分级宇宙中的超大质量黑洞：一般框架和观测检验

宽Fe Kα线与超大质量黑洞

The broad Fe Kα line and supermassive black holes

在这里，我们提出了一些最重要的观测和理论研究的广泛的Fe Kα谱线，这被认为是起源于相对论吸积盘的最内部区域周围的中央超大质量黑洞的星系的概述。最重要的结果，我们在这一领域的调查也被列出。所有这些研究表明，宽Fe Kα线是研究超大质量黑洞性质（如质量和自旋）、黑洞附近时空几何（度规）、黑洞吸积物理、探测其强引力场效应以及检验广义相对论某些预言的有力工具。

超大质量黑洞和星系共同演化的观测约束

Observational constraints on the co-evolution of supermassive black holes and galaxies

在z < ~3时，恒星形成率（SFR）函数和黑洞吸积率（BHAR）函数成正比。SF和BHA之间的这种密切对应关系自然会产生BH质量-星系质量相关性，而BH质量-凸起质量相关性被观察到。为了探索这一明显的矛盾，我们研究了在z=1和现在之间的椭球主导星系的SF。我们使用来自COMBO-17巡天的903个星系，M* > 2 × 10^10M_sun，来自Spitzer和GALEX的紫外和红外SFR，以及来自GEMS HST/ACS成像的形态。使用叠加技术，我们发现所有SF的<25%发生在球状主导星系（Sersic指数n>2.5），而我们所期望的BHAR，如果全球尺度保持三倍高。这就排除了最简单的共同进化图，即SF和BHA总是相互追踪。如果SF和BHA发生在相同的事件中，但在时间上有偏移，例如在合并事件的不同阶段，则可以解释这些结果。然而，人们会期望在早期合并中看到相应的恒星形成活动，这与观测结果相冲突。我们的结论是，SF和BHA的主要事件发生在不同的事件中，大部分SF发生在孤立的磁盘和大多数BHA发生在重大合并。这种明显的全球协同演化是由于银河系椭球体的势阱对BH增长的调节，其中包括来自破裂盘星的主要贡献。

标量辅助的超大质量黑洞增长：玻色子质量窗口与观测约束

Scalar-Assisted Growth of Supermassive Black Holes: Boson-Mass Windows and Observational Constraints

本研究提出含重子储库与玻色子标量云的黑洞增长宇宙学模型，发现标量辅助吸积的高效质量窗口随黑洞质量变化，且早期增长最优玻色子质量与观测约束的分离，为不同玻色子质量的互补作用留有余地。

双星超大质量黑洞的观测特征

Observational Signatures of Binary Supermassive Black Holes

观测表明，大多数大质量星系都包含一个超大质量黑洞，理论研究表明，当这类星系发生重大合并时，中心的黑洞将形成双星并最终合并。在这里，我们讨论了两个光谱签名，这样的双星，可能有助于区分他们从普通活动星系核。这些签名是预期的孔之间的质量比不是极端的，系统是由一个circumbinary盘。一个这样的签名是一个缺口的热连续已被其他作者预测，我们指出，它应该伴随着在较短的波长光谱复兴，并讨论其依赖于二进制属性，如质量，质量比，和分离。特别地，我们注意到，陷波发生的波长$λ_n$取决于这三个参数，使得显示这些陷波的系统的数量为$\propto λ_n^{16/3}$ ;因此，更长的波长搜索是非常有利的。第二个特征，首先在这里讨论，是在特征温度$\sim 100$ keV下的硬X射线发射，具有类似维恩的光谱，这是由来自环双星盘的气流撞击单个黑洞周围的吸积盘时产生的激波的康普顿冷却产生的。我们调查这两个签名的可观察性。硬X射线信号可能特别有价值，因为它可以在事件发生前几十年提供黑洞合并的指示。

超大质量黑洞与宿主星系的共同演化（或非共同演化）：补充材料

Coevolution (Or Not) of Supermassive Black Holes and Host Galaxies: Supplemental Material

这是Kormendy和Ho 2013，ARAA，51，511（arXiv：1304.7762）的补充材料。第S1节总结了间接的方法，用于估计黑洞（BH）的质量与活动核（AGN）的星系。第S2节列出了用于分类经典隆起和伪隆起的观测标准。主要论文中使用的（伪）凸起分类并不是基于物理解释;相反，它们是基于这些观察标准。第S3节补充了主要论文第5节和第S4节中的BH数据库。它讨论了星系和BH参数的修正，最重要的是2 MASS K波段视星等。它提供的证据表明，修正是必要的，因为2 MASS错过了大半径的光时，星系的图像对着天空的大角度或有浅的外部亮度梯度。第S4节基本上逐字复制了主要文件第5节的第一部分，即波黑数据库。它包括BH和宿主星系的属性列表（表2和表3）。它最重要的目的是提供关于单个对象的所有注释。

野生动物在哪里：观测对黑洞生长的限制

Where the Wild Things Are: Observational Constraints on Black Holes' Growth

成长中的超大质量黑洞（AGN）与宿主星系之间的物理和演化关系是目前研究活动的热点。然而，对这种关系的深入理论理解受到活动星系核-星系系统组合的独特多尺度性质的阻碍，这违背了任何纯粹的数值或半解析方法。不同尺度上活跃的各种物理过程在电磁波谱的不同部分具有特征;因此，不同波长的观测和理论思想都应该有助于对活动星系核现象的“大动态范围”看法。作为一个例子，我将集中在这次审查的两个主要最近的观测结果的宇宙演化的超大质量黑洞，侧重于新的贡献，该领域的COSMOS调查。首先，我将讨论的证据，所谓的“缩小”的活动星系核人口来自大型X射线调查。然后，我将提出新的约束条件的演变的黑洞星系的标度关系，在1<z<2推导出利用全多波长覆盖的调查的一个完整的样本~90 1型活动星系核。

AGN演化与超大质量黑洞生长的综合观点

A synthetic view of AGN evolution and supermassive black holes growth

我将描述的约束条件，从活动星系核的演化合成模型的增长上的超大质量黑洞（SMBH）人口在两个主要的“模式”观察（动力学和辐射为主，分别）的研究。我将展示SMBH质量函数是如何反层次地演化的，即最大质量的空穴比质量较小的空穴生长得更早更快，我还将推导出活动星系核平均辐射效率的严格约束。还将讨论活动星系核动力学光度函数的红移演化的前景，从而为活动星系核结构形成中的反馈现象学模型提供一个强有力的物理框架。最后，我将提出新的约束条件的演变黑洞星系的标度关系，在1<z<2推导出利用全多波长覆盖的COSMOS调查的90个完整的样本1型活动星系核。

形成超大质量黑洞质量与星系球速度色散之间的关系

Shaping the relation between the mass of supermassive black holes and the velocity dispersion of galactic bulges

我利用超大质量黑洞吸积盘发出的辐射可以加热原星系中周围的气体，从而在星系形成过程中达到流体静力平衡。因此，黑洞质量M_BH和速度色散σ之间的相关性自然出现。即使用M_BH \leq 10^6 M_sun，结果也与观测数据的经验拟合基本一致。这个模型提供了一个清晰的图像，银河系超大质量黑洞的属性是如何与银河系隆起的动力学性质。

在何处搜寻超大质量双黑洞

Where to search for supermassive binary black holes

针对超大质量双黑洞观测证据稀缺的问题，本文基于类星体主序演化光谱类型的流量限定样本，分析宽巴耳末线等光谱线索，并提出时域光谱巡天搜寻周期性变化的策略。

从低质量Pop III种子形成超大质量黑洞

The Formation of Supermassive Black Holes from Low-Mass Pop III Seeds

到$z \ sim$ 7为止，在大质量星系中存在10个$^9$ M $_{\odot}$黑洞（BH）是宇宙学结构形成的重大未解之谜之一。一种理论认为，它们起源于$z \sim$ 20的Pop III恒星的黑洞，然后在爱丁顿极限下吸积到再电离的时代，这需要它们不断获得丰富的燃料供应。由于早期的数值模拟表明Pop III恒星的质量是100 M $\gtrsim$，因此到目前为止，超大质量黑洞的种子被认为是100 - 300 M $_{\odot}$。然而，越来越多的数值和观测一致认为，一些Pop III恒星的质量是太阳的几十倍，而不是几百倍，并且20 - 40 M的$_{\odot}$黑洞在高红移时可能要多得多。然而，我们发现，出生踢给予20 - 40 M $_{\odot}$流行III BH在形成过程中从他们的晕，因此他们的燃料供应，排除他们从爱丁顿极限增长。因此，超大质量黑洞从低质量的Pop III恒星形成的可能性远远小于从非常大的恒星形成的可能性。

利用伽马射线暴的毫透镜效应探索超大质量致密暗物质

Exploring Supermassive Compact Dark Matter with the Millilensing Effect of Gamma-Ray Bursts

本研究提出利用分层贝叶斯推断方法，从3000个Fermi GRB事件中的6个毫透镜候选体推导超大质量致密暗物质的丰度，发现其结果与其他观测约束存在冲突，但若仅确认一个高置信度透镜事件则冲突可缓解，为相关研究提供线索。

超大质量黑洞源于轴子气泡的原初起源

Primordial Origin of Supermassive Black Holes from Axion Bubbles

本文修正了轴子气泡形成原初黑洞的模型，通过Peccei-Quinn标量在暴胀期间沿径向滚落来抑制轴子涨落，从而在避免观测限制的同时产生足量原初黑洞作为超大质量黑洞的种子。

原始超大质量恒星的快速质量吸积形成

Formation of Primordial Supermassive Stars by Rapid Mass Accretion

通过非常快速的质量吸积（Mdot >~ 0.1 Msun/yr）形成的超大质量恒星（SMS）可能是观测到的红移超过约6的超大质量黑洞的前兆。在此，我们扩展了我们以前的工作，研究了原始恒星在这种快速质量吸积下的演化，直到恒星质量达到10^{4 - 5} Msun。我们的恒星演化计算表明，恒星在经过“超巨星原恒星”阶段时会变得超大质量，此时恒星有一个非常膨胀的外壳和一个收缩的内核。恒星半径随恒星质量单调增加，直到M_* >~ 10^4 Msun =~ 100 AU，之后恒星开始缓慢收缩。由于半径很大，在快速吸积过程中，有效温度总是低于10^4 K。因此，吸积物质对恒星辐射几乎是完全透明的。只有当M_* >~ 10^5 Msun时，恒星紫外反馈才能起作用，并干扰质量吸积流.我们还研究了吸积SMS的脉动稳定性，表明脉动驱动的质量损失并不能阻止恒星质量的增长。膨胀的SMS的观测特征应该可以用未来的观测设施（如詹姆斯韦伯太空望远镜）检测到。我们的结果预测，吸积SMS的内核应该遭受广义相对论不稳定性后不久，恒星质量超过10^5 Msun。一个极其巨大的黑洞应该在内核坍塌后形成。

第一代超大质量黑洞形成的宇宙背景

Cosmic backgrounds due to the formation of the first generation of supermassive black holes

黑洞及其质量的统计数据强烈地表明，它们的质量分布在$3 \times 10^{6}$ M $_{\odot}$附近有一个截止点，朝向较低的质量。这与宇宙中第一颗大质量恒星凝聚的经典形成机制一致。然而，当恒星的质量接近$10^{6}$ M $_{\odot}$时，恒星变得不稳定并坍缩，可能形成第一代宇宙学黑洞。在这里，我们推测，声称检测到的各向同性无线电背景可能构成这些第一个超大质量黑洞形成的证据，因为它们的数据在光谱和强度上与来自残余物的同步辐射兼容。提出的模型满足所有观测条件的背景，在单源强度，源的数量，远红外和伽马射线发射。观测到的高能中微子流在流率和谱上与我们的计算是一致的。本文所描述的建议也可以解释早期的大质量无膨胀盘星系的形成和增长，来自于大质量，气体壳形成在爆炸形成之前的超大质量黑洞。

双超大质量黑洞的引力波辐射

Gravitational wave emission from binary supermassive black holes

大质量黑洞双星（MBHB）是等级结构形成过程中不可避免的产物，根据广义相对论，MBHB被认为是宇宙中最强的引力波源。在这篇文章中，我提供了一个广泛的概述MBHB作为GW源。在回顾了GW发射的基础知识从二进制系统和MBHB的形成，演化和动力学，我描述了一些细节之间的连接二进制属性和发射的引力波形。直接GW观测将提供有关这些极端物体的物理性质和天体物理特性的前所未有的丰富信息，从而能够重建它们的宇宙历史，动力学以及与其致密恒星和气体环境的耦合。在这种情况下，我描述了正在进行的和未来的努力，使直接检测与空间为基础的干涉测量和脉冲星定时阵列，突出了宝贵的科学支出，这样的企业。

超大质量黑洞的形成

Formation of Supermassive Black Holes

有证据表明大质量的黑洞存在于大多数的本地星系中。研究还建立了MBH质量和宿主星系的性质之间的一些关系，如膨胀质量和速度色散。这些结果表明，中央MBH的质量虽然比宿主小得多（约0.1%），但与星系结构的演化有关。在等级宇宙学中，今天的一个大星系可以追溯到它被分成数百个较小组成部分的阶段。MBH种子在小的原星系中是否以同样的效率形成，或者它们的形成必须等待具有更深势阱的实质性星系的积累？我在这里简要地回顾一些有利于大质量黑洞种群演化的物理过程。我将讨论黑洞形成过程的“种子”黑洞，可能会在早期宇宙时代，和可能的观测测试这些情况。

超大质量黑洞的超大质量种子

Supermassive Seeds for Supermassive Black Holes

最近对由z > 7的超大质量黑洞（SMBH）驱动的类星体的观测限制了初始种子质量和早期宇宙中最大质量黑洞（BH）的生长。在这里，我们阐明了辐射反馈的影响，从早期几代的恒星和BH吸积流行的模型的形成和生长的种子BH。我们表明，通过适当地考虑（1）从早期恒星形成和辐射反馈的宇宙学模拟中推断的合并在生长种子黑洞中的有限作用，（2）在最早的时候预期的黑洞的亚爱丁顿吸积率，（3）根据高红移活动星系核的观测结果推断的最大质量黑洞的大辐射效率（e_rad）（e_rad > 0.1），我们得出结论，最初的BH种子可能有大于10^5 M_Sun的质量。这对粒子群III种子模型提出了强烈的挑战，该模型要求种子质量为~ 100 M_Sun，即使有恒定的爱丁顿限制吸积，也需要e_rad < 0.09来解释今天标准Lambda CDM宇宙学模型中最高z的SMBH。然而，这与SMBH种子形成的直接坍缩方案的预测是一致的，在该方案中，超大质量原始恒星在宇宙中具有高分子离解背景辐射场的区域形成，并直接坍缩成10^4- 10^6 M_Sun种子BH。这些结果证实了最近的宇宙学模拟和观测活动，这些活动表明，这些大质量的黑洞是今天居住在星系中心的大部分SMBH的种子。

超大质量黑洞周围的模糊暗物质孤子核

Fuzzy Dark Matter Soliton Cores around Supermassive Black Holes

我们探讨了超大质量黑洞（SMBH）对暗物质晕中心模糊暗物质（FDM）孤子核密度分布的影响。我们数值求解薛定谔-泊松方程，治疗的黑洞作为一个引力质点，并证明，这一额外的扰动项有"压缩"效应的孤子密度分布，减少核心半径，增加中心密度。在大黑洞质量的极限下，该解接近于类似于氢原子的解，其半径与黑洞质量成反比。通过将我们的分析应用到两个特定的星系（M87和银河系），并将其与已知的观测限制的中心集中的暗物质的量，我们得到了FDM粒子质量的约束，发现范围$10^{-22.12}$ eV $\lesssim m \lesssim 10^{-22.06}$ eV应被禁止（考虑到额外的因素，在附近的一个黑洞的孤子的寿命）。改进的观测质量测量的黑洞和总封闭的质量将显着扩展的下限上排除FDM质量区域，而自洽的理论模型的孤子-黑洞系统可以扩展的上限。

从活动星系核的大尺度成团和隐含的平均辐射效率约束黑洞-星系标度关系

Constraining black hole-galaxy scaling relations from the large-scale clustering of Active Galactic Nuclei and implied mean radiative efficiency

几乎在每一个星系的中心都发现了一个超大质量黑洞。这些黑洞的质量被观测到随着其宿主星系中恒星的总质量或平均（随机）速度而增加。这些相关性的起源仍然难以捉摸。观测系统学和偏差严重限制了我们对超大质量黑洞的局部人口统计学的了解，从而阻碍了这一领域准确的模型比较和进展。在这里，我们表明，当地的活动星系核（AGN），被认为是吸积超大质量黑洞的大尺度空间分布，可以约束的形状和规范化的黑洞，恒星质量的关系，从而绕过分辨率相关的观测偏差。反过来，我们的结果可以对所谓的“辐射效率”设置更严格的约束，这是一个描述超大质量黑洞内部物理的基本参数，与它们的自旋，几何形状和释放能量的能力密切相关。辐射效率的平均值可以通过比较活动星系核的平均总发光输出与现今锁定在星系中心静止超大质量黑洞中的遗迹质量密度来估算。对于目前公认的活动星系核遮蔽分数和热辐射修正值，我们对局部超大质量黑洞质量密度的最新估计支持平均辐射效率约为10-20\%，这表明绝大多数超大质量黑洞都在适度快速地旋转。随着大规模活动星系核调查的上线，我们的新方法将能够对调节超大质量黑洞生长的基本参数进行更严格的限制。

Entropy of the Universe and Hierarchical Dark Matter

We discuss the relationship between dark matter and the entropy of the universe with the premise that dark matter exists in the form of primordial black holes (PBHs) in a hierarchy of mass tiers. The lightest tier are intermediate-mass PIMBHs within galaxies including the Milky Way. Supermassive black holes at galactic centres are in the second tier. We are led to speculate that there exists a third tier of extremely massive PBHs, more massive than entire galaxies. We discuss future observations by the Rubin Observatory and James Webb Space Telescope.

超大质量黑洞的吸积、生长和星系合并中的反馈

Accretion, Growth of Supermassive Black Holes, and Feedback in Galaxy Mergers

超级爱丁顿吸积在增加黑洞的质量方面非常有效：如果不考虑反馈效应，在爱丁顿时间的一小部分内，它的质量可以增长到任意大的值。然而，由于超爱丁顿吸积的辐射效率很低，人们反对它作为类星体黑洞生长的主要过程，因为观测限制了类星体黑洞的平均吸积效率为$\ga 0.1$。在本文中，我们表明，观测约束不需要被违反，如果类星体中的黑洞经历了两个阶段的增长过程：与短的超爱丁顿吸积过程中，他们得到他们的质量膨胀了一个非常大的因素，直到反馈过程变得重要，然后与一个长期的子爱丁顿吸积过程中，他们有他们的质量增加了一个因素$\ga 2$。这个两阶段过程的总平均效率是$\ga 0.1$，并且很容易用红移6来解释$10^9 M_\odot$黑洞的存在。简要讨论了超爱丁顿吸积相存在的观测检验。

超大质量双星黑洞的第一个光谱分辨亚秒差距轨道

The First Spectroscopically Resolved Sub-parsec Orbit of a Supermassive Binary Black Hole

在解释活动星系核如何被触发的最有趣的假设之一是，在它们的核心存在一个超大质量的双黑洞系统。在这里，我们提出了一个观测证据的第一个光谱分辨亚秒差距轨道的这样一个系统的核心塞弗特星系NGC 4151。使用类似于通常应用于光谱双星的方法，我们获得了超大质量双星系统的径向速度曲线，从中我们计算了轨道根数，并对组件的质量进行了估计。我们的分析表明，在光和径向速度曲线的周期性变化可以占偏心，次秒差距开普勒轨道的15.9年的周期。光变曲线中的通量最大值对应于二次分量朝向观测者的接近相位。根据所得到的结果，我们推测所观察到的Hα线形和通量的周期性变化是由于部件通过周围介质的超声速运动所产生的激波。鉴于需要大量的观测工作来揭示这种光谱分辨的双星轨道运动，我们认为许多这样的系统可能存在于类似的物体中，即使它们很难找到。探测到更多的黑洞将为我们提供对黑洞质量增长过程的深入了解。

早期宇宙中的超大质量黑洞

Supermassive Black Holes in the Early Universe

高红移类星体的发现对超大质量黑洞的起源提出了挑战。在这里，两个进化的情况被认为是。第一个是关于局部宇宙中的大质量黑洞，其中绝大多数是由种子的生长形成的，因为它们的宿主星系是按照层次图组装的。在第二种情况下，种子质量约100-150 M？通过气体的吸积形成一个不稳定的大质量盘，其存在得到了高z类星体中大量气体和尘埃的检测的支持。这些非稳态自引力盘模型很好地解释了类星体在高z时观测到的“亮度-质量”关系，也表明这些物体在所谓的爱丁顿极限下不辐射。

多重宇宙中的超大质量原初黑洞：面向纳赫兹引力波与高红移JWST星系

Supermassive primordial black holes in multiverse: for nano-Hertz gravitational wave and high-redshift JWST galaxies

研究探讨原初黑洞能否具有超大质量，提出基于暴胀期间超临界气泡成核机制，发现多重宇宙中PBH质量分布峰值可达$M\gtrsim 10^{11}M_\odot$，为超大质量黑洞提供了原初起源。

“连续波”区域中双超大质量黑洞的多信使研究

Multi-messenger approaches to binary supermassive black holes in the "continuous-wave" regime

脉冲星计时阵列对轨道间距<< 1pc的超大质量黑洞（SMBH）双星的引力波十分敏感。目前，这类系统的观测资料很少，尽管它们是研究星系演化、合并动力学和活跃核形成的核心人物。我们回顾了通过电磁辐射过程探测SMBH双星的前景，这些过程被认为与星系合并和后期双星演化有关。然后，我们讨论了这些系统的联合脉冲星定时和电磁研究的科学目标，包括促进二进制参数估计，确定星系主机的引力波发射器，并合并动力学和宇宙学的相关研究。使用即将到来的高精度定时阵列与国际脉冲星定时阵列和平方公里阵列，结合正在进行的电磁观测活动，以确定活跃的SMBH双星，在不久的将来为多信使天体物理学提供了大量的可能性。

小红点：在JWST时代早期超大质量黑洞的组装

Little Red Dots: The Assembly of Early Supermassive Black Holes in the JWST Era

本文综述了JWST时代早期超大质量黑洞的组装问题，通过观测证据探讨小红点的性质及其对高红移天体形成的影响。

Angular correlation as a novel probe of supermassive primordial black holes

We investigate the clustering property of primordial black holes (PBHs) in a scenario where PBHs can explain the existence of supermassive black holes (SMBHs) at high redshifts. We analyze the angular correlation function of PBHs originating from fluctuations of a spectator field which can be regarded as a representative model to explain SMBHs without conflicting with the constraint from the spectral distortion of cosmic microwave background. We argue that the clustering property of PBHs can give a critical test for models with PBHs as the origin of SMBHs and indeed show that the spatial distr…

多重超大质量黑洞系统：SKA未来的主导作用

Multiple supermassive black hole systems: SKA's future leading role

星系和超大质量黑洞（SMBH）被认为是通过一个层次合并和吸积的过程演化的。通过这种范式，多个SMBH系统预计在宇宙中相对常见。然而，到目前为止，对多个SMBH系统的观测约束很差，其分离度相当于SMBH引力影响范围（<< 1 kpc）。在这一章中，我们将讨论如何深连续观测与SKA将作出领先的贡献，了解多个黑洞系统如何影响星系演化。此外，这些观测将提供约束和理解的随机引力波背景检测脉冲星定时阵列灵敏度带（毫微赫兹-微赫兹）。我们还讨论了如何为指向引力波实验（无法解决VLBI）的目标可能会被发现使用大规模的无线电射流形态，这可以调制的存在下，一个近对二进制SMBH系统。高角分辨率的直接成像、低表面亮度的无线电喷流示踪器和脉冲星定时阵列的组合将使SKA能够从星系维里半径的分离跟踪黑洞双星演化到亚秒差距的水平。这种大动态范围的二进制SMBH分离将确保SKA在这一观测前沿发挥主导作用。

超大质量原初黑洞对高红移星系紫外光度的影响

Influence of supermassive primordial black holes on ultraviolet luminosity of high-redshift galaxies

本文通过MCMC分析JWST数据，发现超大质量原初黑洞（SMPBHs）能增强高红移星系紫外光度函数的亮端，从而解释JWST观测到的过量明亮星系。

破坏双星：致密双星与超大质量黑洞的相遇

Busting Up Binaries: Encounters Between Compact Binaries and a Supermassive Black Hole

考虑到银河系中心附近的恒星密度，紧凑型双星和超大质量黑洞之间的近距离相遇是一个合理的发生。我们目前的结果从近1300万这样的遭遇的数值研究。与以前的研究相一致，我们证实，潮汐破坏的黑洞的二进制系统，组件的二进制保持绑定到孔的偏心率~ 0.97和circularizes显着的时候，它进入经典的LISA带。我们的研究结果还表明，人口的幸存双星值得关注。这些双星系统的内部轨道参数受到扰动，可能会产生有趣的观测结果。我们研究了生存参数空间的区域，并估计了相遇后轨道参数的分布。我们发现幸存的双星变硬，它们的离心率增加，从而加速了它们的合并，由于引力辐射发射，并增加了预测的合并率高达1%。

利用纳赫兹引力波与星系巡天揭示超大质量黑洞的宇宙演化

Discovering the Cosmic Evolution of Supermassive Black Holes using Nano-Hertz Gravitational Waves and Galaxy Surveys

本文首次提出利用纳赫兹引力波背景与星系巡天的互相关信号，以高于五的信噪比探测超大质量黑洞随红移的演化，开辟了新的观测窗口。

通过continuity equation约束超大质量黑洞的演化

Constraining the supermassive black holes evolution through the continuity equation

超大质量黑洞（SMBH）的种群由静止的SMBH（如在包括银河系在内的本地星系中看到的SMBH）和活动的SMBH（导致类星体和活动星系核（AGN））组成。在我们的邻居之外，我们所拥有的关于SMBH的所有信息都来自类星体和活动星系核，这给了我们一个局部的观点。我们研究的SMBH人口的演变，总的和活跃的，由连续性方程，从z=0到z=4的时间向后。1型和2型活动星系核在模型中的爱丁顿比分布的基础上进行了区分，根据观测估计选择。占空比是通过匹配类星体的光度函数得到的，平均辐射效率是模型中唯一的自由参数。对于更高的辐射效率（>~0.07），SMBH群体的大部分（其中大多数是静止的）必须在z=4时已经就位。对于较低的辐射效率（~0.05），占空比随着红移而增加，并且自z=4以来，SMBH人口急剧演变。活跃SMBH的质量函数不依赖于辐射效率或局部SMBH质量函数的选择，但它主要是由类星体光度函数决定的，一旦爱丁顿比分布是固定的。只有直接测量红移z>~2的总BHMF才能打破这些简并性，从而对平均辐射效率产生重要限制。聚焦于1型活动星系核，对于它的质量函数和爱丁顿比分布的观测估计存在于不同的红移，具有较低辐射效率的模型在高z处更好地再现了质量函数的高质量端，但它们倾向于在低z处过度预测它，反之亦然，对于具有较高辐射效率的模型。

星系中心超大质量黑洞的起源

Origins of Supermassive Black Holes in Galactic Centers

本文综述了星系中心超大质量黑洞的起源，聚焦种子黑洞的形成机制，并探讨了利用JWST和LISA等设施检验相关观测特征的挑战与前景。

The fundamental signature of star formation quenching from AGN feedback: A critical dependence of quiescence on supermassive black hole mass not accretion rate

We identify the intrinsic dependence of star formation quenching on a variety of galactic and environmental parameters, utilizing a machine learning approach with Random Forest classification. We have previously demonstrated the power of this technique to isolate causality, not mere correlation, in complex astronomical data. First, we analyze three cosmological hydrodynamical simulations (Eagle, Illustris, and IllustrisTNG), selecting snapshots spanning the bulk of cosmic history from comic noon ($z \sim 2$) to the present epoch, with stellar masses in the range $9 < \log(M_*/M_{\odot}) < 12$.…

现代和早期宇宙中的大质量和超大质量黑洞以及宇宙学和天体物理学的新问题

Massive and supermassive black holes in the contemporary and early universe and the new problems of cosmology and astrophysics

这是一篇关于大质量原始黑洞的综述的引言、结论和参考文献列表的英文译文，该综述以俄语提交给Uspekhi Fizicheskikh Nauk（物理学-Uspekhi）。如果接受，这篇评论将由《日刊》翻译成英文，并以俄文和稍后的英文发表。本文综述了近年来的天文学资料，这些资料表明大质量原始黑洞在宇宙中所起的作用比人们以前所认为的要重要得多。这对于当代和早期宇宙在红移约为10的情况下都是正确的。本文讨论了1993年提出的在极早期宇宙中产生重和超重黑洞的机制。这种机制预测了原始黑洞的对数正态质量谱，这在过去几年中变得非常流行。提出的机制提出了一个自然的解释，大量的最近的观测数据，这不符合标准的宇宙学和天体物理学。

脉冲星时带中预期的超大质量黑洞双星引力波信号的系统研究

Systematic investigation of the expected gravitational wave signal from supermassive black hole binaries in the pulsar timing band

在这封信中，我们进行了第一次系统的调查，预期的引力波（GW）背景产生的超大质量黑洞（SMBH）在nHz频段的脉冲星定时阵列（PTA）。我们从文献中的红移依赖的星系质量函数的几个估计和密切的星系对的分数，以获得广泛的星系合并率。然后，我们利用经验的黑洞主机的关系，填充合并星系与SMBHs。我们的程序的结果是收集了大量的现象学SMBH的二进制合并率与当前的观测限制星系组装在z<1.5。对于每个合并率，我们计算相关联的GW信号，最终产生一个大的nHz GW背景的估计，我们使用它来推断其预期幅度的置信区间。当考虑到最新的SMBH主机关系，占超大质量黑洞在最明亮的星系团星系，我们发现，名义上的$1σ$间隔的预期GW信号是只有一个因素的3至10低于目前的PTA限制，这意味着一个不可忽略的机会，在未来几年的检测。

超大质量黑洞的相对论合并及其电磁特征

Relativistic Mergers of Supermassive Black Holes and their Electromagnetic Signatures

从超大质量黑洞的合并事件中同时探测电磁波（EM）和引力波（GW）特征是下一个观测上的重大挑战。这种探测将提供研究宇宙演化和与这些巨大的紧凑物体有关的吸积过程的手段。更一般地说，这些观测将使广义相对论能够在强非线性状态下得到检验，并将提供独立的高精度宇宙学测量。因此，了解在超大质量黑洞合并过程中出现EM和GW签名重合的条件是至关重要的。作为实现这一目标的重要一步，我们提出的结果，从第一个完全广义相对论，流体动力学研究的后期螺旋和合并的等质量，旋转超大质量黑洞二进制的气体云。我们发现，与GWs相关的可变EM签名可以出现在合并系统中作为冲击和吸积结合相对论光束效应的结果。最引人注目的EM可变性观察到的自旋与轨道轴对齐的系统，其中轨道黑洞形成一组稳定的密度尾流，但所有的系统都表现出一些特征签名，可用于搜索EM同行。在激光干涉仪空间天线可观测到的最大质量的双星的情况下，计算的光度意味着它们可以通过EM搜索到z = 1来识别，而低质量的系统和沉浸在低密度环境气体中的双星只能在局部宇宙中检测到。

宇宙各时期星系尺度双超大质量黑洞的发现与表征

Discovery and Characterization of Galactic-scale Dual Supermassive Black Holes Across Cosmic Time

本文探讨了利用Roman的高纬度广域巡天在宇宙各时期发现并表征星系尺度双超大质量黑洞对，以理解SMBH形成和AGN燃料补给的科学机遇与技术要求。

超大质量黑洞双星的组装模型与脉冲星观测之间没有矛盾

No tension between assembly models of supermassive black hole binaries and pulsar observations

脉冲星定时阵列（PTAs）是目前唯一的手段来寻找引力波随机背景的超大质量黑洞二进制人口，被认为是在掌握当前或不久的将来的观测。然而，Parkes PTA（Shannon et al. 2013，2015）设定的严格上限被解释为在$> 90\%$置信度下排除了当前通过星系合并和恒星相互作用硬化的双星组合范例，这表明演化被加速（通过恒星和/或气体）或停滞。使用贝叶斯分层模型，我们认为这个上限的影响，全面的天体物理学的情况下，没有调用失速，也没有更多的异国情调的物理过程。我们发现，他们是完全一致的上限，但（弱）人口参数的界限可以推断。模型之间的贝叶斯因子在$\approx 1.03$ -- $5.81$之间变化，特征振幅先验和后验之间的Kullback-Leibler分歧在$0.37$ -- $0.85$之间。考虑到之前关于星系合并率的天体物理信息，最近对黑洞-星系核球质量关系的向上修订（Kormendy & Ho 2013）在$1.6σ$中与较轻的模型（例如Shankar et al. 2016）相比不受欢迎。我们还表明，如果灵敏度提高一个数量级后仍无法检测到，那么最乐观的情况在$3.9σ$中会受到不利影响。

电离辐射对早期宇宙中超大质量恒星形成的影响

The impact of ionizing radiation on the formation of a supermassive star in the early Universe

在一个恒星形成强烈的星系附近，一个巨大的原始晕可能坍缩成一颗超大质量恒星（SMS），并留下一个大约$10^5~M_{\odot}$的大质量黑洞种子。为了研究电离辐射对附近星系SMS形成的影响，我们选择了一对在$z >10$形成的大质量暗物质晕，进行了三维辐射流体动力学模拟。我们发现，丰富的结构，如团块和细丝周围的源星系屏蔽电离辐射的云。事实上，在某些情况下，电离辐射会加速云的坍缩。这一事实表明，云周围的电离有助于它的崩溃。只有在结构形成初期的强辐射才能阻止云的坍缩，但这比观测允许的值要强得多。我们还探讨了电离辐射对68晕样本的影响，通过采用分析模型，发现增加的平均密度的气体之间的SMS形成云和源星系保护电离辐射的气体云，因为它们彼此接近。因此，我们得出结论，电离辐射并不能阻止在大多数情况下形成的SMS。

探测由重种子形成的超大质量黑洞的诞生

Detecting the Birth of Supermassive Black Holes Formed from Heavy Seeds

在本白皮书中，我们探索了识别和研究早期宇宙中由重种子（$\mathrm{M_{\bullet}} \sim 10^4 - 10^6 \, \mathrm{M_{\odot}}$）形成的超大质量黑洞所需的能力。为了获得对重粒子的明确探测，我们需要探测$\sim 10^{5-6} \, \mathrm{M_{\odot}}$在红移$z \gtrsim 10$的质量尺度。从这个理论的角度来看，我们审查的观测要求，以及它们如何比较计划/拟议的仪器，在红外线，X射线和引力波领域。总之，在未来十年内在$z \gtrsim 10$探测重黑洞种子将具有挑战性，但根据目前的理论模型，即将推出/拟议的设施是可行的。它们的发现对于理解宇宙的早期历史以及迄今为止的演化至关重要。揭开黑洞的曙光肯定会是天文学界未来十年关注的重点任务之一。

弱引力透镜调查对 inspiraling 超大质量黑洞双星引力波灵敏度的研究

Sensitivity of Weak Lensing Surveys to Gravitational Waves from Inspiraling Supermassive Black Hole Binaries

本文探讨了弱引力透镜调查对纳赫兹到微赫兹频率范围内由 inspiraling 超大质量黑洞双星发射的引力波的灵敏度，结合脉冲星计时阵列与空间干涉仪，提出了基于引力波诱导剪切畸变的信号噪声框架，评估了有效星系人口对噪声功率谱密度的影响，并推导了特征应变灵敏度曲线。

Constraints on galileons from the positions of supermassive black holes

Galileons are scalar field theories which obey the Galileon symmetry $φ\to φ+ b + c_μx^μ$ and are capable of self-acceleration if they have an inverted sign for the kinetic term. These theories violate the Strong Equivalence Principle, such that black holes (BHs) do not couple to the Galileon field, whereas non-relativistic objects experience a fifth force with strength $ΔG / G_{\rm N}$ relative to gravity. For galaxies falling down a gradient in the Galileon field, this results in an offset between the centre of the galaxy and its host supermassive BH. We reconstruct the local gravitational a…

利用超大质量黑洞检验引力理论

Tests of Gravity Theories Using Supermassive Black Holes

引力的标量-张量理论通常违反强等效原理，即紧凑物体与标量力的耦合受到抑制，导致它们下降得更慢。黑洞是这种耦合消失的极端例子，即黑洞没有标量头发。在早期的工作之后，我们探索了探测强等效原理违背的观测场景，以伽利略引力为例。当星系落入星系团时，超大质量黑洞会偏离星系团的方向。因此，以及解决附近的星系团周围的图像可以用来确定通过恒星集群绑定到它的位移黑洞。我们表明，这个信号是可访问的成像调查，无论是正在进行的，如暗能量调查，和未来的地面和空间为基础的调查。对M~87中心黑洞的观测已经对伽利略参数提出了新的限制。$\mathcal{O}(1)$物质耦合对于参数空间的大区域是不利的。我们还发现了一种新的现象，即黑洞可以在不到10亿年的时间内完全逃离星系。