We investigate the theoretical expectations for detections of supermassive binary black holes that can be identified as sub-parsec luminous quasars. To-date, only two candidates have been selected in a sample comprising 17,500 sources selected from the Sloan Digital Sky Survey (SDSS) Quasar Catalog at z<0.70 (Boroson & Lauer 2009) In this Letter, we use models of assembly and growth of supermassive black holes (SMBHs) in hierarchical cosmologies to study the statistics and observability of binary quasars at sub-parsec separations. Our goal is twofold: (1) test if such a scarce number of binaries is consistent with theoretical prediction of SMBH merger rates, and (2) provide additional predictions at higher redshifts, and at lower flux levels. We determine the cumulative number of expected binaries in a complete, volume limited sample. Motivated by Boroson & Lauer (2009), we apply the SDSS Quasar luminosity cut (M_i<-22) to our theoretical sample, deriving an upper limit to the observable binary fraction. We find that sub-parsec quasar binaries are intrinsically rare. Our best models predict ~0.01 deg^-2 sub-parsec binary quasars with separations below ~10^4 Schwarzschild radii (v_orb>2000 km/s) at z<0.7, which represent a fraction ~6x10^-4 of unabsorbed quasars in our theoretical sample. In a complete sample of ~10,000 sources, we therefore predict an upper limit of ~10 sub-parsec binary quasars. The number of binaries increases rapidly with increasing redshift. The decreasing lifetime with SMBH binary mass suggests that lowering the luminosity threshold does not lead to a significant increase in the number of detectable sub-parsec binary quasars.
Constraining Sub-Parsec Binary Supermassive Black Holes in Quasars with Multi-Epoch Spectroscopy. II. The Population with Kinematically Offset Broad Balmer Emission Lines
一小部分类星体长期以来一直被认为在相对于宿主星系的系统红移的宽巴耳末线中显示出整体速度偏移。解释这些偏移的模型通常会引用单个黑洞（BH）周围的宽线区域气体运动学/不对称性，大质量（~sub-pc）双黑洞（BBHs）的轨道运动，或反冲BH，但单历元光谱无法区分这些情况。来自长期光谱监测的视线（LOS）径向速度（RV）偏移可用于检验BBH假设。我们从SDSS DR 7类星体目录中选取了399个具有宽H-β线偏移的类星体样本，并对其中的50个进行了第二历元光谱学研究。结合现有的SDSS光谱，新的观测使我们能够限制LOS RV移动的广泛的H-β线与休息帧基线的几年到近十年。使用互相关分析，我们检测到显着（99%的置信度）的径向加速度在宽的H-β线在24的50个对象。我们建议，9的24个检测子PC BBH候选人，这表明一致的速度变化独立测量的第二条宽线（无论是H-α或镁II）没有显着变化的宽线配置文件。结合论文I中对一般类星体总体的研究结果，我们发现第一个历元谱中的速度偏移与两个历元之间的平均加速度之间存在一种试探性的反相关，当两个历元之间的时间间隔是引起线位移的运动的轨道周期的一个不可忽略的分数时，这种反相关可以用轨道相位调制来解释。我们讨论了我们的研究结果的影响，在偏置线类星体的子pc BBH候选人的识别和对他们的频率和轨道参数的约束。[摘要]
Supermassive Black Holes in the Hierarchical Universe: A General Framework and Observational Tests
我们提出了一个简单的框架，超大质量黑洞（SMBHs）的生长和演化的分级结构形成范式。在我们的模型中，黑洞吸积是在宿主暗物质晕之间的主要合并（质量比>~0.3）过程中触发的。类星体光度的连续演化遵循一个普遍的光变曲线形式：初始的指数增长，以恒定的爱丁顿比为单位，直到它达到峰值光度，其次是幂律衰减。假设峰值光度与合并后的晕质量相关，我们将光变曲线与类星体活动的触发率卷积，预测类星体的光度函数（LF）。我们的模型再现了在0.5 <z <4.5处观察到的LF，用于当前光学和X射线调查探测的全部光度范围。我们的模型再现了观测到的红移演化和光度依赖的线性偏置类星体/活动星系核集群。由于瞬时光度和晕质量之间的散射，类星体/活动星系核成团在低到中等光度时对光度的依赖很弱，但在高光度端和高红移时，线性偏差随光度迅速上升。在我们的模型中，爱丁顿比分布大致呈对数正态分布，从高光度类星体（L_bol>~10^46 erg s ^-1）到低光度活动星系核（L_bol <~10^45 erg s ^-1），这种分布会变宽并向较低的平均值移动，与观测结果吻合得很好。
Mega parsec relativistic jets launched from an accreting supermassive blackhole in an extreme spiral galaxy
射电星系现象与活动星系核（AGN）中发现的质量吸积、旋转的超大质量黑洞直接相关。目前还不清楚数百到数千kpc尺度的相对论性等离子体的准直喷流是如何形成的，以及为什么它们几乎总是从核球为主的椭圆星系而不是扁平螺旋星系的核中发射出来。在这里，我们发现了巨大的射电源J2345-0449（z=0.0755），这是一个清晰而极其罕见的反例，其中相对论喷流是从一个明亮而巨大的螺旋星系中喷射出来的，规模约为1.6 Mpc，是迄今为止已知的最大的。在这个没有凸起的螺旋星系中观察到的极端物理性质，例如它的高光学和红外光度、大动力学质量、快速的盘旋转和间歇性喷流活动，可能是其不寻常的形成历史的结果，它还通过从盘中吸积气体，聚集了其中心质量大于2 x 10^8太阳的黑洞。该星系非常高的中红外光度表明它正在积极地形成恒星，并仍在建造一个巨大的圆盘。我们认为，这些强大的喷气机的发射是由平流主导的，磁化吸积流在低爱丁顿率到这个异常巨大的（一个无凸起的盘星系），可能是快速旋转的中央黑洞。因此，J2345-0449是一个极其罕见的星系系统，其性质挑战了盘状星系中黑洞生长和相对论喷流形成的标准范式。因此，它提供了基本的洞察吸积盘-相对论性喷流耦合过程。
Constraining supermassive primordial black hole clustering with the angular auto-correlation of $z\simeq 6$ quasars
School of Fundamental Physics and Mathematical Sciences, Hangzhou Institute for Advanced Study, UCAS（杭州高等研究院基础物理与数学科学学院，UCAS）；School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理科学学院）；International Center for Theoretical Physics Asia-Pacific（亚太理论物理中心）；Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院理论物理研究所）
Effects of dark dipole radiation on eccentric supermassive black hole binary inspirals
School of Astronomy and Space Science, University of Chinese Academy of Sciences (UCAS)（中国科学院大学天文与空间科学学院）；School of Physics, Nanjing University（南京大学物理学院）
Cosmological simulations of quasar fueling to sub-parsec scales using Lagrangian hyper-refinement
我们提出了一个类星体质量晕（$M_{\rm halo} \approx 10^{12.5}\,{\rm M}_{\odot}$在z=2）的宇宙学流体动力学模拟，第一次解决气体运输到内部0.1 pc周围的中央大质量黑洞。我们模拟了一个多相的星际介质，包括恒星反馈的超新星，恒星风和辐射，和超拉格朗日细化技术，增加动态接近黑洞的分辨率。我们不包括黑洞反馈。我们发现，在核气体密度峰值时期（z~2），亚pc的流入速率（1）在稳定状态下可以达到约6 M $_{\odot}$ yr $^{-1}$，足以为发光类星体提供动力，（2）在类星体前阶段是高度时变的，在Myr时间尺度上跨越0.001-10 M $_{\odot}$ yr $^{-1}$，（3）由于热中心空洞的形成，在较低的核气体密度和较晚的时间（z~1），活动期（0.01-0.1 M $_{\odot}$ yr $^{-1}$）较短（~ 200万年），随后是较长的不活动期。流入的气体主要是冷的，旋转支撑在湍流和热压中占主导地位，恒星形成可以消耗1 pc - 10 kpc的流入气体。来自多尺度恒星非轴对称的引力矩主导了气体自扭转和压力梯度的角动量输运，吸积弱依赖于黑洞质量。次pc流入率与核（但与全球）恒星形成相关，可以超过爱丁顿率x10。这个黑洞可以在大约100万年的时间里从星系中心移动大约10 pc。吸积气体形成pc尺度的、旋转支撑的、模…
A Large Systematic Search for Close Supermassive Binary and Rapidly Recoiling Black Holes - II. Continued Spectroscopic Monitoring and Optical Flux Variability
The primordial environment of supermassive black holes (II): deep Y and J band images around the z=6.3 quasar SDSS J1030+0524
许多宇宙学研究预测，早期的超大质量黑洞（SMBH）只能形成于嵌入大尺度结构中的最大质量暗物质晕中，这些结构以星系超密度为标志，可能延伸到10 Mpc。然而，这种情况还没有得到观测上的证实，因为对高z类星体周围星系过密度的搜索得到了相互矛盾的结果。z=6.28类星体SDSSJ 1030 +0524（J1030）周围的磁场对于多波段覆盖是独一无二的，并且代表了研究原始SMBH周围环境的优秀数据遗产。在本文中，我们提出了宽的区域（25 x25弧分），Y-和J-波段成像的J1030领域获得的近红外相机WIRCam在加拿大-法国-夏威夷望远镜（CFHT）。我们在Y和J波段建立了源目录，并将其与Morselli等人（2014）提出的r，z，i波段的测光目录相匹配。我们使用这些新的红外数据以及H和K和Spitzer/IRAC数据来改进我们对Lyman Break Galeries（LBG）的选择，将我们的选择标准扩展到25.2<zAB =1.3的星系<25.7. We selected 21 robust high-z candidates in the J1030 field with photometric redshift around 6 and colors i-z>。我们发现在J1030中高z星系的分布有显著的不对称性，支持类星体周围存在相干的大尺度结构。我们将我们的结果与Bo…
