adaptiven Optiken unterstützten Nahinfrarot-Spektroskopiedaten von einem 8 m-Teleskop und untersuchen sorgfältig die Unsicherheiten. Der Vergleich der Daten mit unserem Modell erlaubt es uns, über den ersten vorläufigen Nachweis des spektroastrometrischen Signals eines leuchtkräftigen Quasars und damit zur Eingrenzung seiner BH-Masse zu berichten, die erste direkte Messung jenseits einer Rotverschiebung von z = 2 und außerhalb des Nachweisbereichs von Reverberation Mapping oder optischer Interferometrie.
abstract_translated_lang: ger
date: 2021
id_scheme: DOI
id_number: 10.11588/heidok.00029879
ppn_swb: 1765565332
own_urn: urn:nbn:de:bsz:16-heidok-298798
date_accepted: 2021-07-01
advisor: HASH(0x556120d2dd00)
language: eng
bibsort: BOSCOFELIXPROBINGTHE2021
full_text_status: public
place_of_pub: Heidelberg
citation:   Bosco, Felix  (2021) Probing the Growth of Black Holes at the Limit of Large Telescopes.  [Dissertation]     
document_url: https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/29879/1/Dissertation_Felix_Bosco.pdf