Cosmological black hole spin evolution by mergers and accretion
利用最近黑洞合并的数值相对论模拟结果，我们回顾了以前的宇宙学黑洞自旋演化的研究。我们表明，合并是不太可能产生大的自旋，除非合并孔的自旋与轨道角动量的对齐是非常有效的。我们分析了自旋演化在三个特定的情况下：（1）自旋演化只通过合并，（2）自旋演化通过合并和延长吸积插曲，（3）自旋演化通过合并和短暂的（混沌）吸积插曲。我们研究了不同的诊断方法如何区分这些进化场景，评估引力波测量和X射线光谱的鉴别能力。引力辐射可以产生三种不同类型的自旋测量，分别产生合并前双星螺旋中两个黑洞的自旋，合并残余物的自旋（如在衰荡波中编码的），以及紧凑物体的极端质量比螺旋（EMRI）期间“单个”黑洞的自旋。后者的自旋布居也可以用铁谱线测量。我们计算和比较这些不同的观测相关的自旋分布。如果磁力线测量和EMRI的引力波观测只产生无量纲自旋j=J/M^2>0.9，那么长时间的吸积应该是上旋的原因，而混沌吸积的情况是非常不可能的。如果整个低红移黑洞中只有一小部分快速旋转，那么双星合并过程中的自旋对齐（而不是长时间的吸积）可能是导致自旋上升的原因。
2008-05-27 astro-ph gr-qc
Spatial Correlation of Massive Black Hole Mergers: Probing the Formation Mechanism and Reionization
我们考虑大质量黑洞（MBH）合并的空间集群，并讨论可能的方式来使用引力波观测在LISA和DECIGO/BBO范围内获得宇宙学和宇宙学信息。通过检测GW极化方向与LSS的主轴的对准，可以对大尺度结构（LSS）和合并历史进行约束。在MBH角动量损失是通过气体阻力发生的情况下，可以通过GW测量MBH相关长度来获得对合并物理和再电离时期的约束。这样的测量将提供有关LSS和再电离时期的信息，除了从电磁信号获得的任何信息之外，还将提供有关MBH合并的天体物理学信息。
2005-10-26 astro-ph gr-qc
Gravitational recoil from spinning binary black hole mergers
双黑洞的螺旋和合并将可能涉及质量不等和任意自旋的黑洞。这些双星发出的引力辐射将携带角动量和线动量。发射出的线动量的净通量意味着由合并产生的黑洞将经历反冲或反冲。以往的研究主要集中在不等质量非自旋双星的反冲速度。我们提出的结果，从模拟的质量相等，但旋转的黑洞二进制文件，并显示如何在这些情况下也可以获得一个显着的引力反冲。我们考虑的情况下，黑洞的大小相反的自旋$a$对准/反对对准的轨道角动量，与$a$的无量纲自旋参数的个别孔。对于所考虑的初始设置，我们发现反冲速度为$V = 475 \KMS a$。超大质量黑洞合并产生的这种量级的反冲可能导致碰撞产生的最后一个黑洞从矮星系的核心喷出。
2007-02-02 astro-ph gr-qc
What is the final state of a black hole merger?
在这篇短文中，我们讨论了利用最近观测到的黑洞合并来检验天体物理学黑洞性质的可能性。我们调查的可能性，一个次级黑洞是在合并的两个天体物理黑洞，并讨论潜在的天体物理签名。我们指出，黑洞合并是一种可能的天体物理机制，创造量子黑洞的质量接近普朗克质量。
2018-06-08 gr-qc
Black Holes, Mergers, and the Entropy Budget of the Universe
在黑洞形成的过程中产生了大量的熵，现在储存在星系中心的超大质量黑洞中的熵要比宇宙其他部分的无熵大得多。要么形成超大质量黑洞的合并是罕见的，要么黑洞必须非常有效地捕获过程中产生的几乎所有熵。我们认为，这些信息可以用来限制超大质量黑洞的生产，并可能最终提供一个检查的数值结果合并涉及黑洞。
2002-04-26 gr-qc
Merger estimates for Kerr-Sen black holes
引力波观测的出现开启了引力理论精密检验的新纪元。对黑洞合并的估计应该来自任何已经建立的引力理论，只要该理论没有被观测所排除。本文考虑了用Kerr-Sen解描述旋转带电黑洞的杂化弦论的低能极限。我们研究了由合并过程产生的黑洞的近似末态自旋和准正规模。
2020-05-05 gr-qc
Merger Transitions in Brane--Black-Hole Systems: Criticality, Scaling, and Self-Similarity
我们提出了一个玩具模型，研究合并过渡在一个弯曲的spaceime与任意数量的维度。该模型包括一个整体N维静态球对称黑洞和一个与黑洞相互作用的D维膜。膜是渐近平坦的，并且允许O（D-1）群对称。这样一个膜-黑洞（BBH）系统有两个不同的相。第一个是由描述一个膜穿过大体积黑洞视界的解形成的。在这种情况下，膜的内部诱导几何描述了D维黑洞。另一个阶段由不与视界相交的膜的解组成，并且诱导几何没有视界。我们研究了膜黑洞形成阈值的临界解，以及与之接近的解，特别是我们证明了，存在着与Choptuik临界坍缩和高维笼状黑洞-黑弦系统中的并合跃迁的惊人相似性，在此过程中，BBH系统的相位发生了变化.
2006-08-25 astro-ph gr-qc hep-th
Numerical Test and Analysis of the 2nd Law of Black Hole Thermodynamics with Gravitational-Wave Data from Binary Black Hole Merger Events
利用引力波探测双星系统中的黑洞合并，为检验黑洞热力学第二定律提供了极好的机会。在本文中，我们回顾了如何计算任何天体物理黑洞的熵，我们使用LIGO和VIRGO的质量和自旋数据测量的黑洞合并事件在过去几年中检测到的熵计算和数值测试的广义热力学第二定律。此外，我们还分析了黑洞并合事件初始参数之间的数学关系，证明并得出了定理始终成立的结论。
2022-09-21 astro-ph.HE gr-qc
Remnant baryon mass outside of the black hole after a neutron star-black hole merger
中子星（NS）和黑洞（BH）合并产生的引力波（GW）和电磁波（EM）信号是极端引力、核物理和天体物理学中备受期待的发现。我们开发了一个简单的公式，区分合并的结果，并预测合并后的残余质量，验证了75模拟。我们的公式改进了现有的结果，通过描述关键的未探索的制度：可比的质量和更高的BH自旋。这些是重要的区分NSNS从NSBH合并，并从EM信号推断源物理。
2018-06-29 astro-ph.HE gr-qc
Follow-up signals from superradiant instabilities of black hole merger remnants
超辐射不稳定性可以触发旋转黑洞周围玻色子云的形成。如果玻色子场的增长足够快，这些云就可能在双黑洞合并后不久形成。这种云是连续的引力波源，其检测（或缺乏）可以探测超轻玻色子（如轴子样粒子）的存在及其性质。由先进的LIGO到目前为止看到的二元黑洞合并的动机，我们详细研究了参数空间，可以探测到连续的引力波信号从超轻标量场云周围的黑洞合并残留物，特别是未来的地面探测器（A+，旅行者和宇宙探测器）。我们还研究了来自未解决来源的假定随机引力波背景的混淆噪声对这种搜索的影响，并且我们估计，在不同的天体物理先验下，可能导致可观察到的合并后信号的二进制黑洞合并事件的数量。在我们最乐观的假设下，宇宙探索者可以探测到几十个合并后的信号。
2019-05-25 gr-qc
Can quasi-circular mergers of charged black holes produce extremal black holes?
本文扩展理论模型并结合数值相对论模拟发现，非自旋带电双黑洞准圆并合虽不会形成违反宇宙审查假说的裸奇点，但能产生任意接近极端极限的残余物。
2023-09-08 gr-qc
Post-merger chirps from binary black holes as probes of the final black-hole horizon
二元黑洞的合并产生了一个高度扭曲的末态黑洞。当这个黑洞松弛时发出的引力辐射为我们提供了一个独特的机会来探测极端引力及其与黑洞视界动力学的联系。使用数值相对论模拟，我们证明了一个具体的可观察到的引力波和几何特征之间的联系的动态视视界的最终黑洞。具体来说，我们展示了如何在最后的黑洞的地平线上的“尖点”状缺陷的视线通道与“啁啾”状的频率峰值在合并后的引力波。随着LIGO和Virgo的灵敏度增加以及未来一代探测器（如LISA和爱因斯坦望远镜）的投入使用，这些合并后的啁啾应该被观察和分析。
2020-11-17 gr-qc
Decoding the final state in binary black hole mergers
我们证明，在二元黑洞合并有一个直接的相关性之间的引力波的频率在峰值振幅和质量和自旋的最终黑洞。这种相关性可能有助于分析双黑洞合并的引力波观测。
2014-07-22 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Revisiting non-linearity in binary black hole mergers
最近，它已被证明，包括泛音，合并后的引力波形在无穷远的一个二元黑洞系统是很好的建模使用纯线性理论。然而，考虑到一个二元黑洞合并被认为是高度非线性的，这些非线性，这并没有使它无限大，去了哪里？为了开始回答这个问题，我们可视化测量非线性的数值相对论二进制黑洞合并的强场区域的数量。
2020-04-01 astro-ph.HE gr-qc
Revisiting Thermodynamics of the Hayward Black Holes and Exploring Binary Merger Bounds
School of Science, Walailak University（瓦拉柴大学理学院）
本文重新审视Hayward黑洞的热力学，推导出双等质量黑洞碰撞后最终质量的界限，并讨论Hayward参数对热力学和并合性质的影响。
2026-04-15 gr-qc
Effects of the merger history on the merger rate density of primordial black hole binaries
考虑到原初黑洞的合并历史，我们发展了一种计算原初黑洞双星合并速率密度的形式，给出了一个一般的质量函数。我们适用于三个具体的质量函数，单色，幂律和对数正态的情况下的形式主义。在前两种情况下，合并率密度主要由单一合并事件决定，而在后两种情况下，多个合并事件对合并率密度的贡献不容忽视。合并历史对合并率密度的影响依赖于质量函数。
2019-09-02 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
The interior of a binary black hole merger
我们发现了强有力的数值证据的一个新的现象，在一个二元黑洞时空，即合并的边际外捕获面（MOTS）。通过模拟两个非自旋不等质量黑洞的迎头碰撞，我们观察到与最后一个黑洞相关联的MOTS与两个初始黑洞相对应的两个初始不相交表面合并.这就产生了一个连接的序列MOTS之间的初始和最终状态之间的插值所有的方式通过非线性二元黑洞合并过程。此外，我们还发现了一个MOTS的存在与自我交叉合并后立即形成。这种情况现在允许我们跟踪合并过程中的物理量（如质量、角动量、更高的多极子和通量），这些物理量可以与波区的引力波信号进行比较，也可以与引力波探测器的观测结果进行比较。这也表明了一种可能性，证明彭罗斯不等式数学上的一般天体物理二元背孔配置。
2019-10-22 gr-qc
Binary black hole merger: symmetry and the spin expansion
我们把双黑洞（BBH）合并看作是从简单的初始状态（两个Kerr黑洞，具有无量纲自旋{ \bf a}和{ \bf b}）到简单的最终状态（一个Kerr黑洞，具有质量m，无量纲自旋{ \bf s}和反冲速度{ \bf k}）的映射。通过扩展这个地图{ \bf a} = { \bf b} = 0和应用对称约束，我们得到一个简单的形式主义，是非常成功地解释现有的BBH模拟。本文还对双黑洞合并的参数空间进行了详细的预测，并提出了一种更为有效的映射方法。由于我们依赖于对称性而不是动力学，我们的扩展补充了以前的分析技术。
2008-05-09 astro-ph gr-qc hep-ph
Rényi Law Constraints on Gauß-Bonnet Black Hole Merger
School of Science, Walailak University（瓦拉柴大学理学院）
本文研究了Gauß-Bonnet引力中黑洞合并的Rényi定律约束，通过计算一般的Rényi熵表达式，分析了合并后黑洞质量的界限，并与广义相对论中的结果进行了比较。
2026-04-15 gr-qc
Ancestral Spin Information in Gravitational Waves from Black Hole Mergers
针对最重黑洞质量难用标准恒星模型解释的问题，提出基于双黑洞质量自旋估算前代黑洞参数的方法，分析GW190521发现自旋假设会影响重构的祖先自旋但不显著改变质量分布。
2023-07-21 astro-ph.HE gr-qc
Black hole-neutron star mergers for 10 solar mass black holes
黑洞-中子星合并的广义相对论模拟目前仅限于低质量的黑洞（小于7个太阳质量），即使人口合成模型表明，大多数合并可能涉及更大质量的黑洞（10个太阳质量或更多）。我们首次对黑洞-中子星与10个太阳质量的黑洞合并进行了广义相对论模拟。对于大质量黑洞来说，作用在中子星上的潮汐力通常太弱，在中子星到达黑洞最里面的稳定圆形轨道之前，它不会被破坏。在a/M = 0.5-0.9范围内改变黑洞的自旋，我们发现只有当a/M>0.7-0.9时，合并才导致恒星的破裂和大质量吸积盘的形成。从这些结果中，我们得到更新的约束BHNS合并的能力是短伽马射线暴的质量和自旋的函数的黑洞的祖先。我们还讨论了引力波信号对黑洞参数的依赖性，并提供了从合并前7-8个轨道开始的模拟波形和频谱。
2012-03-12 astro-ph.HE gr-qc
A hybrid method for understanding black-hole mergers: head-on case
黑洞-双星并合过程通常分为三个阶段：涡卷、并合和衰荡。后牛顿（PN）近似处理螺旋相，黑洞微扰（BHP）理论描述衰荡，时空的非线性动力学描述合并。在本文中，我们介绍了一种混合的方法，结合PN和BHP理论的元素，并将其应用到与横向，反平行自旋的黑洞的正面碰撞。我们比较我们的近似技术与完整的数值相对论模拟，我们发现引力波形和辐射的能量和动量之间的良好协议。我们的研究结果表明，PN和BHP理论可能足以解释的主要特点，外向引力辐射的迎头合并。这将进一步意味着，精确黑洞解的线性扰动可以捕捉到远离碰撞的观测者可以接触到的双黑洞合并的非线性方面。
2010-11-15 gr-qc
Robustness of Binary Black Hole Mergers in the Presence of Spurious Radiation
本文研究了双黑洞系统的最后轨道和合并对初始数据中虚假辐射的敏感性。我们的数值实验包括一个二元黑洞系统开始合并前的最后几个轨道与额外的寄生辐射中心在原点和固定的初始角动量。随着附加的寄生辐射能量的增加，双星系统在我们测试的情况下总是硬化，也就是说，两个黑洞的合并加速了。当杂散辐射提供的额外能量使时空的阿诺维茨-德塞尔-米斯纳（ADM）质量增加约1%时，合并时间的变化变得很明显。虽然黑洞的最终质量由于辐射的部分吸收而增加，但最终自旋保持恒定，在我们的数值精度范围内。我们推测，寄生辐射主要是增加轨道的偏心率，其次是增加黑洞的质量，同时传播到无穷远。
2008-02-19 gr-qc
The merger of a black hole with a cosmological horizon
本文将 Emparan-Martinez 可精确求解黑洞并合模型中的大黑洞替换为宇宙学视界，分析 Schwarzschild-de Sitter 时空中黑洞与宇宙学视界的并合几何、焦散作用及面积增长，并通过零宇宙学常数极限正则化原本发散的面积增量。
2024-12-05 gr-qc
Black hole mergers beyond general relativity: a self-force approach
University of Southampton（南安普顿大学）；Niels Bohr Institute（尼尔斯·玻尔研究所）
本文提出一种基于自力理论的新方法，用于模拟广义相对论外的黑洞并合过程，首次计算自力效应并模块化计算非广义相对论效应。
2026-05-13 gr-qc
Time-frequency structure in the post-merger binary black hole gravitational wave signal
本文研究并合后双黑洞引力波信号的时频结构，发现强对齐自旋诱发额外时频峰，轻微进动自旋影响辐射功率分布，支持并合后信号与视界几何相关的理论。
2025-05-23 gr-qc
Dynamics of marginally trapped surfaces in a binary black hole merger: Growth and approach to equilibrium
数值研究了双黑洞合并中准局域黑洞视界的行为。我们计算了整个合并过程中黑洞视界的视界多极矩、通量等物理量。这些导致了对两个黑洞合并的更好的定性和定量理解;最终的黑洞是如何形成的，最初的增长，然后安定下来成为克尔黑洞。我们计算的速度，最终黑洞接近平衡在一个完全非微扰的情况下，并确定一个时间，在该时间的线性振铃阶段开始。最后，我们提供了额外的支持，在地平线上的领域相关的领域在波区通过比较在地平线上的下降引力波通量的传出通量估计从引力波形的猜想。
2018-03-23 gr-qc
Black Hole - Neutron Star Binary Mergers: The Imprint of Tidal Deformations and Debris
引力波干涉仪灵敏度的提高将带来对双黑洞和双中子星合并的额外探测。它也很可能增加许多黑洞-中子星双星的合并事件。区分高质量比的混合双星和双星黑洞合并可能是具有挑战性的，因为在这种情况下，中子星与黑洞合并而没有经历重大的破坏。为了研究混合二进制合并到那些行为更像二进制黑洞合并的过渡，我们提出了不同的质量比合并模拟的结果。我们展示了中子星的变形和破裂程度如何影响螺旋和合并动力学，最终黑洞的性质，由潮汐碎片的圆形化形成的吸积盘，引力波，以及应变谱和失配。计算结果还表明了将黑洞击穿的Bowen-York初始数据推广到有中子星伴星的双星的初始数据方法的有效性。
2021-09-03 astro-ph.HE gr-qc
Unambiguous determination of gravitational waveforms from binary black hole mergers
引力辐射只有在未来零无穷大（$\scri$）才被正确定义，但实际上它是根据有限半径处计算的数据来估计的。本文用特征提取方法计算了两个等质量非自旋黑洞在$\scri$上螺旋运动和并合时的引力辐射。因此，我们已经确定了这个问题的第一个明确的合并波形。该实现是通用的，并且可以应用于计算引力辐射，在$\scri$，给定在另一计算中计算的有限半径处的数据。
2010-01-08 gr-qc
Black hole mergers of AGN origin in LIGO/Virgo's O1-O3a observing periods
LIGO和Virgo探测到的黑洞合并的起源仍然是一个悬而未决的问题。虽然少数事件的不寻常质量和自旋限制了它们可能的天体物理形成机制，但很难对观察到的大部分合并进行分类。在这里，我们认为在LIGO/室女座的第一和第二个观测目录的质量和自旋的分布，并发现，这些检测到的事件的一个显着的分数（25%），活动星系核盘起源模型是首选的参数质量自旋模型拟合完整的GWTC-2合并样本（贝叶斯因子$\mathcal{B}>10$）。我们用它来估计活动星系核中的黑洞合并率约为$2.8\pm 1.8$\，Gpc $^{-3}$ yr $^{-1}$，与理论预期相当。我们发现活动星系核可以解释在对不稳定质量隙（$M\gtrsim50$\，M $_\odot$）中观测到的具有原始黑洞质量的事件的速率和质量分布.
2021-04-20 gr-qc
Black hole genealogy: Identifying hierarchical mergers with gravitational waves
在稠密的恒星环境中，双黑洞合并的合并产物可能会经历额外的合并。据预测，这些等级合并的质量比第一代恒星黑洞的质量更高。分层合并的成分预计具有显著的特征自旋$χ\sim 0.7$。然而，由于第一代黑洞的人口属性是不确定的，很难知道任何给定的合并是第一代还是分层的。我们利用观测到的引力波来重建包含分层合并事件的人口的二元黑洞质量和自旋谱。我们采用了一个唯象模型，捕捉到的性质合并的二元黑洞的模拟稠密的恒星环境。受最近关于孤立形成低自旋黑洞的工作的启发，我们包含了一个零自旋子群。我们分析了来自LIGO和Virgo的前两次观测运行的二元黑洞，发现这个目录与没有层次合并是一致的。我们发现，在这个目录中，最大的系统，GW170729，很可能是第一代合并，具有$4\%$概率是一个分层合并假设$5 \times 10^5 M_{\odot}$球状星团的质量。利用我们的模型，我们发现合并双星中第一代黑洞的$99\%$质量小于44 $M_{\odot}$，自旋近零的双星比例为$0.051^{+0.156}_{-0.048}$（$90\%$可信区间）.接下来的观测将确定等级合并是否是引力波的常见来源。
2020-10-14 astro-ph.HE gr-qc
Search for Black Hole Merger Families
恒星质量黑洞双星的起源、环境和演化至今仍是一个谜。其中一个被提出的双星形成机制是多个黑洞之间的动力学相互作用。这些动力学相互作用的结果框架是所谓的分层三重合并情景，当三个黑洞成为引力约束时，会发生两个连续的黑洞合并。在这种连续的合并中，所涉及的黑洞彼此直接相关，因此可以从检测到的二元黑洞合并的性质直接测试该通道。在这里，我们提出了一个层次的三重合并的事件内的GWTC-1和GWTC-2目录的LIGO/处女座，GW 190521的偏心本地化和那些发现的IAS普林斯顿组之间的搜索。搜索包括改进的统计量化，也占黑洞旋转。我们对第一代黑洞的质量分布进行了不同上限的分析。我们的研究结果表明，质量分布的属性约束层次合并的情况下的重要性。我们提出了个别重要的合并对。搜索产生有趣的候选家庭和暗示其未来的影响。
2021-02-05 astro-ph.HE gr-qc
The Asymmetric Merger of Black Holes
我们研究非轴对称黑洞的事件视界，并显示如何在轴对称研究中发现的功能碰撞黑洞和环形黑洞是非通用的，以及如何出现新的功能。黑洞形成和黑洞合并的大部分细节只在轴对称的情况下才知道，在这种情况下，数值演化已经成功地产生了动力学时空。这里介绍的工作使用了一种新的方法来构造事件视界的几何结构，不是通过将其定位在给定的时空中，而是通过直接构造。在轴对称的情况下，我们的方法产生熟悉的对裤子结构中发现以前的黑洞合并的数值模拟，以及事件视界，通过一个环形的时代，发现在旋转的物质崩溃。本文的主要目的是显示如何新的-显着不同的-功能出现在非轴对称的情况下。特别是，我们展示了黑洞在变成球形之前是如何一般地经历一个环形阶段的，以及这是如何与黑洞的合并相结合的。
1999-05-13 gr-qc
Avoiding a Cluster Catastrophe: Retention Efficiency and the Binary Black Hole Mass Spectrum
通过引力波识别的双黑洞合并的人口揭示了宇宙中黑洞内在性质的意想不到的特征。一个特别令人惊讶和兴奋的结果是在对不稳定质量间隙$\sim50-120~M_\odot$中可能存在黑洞。稠密的恒星环境可以通过等级合并填充这个质量空间区域，黑洞合并产物的保留效率强烈依赖于宿主环境的逃逸速度。我们使用简单的玩具模型来表示层次合并的情况下，在各种动态环境。我们发现，高逃逸速度$(\gtrsim300~\mathrm{km\,s}^{-1})$的环境中的层次合并有效地保留。如果这样的环境主导了双黑洞合并率，这将导致大量的高质量合并，这可能与当前双黑洞合并目录的经验质谱不相容。模型，有效地产生分层合并，并作出重大贡献，观察人口，因此必须调整，以避免“集群灾难”的过度生产的二元黑洞合并内和以上的对不稳定的质量差距。
2022-08-18 astro-ph.HE gr-qc
Black hole mergers as probes of spacetime's condensed degrees of freedom?
Space Pole；Dept. of Physics and Astronomy, Ghent University（根特大学物理与天文系）
本文通过黑洞合并事件的支持，提出将黑洞视为时空热力学自由度的凝聚体，从而解释黑洞质量、熵和内部（非）奇点等概念。
2026-05-18 gr-qc
Probing supermassive black hole mergers and stalling with pulsar timing arrays
对合并超大质量黑洞的引力波的观测将是变革性的：低频引力波背景的探测可以告诉我们超大质量黑洞是否合并以及如何合并，告知我们星系合并率和超大质量黑洞质量的知识，并使在纳赫兹频率下探测新物理的可能性成为可能。我们要做的就是时间探测器。
2019-01-21 astro-ph.IM gr-qc
Binary Mergers near a Supermassive Black Hole: Relativistic Effects in Triples
研究了在等级三元系统中自旋超大质量黑洞对并合黑洞双星的轨道和自旋演化的广义相对论效应。一个足够倾斜的外轨道可以激发BHB的Lidov-Kozai偏心率振荡，并导致其合并。这些GR效应在BHB轨道和自旋上产生额外的进动，显着增加了合并的倾斜窗口，并在BHB进入LIGO波段时产生广泛的自旋取向。这种“GR增强”通道可能在BHB合并中发挥重要作用。
2019-09-06 astro-ph.HE gr-qc
Probing the Binary Black Hole Merger Regime with Scalar Perturbations
我们提出的结果通过散射标量场关闭的弯曲背景的合并的二元黑洞系统。一个无质量的标量场是在一组固定的背景上演化的，每一个背景都由一个在二元黑洞合并过程中数值生成的空间超曲面提供。我们发现，一旦一个共同的视视界包围着两个黑洞，从合并区域散射的标量场将呈现出拟正规振铃。这发生早于微扰制度的开始测量的重力波形中的准正规振铃的开始。我们还使用标量拟正规频率关联的质量和自旋与每个超曲面，并观察这种措施的兼容性与视界质量和自旋从动力学视界框架计算。
2008-01-23 gr-qc
Binary black holes in the heat of merger
Inter-University Centre for Astronomy and Astrophysics（大学间天文学与天体物理中心）；International Centre for Theoretical Sciences, Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所国际理论科学中心）；Gran Sasso Science Institute (GSSI)（格兰萨索科学研究所）；INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso（意大利国家核物理研究所格兰萨索国家实验室）；Department of Physics and Astronomy, Washington State University（华盛顿州立大学物理与天文系）；School of Physics and Astronomy and Institute for Gravitational Wave Astronomy, University of Birmingham（伯明翰大学物理与天文学院及引力波天文研究所）
本文基于数值相对论数据，提出了一种考虑潮汐加热效应的频域近似模型，用于描述二元黑洞并合过程中的轨道变化及质量参数特征。
2026-05-10 gr-qc
Are merging black holes born from stellar collapse or previous mergers?
汉福德和利文斯顿的先进LIGO探测器在第一次观测运行中对二元黑洞进行了两次确认和一次边缘探测。第一个事件，GW 150914，是由两个比目前估计的质量重得多的黑洞合并而成的，这表明它的形成可能不同于“普通”的恒星演化。一种可能性是这些重黑洞是由先前的合并产生的。当一个黑洞双星合并的前身是由先前的合并产生时，它们（平均而言）应该合并得更晚，质量更大，并且自旋幅度聚集在无量纲自旋约0.7附近。在这里，我们提出了以下问题：引力波观测能否确定合并中的黑洞是从大质量恒星的坍缩中产生的（“第一代”），而不是早期合并的最终产物（“第二代”）？我们构建简单的，观察动机的人口黑洞二进制，我们使用贝叶斯模型选择表明，测量的质量，光度距离（或红移），和“有效自旋”的黑洞二进制确实可以区分这些不同的形成方案。
2017-06-26 astro-ph.HE gr-qc
Decline of the current quadrupole moment during the merger phase of binary black hole coalescence
利用Tendex和Vortex工具，研究了几个$π$对称双黑洞并合的高动力学坍缩和合并相。特别是，我们观察到的电流四极矩的强度下降相比，在合并阶段的质量四极矩，相反的天真的估计，根据这些时刻之间的分离的依赖性的黑洞。我们进一步表明，电流四极矩的这种下降是通过两个单独的自旋的剩余部分与总角动量几乎对齐或反对齐来实现的。我们还推测我们的观察实现电和磁宇称准正规模式之间的一致性的影响。
2014-03-03 gr-qc
The Final Remnant of Binary Black Hole Mergers: Multipolar Analysis
方法来定义和计算源多极的动力学视野的数值相对论代码，扩展以前的工作从孤立的和动力学的地平线形式主义的方式，允许考虑的视野是不轴对称的。这些方法，然后应用到一个二元黑洞合并模拟，提供证据表明，最终的残余物是一个克尔黑洞，无论是通过（空间）规范不变的恢复的几何形状的视视界，并通过一个详细的提取准正规振铃模式直接从强场区域。
2010-04-22 gr-qc
Black hole mergers, gravitational waves and scaling relations
对引力波的观测为研究我们的宇宙提供了新的机会。特别是恒星黑洞的合并是当前引力波实验的主要目标。然而，为了做出准确的预测，有必要在数值广义相对论中模拟合并，这需要高性能的计算。虽然标度关系被用于对超大质量黑洞的模拟进行重新标度，但原始黑洞具有特定的属性，可以使重新标度无效。类似地，在爱因斯坦相对论之外的理论中，黑洞可以有不同的标度特性。在这篇文章中，我们考虑最一般的情况下的原始黑洞，如带电和自旋的黑洞的标度关系，并研究宇宙膨胀和霍金蒸发的影响。我们还考虑了更多的异国情调的黑洞模型，并推导出相应的标度关系，它可以比较的观察，以确定潜在的黑洞模型，并可用于重新标度的异国情调的黑洞合并的数值模拟。
2020-08-06 astro-ph.CO gr-qc
Evolution of the Black Hole Mass Function in Star Clusters from Multiple Mergers
研究了星团中黑洞合并对黑洞质量函数的影响。由于黑洞不是在对不稳定超新星中产生的，因此建议缺乏高质量恒星黑洞。这种缺乏在黑洞质量函数的上端产生了一个缺口。同时，X射线双星的参数拟合表明，在5个太阳质量以下的质量函数中存在一个缺口。我们表明，通过不断发展的凝聚方程，黑洞合并可以明显地填补上的质量差距，和较低的质量差距产生潜在的可观察到的功能，在更大的质量尺度。我们还探讨了在这样的系统中的喷射的重要性，以及动态集群是否可以形成中等质量的黑洞种子的网站。
2018-04-19 astro-ph.HE gr-qc
Evolution of creases on the event horizon of a black hole merger
本文研究无限质量比极限下黑洞并合事件视界褶皱的演化，确定其几何性质、焦散面结构与微扰位置，发现褶皱面积有限、并合瞬间褶皱引力熵发散，拓展了相关微扰研究阶数。
2024-07-10 gr-qc
Identifying strongly lensed gravitational wave signals from binary black hole mergers
基于高级LIGO和Virgo的引力波（GW）探测率，我们预计这些探测器在达到设计灵敏度时（几年内）将观测到数百个二元黑洞合并。它们中的一小部分可以通过干预星系进行强烈的引力透镜，从而产生相同信号的多个图像。非常近似地，透镜放大/缩小这些GW信号而不影响它们的频率分布。我们开发了一种贝叶斯推断技术，以确定数百个二元黑洞事件中的强透镜图像对，并使用模拟GW观测证明其性能。
2018-07-18 gr-qc
Remnant of binary black-hole mergers: New simulations and peak luminosity studies
我们提出了61个新的非旋进自旋黑洞双星的模拟结果，质量比$q=m_1/m_2$在$1/3\leq q\leq1$和个人自旋的范围内覆盖参数空间$-0.85\leqα_{1,2}\leq0.85$。我们还进行了10个新的模拟nonspinning黑洞双星的质量比覆盖范围$1/6\leq q<1$。我们遵循的演变，通常是最后十个轨道之前，合并到形成的最后残余黑洞。这使得我们以前的经验公式的准确性评估有关的二元参数的残余最终黑洞质量，自旋和反冲。我们使用新的模拟来改进对上述剩余公式的拟合，并增加了一个关于两个视界合并为一个视界时产生的引力波峰值光度的公式。我们发现很好的协议（典型的错误$\sim0.1-0.2\%$）的质量和自旋，并在$\sim5\%$的反冲和峰值亮度。这些公式有直接应用的参数估计技术适用于LIGO观测的引力波从二进制黑洞合并。
2017-02-07 gr-qc
Supermassive black holes from runaway mergers and accretion in nuclear star clusters
本研究揭示致密气体主导核星团中，恒星质量黑洞遗迹沉至核心，经反复并合与爱丁顿极限吸积快速形成超大质量黑洞，且高红移极端质量比旋近引力波是该场景的独特标识。
2024-05-16 astro-ph.HE gr-qc
First direct comparison of non-disrupting neutron star-black hole and binary black hole merger simulations
本文首次在完全广义相对论下对中子星-黑洞和黑洞-黑洞并合的数值模拟进行了直接比较。我们主要研究了一个非自旋天体的组态，并且在质量比最可能的范围内，对于中子星-黑洞系统（q=6）。在这个区域的参数空间，中子星没有潮汐破坏合并之前，我们表明，这两种类型的合并出现非常相似。中子星的存在对引力波信号的影响不仅是下一代引力波探测器无法探测到的，而且太小而无法在数值模拟中测量：甚至两种类型的双星的暴跌，合并和振铃信号也完全一致。合并后残留物的特征也是相似的，最终黑洞的质量在dM< 5 × 10^{-4}M_BH范围内一致，它们的自旋在da< 10^{-3}M_BH范围内一致。在混合二进制的近星点前进的速度同意与先前公布的二进制黑洞的结果，我们使用的inspiral波形放置约束的准确性，我们的数值模拟独立的算法选择，为每种类型的二进制。总的来说，我们的研究结果表明，非破坏性的中子星-黑洞合并是非常好的黑洞-黑洞合并模型，并且考虑到没有质量喷射，吸积盘形成或引力波信号的差异，只有电磁前兆可以证明总质量约为10 Msun的低自旋系统中存在中子星，至少在引力波探测器的出现之前是这样，它的灵敏度可以与拟议中的爱因斯坦望远镜相媲美。
2013-07-29 astro-ph.CO gr-qc
High mass but low spin: an exclusion region to rule out hierarchical black-hole mergers as a mechanism to populate the pair-instability mass gap
对不稳定性超新星的发生被预测为阻止质量为$\gtrsim 50 M_\odot$的黑洞的形成。最近在这个质量范围内探测到的引力波需要一个超出标准恒星坍缩的解释。目前的建模策略包括前几代黑洞合并的层次组装以及其他天体物理性质的机制（降低核反应速率，包络保留，恒星合并，吸积，疏浚事件）。在本文中，我们指出的排斥区域，不能很容易地填充分层黑洞合并的发生。未来引力波对质量为$\gtrsim 50M_\odot$、自旋为$\lesssim 0.2$的黑洞的探测将表明，对不稳定性质量间隙以其他方式被污染。这样一个假定的异常值可以用层次合并来解释，只有对前一次黑洞合并的质量比和自旋进行相当程度的微调--这个假设然后可以与大部分引力波目录进行交叉检查。
2021-07-13 astro-ph.HE gr-qc
Thermodynamics to infer the astrophysics of binary black hole mergers
本文引入了合并熵指数（$\mathcal{I}_\mathrm{BBH}$），这是一个新的度量广义相对论中任意一般双黑洞合并熵转移效率的参数。我们发现，$\mathcal{I}_\mathrm{BBH}$是有界的渐近最大值和最小值之间。对于LIGO和Virgo探测到的合并的观测种群，我们发现$\mathcal{I}_\mathrm{BBH}$是其理论最大值的$\lesssim30\%$。通过$\mathcal{I}_\mathrm{BBH}$在合并前后的状态之间施加物理上的一致性，我们展示了BRAHMA --一个新的框架来推断引力波探测的性质和天体物理意义。对于GW 190521-迄今为止观察到的最重的确认的二元黑洞合并-我们的框架排除了高质量比，负有效螺旋自旋和电磁对应物的要求。此外，我们的分析提供了一个独立的确认，GW 190521属于一个单独的群体。
2021-12-13 astro-ph.HE gr-qc
Merger estimates for rotating Kerr black holes in modified gravity
在本文中，我们探讨了非旋转和旋转黑洞合并的签名在无物质的修改引力。首先，我们利用测地线运动求解不稳定的圆零轨道和最内层稳定的圆类时轨道。通过改变黑洞的自旋和引力的标量场参数，系统地分析了这些轨道的特征量。在此基础上，我们从光环模/准正规模对应的角度研究了衰荡模。合并后的黑洞的最终自旋也是用Buonanno-Kidder-Lehner方法估计的。详细研究了几种黑洞并合情形。这些结果表明黑洞并合与引力的标量场参数密切相关。
2018-07-26 gr-qc hep-th
The Properties of a Black Hole-Neutron Star Merger Candidate
LIGO/Virgo联盟（LVC）发布了一个候选引力波信号S190426 c的初步公告，该信号可能来自黑洞-中子星合并。作为第一个这样的候选系统，它的性质，如质量和自旋是极大的兴趣。虽然LVC政策禁止在初步公告中披露这些属性，但LVC确实发布了该系统属于特定类别的估计概率，例如双中子星，双黑洞和黑洞-中子星。LVC还发布了有关相对信号强度、距离以及喷出物质或残留盘在合并中幸存的概率的信息。在事件的有限概率是在一个以上的类别，如可能发生的黑洞-中子星合并的情况下，它示出了如何估计组件的质量和自旋的黑洞。该技术应用于源S190426 c。
2019-08-09 astro-ph.HE gr-qc
Shouts and Murmurs: Combining Individual Gravitational-Wave Sources with the Stochastic Background to Measure the History of Binary Black Hole Mergers
引力波天文学的目标之一是量化紧凑双星合并率随红移的演化。黑洞并合的红移分布可以提供大量有关其演化历史的信息，包括它们的祖先形成速率、黑洞形成对恒星金属丰度的依赖性以及形成与并合之间的时间延迟分布。然而，测量双星红移分布的努力目前受到现有仪器的探测范围的限制，这些仪器只能单独分辨出$z\lesssim1$之外的紧凑双星合并事件。我们提出了一种新的策略，与测量的红移分布的二元黑洞合并远远超出了目前的仪器的检测范围。通过综合直接探测单个分辨的合并与\textit{indirect}搜索由于未分辨的遥远源而产生的随机引力波背景，我们可以收集关于峰值红移$z_p$的信息，在该峰值红移处，即使当该红移超出探测视界时，双黑洞合并率也达到最大值。使用先进的LIGO和处女座的第一次和第二次观测运行的数据，我们采用这种策略，把联合约束$z_p$和斜率$α$的二进制合并率增加在低红移，排除合并率的增长速度比$α\gtrsim 7$和峰值超过$z_p \gtrsim 1.5$。展望未来，我们预计，大约一年的观察与设计敏感性先进LIGO将进一步打破剩余的简并，使直接测量的峰值红移的二元黑洞合并的历史。
2020-05-25 astro-ph.HE gr-qc
