Probing General Relativity with Accreting Black Holes
大部分的X射线辐射从发光的吸积黑洞出现在20个引力半径内。如果黑洞快速旋转，有效辐射半径会小好几倍。因此，广义相对论效应可能非常重要。大的时空曲率导致强的光弯曲和大的引力红移。硬X射线，幂律发射日冕照射吸积盘产生X射线反射组件。反射光谱中的原子特征允许测量引力红移。观测到的幂律变化和反射光谱（混响）之间的时间延迟使得能够确定反射区域的物理尺度。反射和幂律连续的相对强度取决于光的弯曲。所有这些观测到的效应使得黑洞的直接环境得以探测和探索，在那里广义相对论的效应正在展示。
2012-11-09 astro-ph.HE gr-qc
Towards a new generation of reflection models for precision measurements of accreting black holes
针对下一代X射线任务的高质量数据需求，本文回顾吸积黑洞X射线反射光谱建模现状，并提出利用机器学习开发更精确的新一代反射模型。
2024-10-03 astro-ph.HE gr-qc
General Relativistic Hydrodynamic Simulations around Accreting Black Holes
本文针对黑洞等致密天体附近强引力环境，开发了一般相对论流体动力学模拟工具，并展示了黑洞亚开普勒吸积流的数值模拟结果。
2024-10-15 astro-ph.HE gr-qc
Towards precision measurements of accreting black holes using X-ray reflection spectroscopy
吸积黑洞的X射线谱中经常观察到相对论反射特征。在高质量的数据和正确的天体物理模型的存在下，X射线反射光谱可以是一个相当强大的工具，探测强引力区，研究吸积物质的形态，测量黑洞的自旋，并可能在强场区测试爱因斯坦的广义相对论。在过去十年中，由于有了更先进的天体物理模型和新的观测设施，在分析这些特征方面取得了重大进展。在这里，我们回顾了最先进的相对论反射建模，列出的假设和简化，可能会影响，在某种程度上，最终的测量，并可能在未来更好地调查。我们回顾黑洞自旋测量和最近的努力，使用X射线反射光谱测试基础物理。
2021-07-20 astro-ph.HE gr-qc
Testing Einstein-dilaton-Gauss-Bonnet gravity from the reflection spectrum of accreting black holes
Einstein-Stronon-Gauss-Bonnet引力是一个从杂化弦论发展而来的低能四维引力理论。它的旋转黑洞解在数值上是已知的，并且可能与爱因斯坦引力的克尔黑洞有宏观偏差。因此，爱因斯坦-爱因斯坦-高斯-邦纳引力可以通过观测天体物理学上的黑洞来检验。本文利用现有和未来的X射线装置模拟了薄吸积盘的反射谱观测，以了解X射线反射谱能否区分Einstein-Stronon-Gauss-Bonnet引力中的黑洞和Einstein引力中的黑洞。我们发现，这对于目前的X射线任务来说肯定是遥不可及的，但它可以通过下一代设施来实现。
2017-05-30 astro-ph.HE gr-qc
Quantum correction to black hole accretion
本文研究黑洞吸积的量子修正，发现霍金辐射加热吸积等离子体，对质量小于约4.61×10^29克的小型蒸发黑洞，霍金辐射胜过康普顿散射，逆转吸积流并停止吸积，此类原初黑洞或贡献暗物质。
2023-12-28 astro-ph.HE gr-qc
Testing Gravity with Quasi Periodic Oscillations from accreting Black Holes: the Case of Einstein-Dilaton-Gauss-Bonnet Theory
在吸积黑洞发射的X射线流中观察到的准周期振荡（QPO）与视界附近发生的现象有关。未来的超大面积X射线仪器将能够以非常高的精度测量QPO频率，从而探测这个强场区域。通过使用相对论进动模型，我们展示了QPO频率可以用来测试广义相对论对那些替代理论的重力预测偏离经典理论在强场制度的方式。我们认为最好的动机强曲率修正广义相对论，即爱因斯坦-膨胀-高斯-邦纳理论，并表明，检测QPO的预期灵敏度的建议欧空局M级任务LOFT将设置最严格的约束参数空间的这个理论。
2015-02-10 astro-ph.HE gr-qc
Polarimetric Signatures of Bulk Comptonization from within the Plunging Region of Accreting Black Holes
本研究通过广义相对论光线追踪模型，发现吸积黑洞坠入区的体康普顿化可产生显著X射线偏振，为探测事件视界附近等离子体提供新途径。
2025-04-21 astro-ph.HE gr-qc
Constraining black hole masses in low-accreting AGN using X-ray spectra
在最近的一项工作中，我们证明了一种新的X射线标度方法，最初介绍了银河系黑洞（GBH），可以可靠地扩展到估计质量的超大质量黑洞吸积在一个中等到高的水平。在这里，我们调查的限制，这种方法的适用性低吸积活动星系核，使用一个控制样品，高质量的X射线数据和动态测量的质量。对于低吸积活动星系核，由于光子指数与吸积率正相关的基本假设不再成立，因此X射线标度方法不能使用。然而，在几个低吸积黑洞中发现的并由该样本证实的伽马-Lx/LEdd图中的逆相关性，可以用于将黑洞质量约束在动态确定值的~10倍之内。我们提供了一个简单的配方，以确定黑洞质量仅使用X射线光谱数据，它可以作为一个健全的检查黑洞质量的测定基于间接光学方法。
2014-05-22 astro-ph.HE
Testing relativistic reflection models with GRMHD simulations of accreting black holes
X射线反射光谱是目前研究黑洞周围吸积盘内部、测量黑洞自旋、甚至测试强引力场中基础物理的主要技术之一。然而，这些测量的准确性取决于用于光谱分析的反射模型，这有时会受到质疑。在这项工作中，我们使用广义相对论磁流体动力学（GRMHD）程序在克尔时空中产生一个薄的吸积盘，并使用光线追迹技术计算其相对论展宽的反射谱。我们模拟NuSTAR观测，我们测试的能力，目前的反射模型的基础上Novikov-Thorne磁盘恢复正确的输入参数。我们的研究表明，我们可以测量正确的输入参数的情况下，大倾角的源，而我们发现一些微小的差异时，磁盘的倾角是低的。
2022-10-13 astro-ph.HE gr-qc
General Relativistic Modeling of Magnetized Jets from Accreting Black Holes
广义相对论磁流体动力学模型的最新进展提供了前所未有的洞察力吸积黑洞的内部运作，动力的喷流在活动星系核（AGN）和其他吸积系统。我将介绍最近的研究结果，确定喷流功率的自旋依赖性，并讨论了活动星系核无线电大声/安静的二分法和最近的观察，在一些活动星系核的高喷流功率的影响。
2012-02-13 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Accreting Primordial Black Holes as Dark Matter Constituents
本研究提出原初黑洞通过磁性吸积正电子素等离子体增长质量，可解释当前宇宙暗物质丰度，并在背景伽马辐射为霍金辐射的假设下排除Bondi吸积。
2024-03-05 astro-ph.HE
Dark Fluxes from Accreting Black Holes and Direct Detections
我们讨论的可能性，吸积黑洞系统可以通过几种不同的机制的暗物质流量的来源。首先讨论了两类系统：活动星系核中超大质量黑洞周围的日冕热等离子体和恒星质量X射线黑洞双星的吸积盘。我们探讨这些黑洞系统如何产生千电子伏的光暗物质通量，并发现这些来源的暗通量可能太弱，无法解释目前的氙1T过剩。另一方面，黑洞可以是很好的加速器，可以吸积和推动重暗物质粒子。如果考虑碰撞或暗电磁，这些粒子可以逃逸并在探测器上达到0.1c的基准速度。我们还将黑洞质量区域扩展到原始黑洞（PBH），并讨论了PBH超辐射对keV光暗通量贡献的可能性。
2022-03-22 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Minidisk dynamics in accreting, spinning black hole binaries: Simulations in full general relativity
我们在完全广义相对论下对吸积的等质量双黑洞进行了磁流体动力学模拟，重点研究了黑洞自旋对微盘动力学形成和演化的影响。我们发现，在后期的inspiral的迷你盘的大小主要是由潮汐场和有效的最内层稳定轨道之间的相互作用，每个黑洞。我们的计算支持当每个黑洞周围的希尔球明显大于黑洞的有效最内层稳定轨道时，迷你盘形成。随着双星的螺旋运动，希尔球的半径减小，迷你盘的尺寸也随之缩小。因此，当希尔球内没有更稳定的轨道时，与迷你盘相关的电磁特征可能会在合并之前逐渐消失。特别是，在这种系统的光谱中逐渐消失的硬电磁分量可以提供合并黑洞双星的特征签名。对于一个总质量给定的双星，迷你盘"蒸发"的时间尺度应该取决于黑洞的自旋和质量比。我们还证明，吸积双黑洞自旋有更高的效率转换吸积功率喷流光度。这些结果可能为将来估计黑洞自旋提供新的方法。
2021-05-12 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Can accreting primordial black holes explain the excess radio background?
在$\simeq 0.1-10\,{\rm GHz}$观测到的过多的无线电背景在过去几年里引发了许多科学争论。最近，有人指出，吸积原始黑洞的软光子发射可能能够解释这一信号。我们表明，预期的紫外光子发射从这些吸积黑洞将宇宙完全在$z>6$，从而洗出21厘米的吸收签名在$z\simeq$ 20以及与现有的宇宙微波背景各向异性和平均光谱失真限制的紧张局势。我们讨论了可能的模型的增强，但是，它似乎是一个解释的无线电过剩的吸积原始黑洞是不合理的。
2022-11-04 astro-ph.CO astro-ph.HE
A Dark Matter Probe in Accreting Pulsar-Black Hole Binaries
提出基于吸积脉冲星-黑洞双星的暗物质探针，通过高精度测量暗物质吸积进入黑洞引起的双星轨道相移，帮助排除暗物质模型并研究其本质。
2023-09-10 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Minidisk Influence on Flow Variability in Accreting Spinning Black Hole Binaries: Simulations in Full General Relativity
我们进行磁流体动力学模拟吸积，等质量的二元黑洞在充分的广义相对论专注于自旋和minidisk的吸积率和坡印亭光度变化的影响。我们报告的结构的minidisks和周期性的质量的minidisks，质量吸积率，和坡印亭光度。吸积率表现出准周期性的行为，在我们研究的所有系统中的二进制的轨道频率，但这种调制的幅度是依赖于持久的minidisks的存在。特别是，系统被发现产生持久的minidisks有一个更弱的调制质量吸积率，表明minidisks可以增加流入时间的物质到黑洞，并抑制了准周期行为。这一发现对间隔较大的双星有潜在的影响，在这种情况下，迷你盘可能会大得多，并可能显着抑制周期性。
2022-10-27 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Powerful jets from accreting black holes: evidence from the optical and infrared
黑洞吸积的一个常见结果是形成逃离系统的强大的相对论喷流。在星系中心的超大质量黑洞的情况下，这已经知道了几十年，但对于像我们这样的星系中的恒星质量黑洞，最近的进展才得出这个结论。在这里，审查的证据，支持存在的喷流吸积恒星质量的黑洞，从光学和红外波长的观测。特别是它被发现，有时，射流可以支配这些系统在这些波长的发射。此外，喷流与周围物质之间的相互作用通过热和非热过程产生大尺度的光学和红外辐射。在射流物理的背景下的证据，影响和应用进行了讨论。结果表明，许多属性的射流可以从这些研究中受到约束，包括它们所包含的总动能。主要结论是，像超大质量黑洞一样，吸积恒星质量黑洞的喷流动力学功率有时与它们的热辐射光度相当。未来的研究可以测试物体之间喷流特性的普遍性，并试图统一所有可观察到的吸积黑洞（即所有质量的黑洞）的喷流特性。
2010-01-08 astro-ph.HE
Radiative magnetic reconnection near accreting black holes
本文提出了吸积黑洞附近磁耀斑的辐射机制。它是基于最近的磁重联的第一原理模拟，它显示了一个层次链的快速移动的等离子体团。重联发生在一个紧凑的区域（相当于黑洞半径），链经历快速康普顿冷却伴随着电子-正电子对的创建。等离子体团速度的分布是由辐射损失形成的，并且自我调节的链在硬X射线中辐射其能量。通过对软光子在重连层中传输的蒙特卡罗模拟，说明了这种机制。新出现的辐射光谱具有类似于X射线双星和活动星系核的硬态光谱的100 keV附近的截止。我们讨论了链冷却与以往唯象辐射模型的不同之处，并认为它可以从第一性原理解释吸积黑洞的硬X射线活动。在X点加速的粒子产生额外的高能成分，解释了在天鹅座X-1中观察到的“混合康普顿化”。
2017-01-11 astro-ph.HE
Measuring the Accreting Stellar and Intermediate Mass Black Hole Populations in the Galaxy and Local Group
银河系和星系中恒星黑洞（SBH）的数量和分布通常知之甚少。SBH是大质量恒星在星系演化中的化石记录，可能产生了一些（如果不是全部的话）中等质量（\gsim 100 \Msun）黑洞（IMBH），进而产生了星系核中的中央超大质量黑洞（SMBH）。这是第一次，全银河系范围的吸积黑洞普查，以及它们更容易识别的示踪物种群，吸积中子星，可以用宽场硬X射线成像调查和软X射线和光学/红外即时跟踪来测量-正如EXIST任务所建议的那样。
2009-12-30 astro-ph.HE
Accreting Black Holes
我概述了黑洞的吸积理论，以及它在X射线双星、活动星系核、潮汐破裂事件和伽马射线暴等观测现象中的应用。黑洞吸积的动力学和辐射特征依赖于相对简单的黑洞时空与周围气体中复杂的辐射、等离子体和磁流体动力学过程之间的相互作用。我将展示瞬时吸积过程如何为这些相互作用提供线索。更大的全球磁流体动力学模拟以及模拟等离子体微观物理学和全辐射流体力学将需要解开一些目前的黑洞吸积之谜。
2014-10-29 astro-ph.HE
X-ray luminosity function of accreting neutron stars and black holes
本文模拟了恒星形成星系和初始恒星形成爆发星系中中子星和黑洞在$10^{35} \leq L_X \leq 10^{41}$ erg/s范围内吸积的X射线光度函数。XLF是通过结合快速生成的紧凑对象+正常星人口使用的二进制人口合成代码BSE和计算的后续详细的二进制演化的MESA代码。在这两种类型的星系中的XLF被广泛复制使用的双星演化的标准假设。
2022-01-07 astro-ph.HE
Characteristic Signatures in the Thermal Emission from Accreting Binary Black Holes
我们提出的计算结果的热谱从二维，移动网格，高精度，粘性流体动力学模拟吸积超大质量黑洞二。我们包括粘性加热，冲击加热和辐射冷却，演化时间超过粘性时间，使我们达到准稳态吸积状态。与以前的工作一致，我们发现，气体被有效地剥离从内边缘的circumbinary磁盘和进入腔沿吸积流，饲料持久的“迷你磁盘”周围的每个黑洞。我们还发现，从冲击加热的迷你盘和吸积流的排放防止任何赤字的高能量排放，可能会预期内的环联腔，而是导致一个特征的亮度开始在软X射线的光谱。
2014-05-30 astro-ph.HE
The Relative Importance of Faraday Rotation and QED Birefringence for the Linear Polarization of X-rays from Mass Accreting Black Holes
即将进行的IXPE（2-8千电子伏）和XL-Calibur（15-75千电子伏）飞行任务将使人们有可能以前所未有的灵敏度测量来自质量吸积恒星质量黑洞的X射线的线性偏振，从而能够准确测量100级，在某些情况下甚至低于百分之一级的偏振分数。这些测量有望约束所观测到的黑洞的自旋、倾角和吸积流的结构。量子电动力学（QED）真空的法拉第旋转和双折射效应可能会影响可观察到的偏振分数和角度，使结果的解释变得复杂。我们估计这两种影响的重要性，从恒星质量和超大质量黑洞的X射线，并讨论即将到来的IXPE和XL-Calibur观测结果的影响。
2021-04-17 astro-ph.HE
Criterions for retrograde rotation of accreting black holes
旋转的超大质量黑洞会产生喷流，其起源与吸积物质流产生的磁场有关。有一种观点认为，旋转黑洞周围的电磁场是通过吸积作用带到黑洞的。在这种情况下，黑洞吸积盘产生较弱的大尺度黑洞穿线磁场，这意味着较弱的喷流，在逆行制度。本文的基本目标是在观测到的活动星系核中寻找最佳的逆行吸积系统。我们发现，活动星系核与低爱丁顿比真的是最好的候选人逆行系统。这一结论是获得的动力学主导的FRII射电星系，平坦频谱射电响亮窄线塞弗特I星系和一些附近的星系。我们的结论是，逆行系统的最佳候选者是宇宙中活跃星系核的明显数量。这一结果对应的结论是，在合并过程中，合并黑洞与逆行的环双星盘的相互作用是相当有效的收缩双星系统。
2018-03-09 astro-ph.GA astro-ph.HE
Neutrino heating near hyper-accreting black holes
黑洞周围的超吸积盘释放出大量的中微子和反中微子。一小部分被发射的中微子通过湮灭反应$ν\barν\to e^+e^-$在圆盘上方转化为电子-正电子等离子体。这一过程可能驱动与伽玛射线暴爆炸有关的相对论喷流。计算了中微子的能量沉积效率。我们的计算是完全相对论性的，并基于测地线跟踪方法。我们发现中微子加热的效率是一个定义良好的函数（i）吸积率和（ii）自旋的黑洞。它实际上是独立的中微子在光盘的不透明区传输的细节。这些结果有助于确定中微子发射可以为GRB提供动力的吸积盘。
2010-08-28 astro-ph.HE
The Bardeen-Petterson effect in accreting supermassive black-hole binaries: a systematic approach
盘驱动迁移是富气星系中超大质量黑洞双星演化的关键阶段。除了促进螺旋外，粘性相互作用还倾向于使黑洞的自旋与圆盘的轨道角动量对齐。我们提出了一个关键的和系统的调查这个问题，也被称为巴丁-彼得森效应。我们设计了一个新的迭代格式来求解在相对论标架拖曳和双星伴星影响下的翘曲吸积盘的非线性动力学。我们的特点的影响，光盘的“临界quantiity”，这标志着固定的解决方案不存在的参数空间的区域。我们发现，黑洞的自旋达到完全对齐或临界配置。达到临界结晶度可能意味着流体动力学模拟中观察到的圆盘破裂。我们的发现对于预测超大质量黑洞双星进入引力波驱动区并被LISA探测到的自旋构型是很重要的。
2020-07-06 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Bremsstrahlung in GRMHD models of accreting black holes
韧致辐射在缓慢吸积的超大质量黑洞周围热吸积流的辐射中的作用还没有完全弄清楚。为了评价轫致辐射相对于其他辐射过程的重要性，我们计算了缓慢吸积的超大质量黑洞周围吸积盘的光谱能量分布，包括同步辐射、逆康普顿散射和轫致辐射.我们计算的SED（i）四个轴对称辐射广义相对论磁流体力学（RadGRMHD）模拟的$10^{8}M_{\odot}$黑洞与吸积率之间的$10^{-8}\dot{M}_{\text{Edd}}$和$10^{-5}\dot{M}_{\text{Edd}}$，（ii）四个轴对称RadGRMHD模拟的M87 $^\ast$与不同的无量纲自旋$a_\ast$和黑洞质量，和（iii）一个三维GRMHD模拟缩放的Sgr A $^\ast$。在$10^{-8}\dot{M}_{\text{Edd}}$，大部分的光度是同步辐射，而在$10^{-5}\dot{M}_{\text{Edd}}$，三个辐射过程具有相似的光度。在大多数模型中，韧致辐射在$512\text{ keV}$附近占主导地位。在M87 $^\ast$模型中，如果是$a_{\ast} = 0.5$，则韧致辐射在SED的这一部分占主导地位，但是如果是$a_{\ast}= 0.9375$，则逆康普顿散射占主导地位。由于散射比韧致辐射更易变，因此这一结果表明，$512\text{ keV}$的可变性可能是黑洞自旋的诊断。在附录中，…
2020-06-01 astro-ph.HE
Super-Eddington accreting massive black holes as long-lived cosmological standards
超爱丁顿吸积大质量黑洞（SEAMBH）在一定的吸积率以上，由于光子捕获和平流在细长的吸积盘中达到饱和亮度。我们表明，这些SEAMBHs可以提供一个新的工具，估计宇宙学距离，如果它们被正确识别的硬X射线观测，特别是其2-10千电子伏的连续斜率。为了验证这一想法，我们获得了黑洞质量估计和X射线数据的样本60窄线塞弗特1星系，我们认为是最有前途的SEAMBH候选人。我们证明了新方法得到的样品中的物体的距离得到更接近标准的光度距离的硬X射线连续变得陡峭。这些结果使我们能够分析在未来的活动黑洞样本中使用该方法的要求，并证明在足够大的样本下，预期的不确定性可以使它们成为一个有用的新的宇宙学标尺。
2013-01-17 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
The Radiative Efficiency and Spectra of Slowly Accreting Black Holes from Two-Temperature GRRMHD Simulations
本文结合广义相对论、磁流体力学、自洽电子热力学和频率依赖的辐射输运理论，对黑洞上辐射效率低的吸积流进行了轴对称数值模拟。本文研究了自旋为$a_{\star} = 0.5$的$10^8 M_{\odot}$黑洞对$10^{-5} \dot{M}_{\mathrm{Edd}}$的吸积率。我们报告了平均流动热力学作为吸积率的函数。我们提出了出射辐射的光谱，并发现它强烈的吸积率，从同步主导的无线电在低$\dot{M}$逆康普顿主导在我们的最高$\dot{M}$。与正则解析模型相比，我们发现通过$\dot{M} \approx 10^{-5} \dot{M}_{\mathrm{Edd}}$，流接近$\sim 1\%$辐射效率，大部分辐射是由于远离黑洞的库仑加热电子的逆康普顿散射。这些结果具有广泛的影响，吸积黑洞在观测系统中实现的吸积率的大部分建模。
2017-07-13 astro-ph.HE
Accreting black hole binaries in globular clusters
我们探讨了在球状星团中含黑洞的质量转移双星系统的形成。我们表明，它是可能的，以形成质量转移黑洞双星的主序星，巨人，白矮星的同伴与各种轨道参数的球状星团跨越大范围内，在当今的属性。所有的质量转移黑洞的二进制文件中发现在我们的模型在后期的动态创建。这些系统中的黑洞在获得施主之前和之后经历了星系团内$\sim 30$动力学相遇的中值。此外，我们表明，质量转移黑洞系统的存在与集群内的黑洞在任何时候的总数几乎没有相关性。这是因为星系团中黑洞-非黑洞双星的净形成速率在很大程度上与保留的黑洞总数无关。我们的研究结果表明，在球状星团中检测到质量转移黑洞双星并不一定表明宿主星团中包含大量的黑洞。
2017-10-31 astro-ph.HE
Polarisation properties of X-ray emission from accreting supermassive black holes
本文研究吸积黑洞X射线偏振特征，提出多个数值模型，涵盖辐射转移、广义相对论效应和再处理事件，并应用于解释IXPE任务最新发现。
2024-08-22 astro-ph.HE
FRB 121102: A repeatedly combed neutron star by a nearby low-luminosity accreting super-massive black hole
快速射电暴（FRB）的起源至今仍是个谜。最近，唯一的重复FRB源，FRB 121102，据报道，拥有一个非常大的和可变的旋转措施（RM）。在爆发环境中推断的磁场强度与我们银河系超大质量黑洞人马座A* 附近的磁场强度相当。在这里，我们表明FRB 121102的所有观测特性（包括高RM及其演变，高线偏振度，在宇宙梳状模型中，可以解释一个规则的中子星，它的磁层被附近低光度吸积超星系的可变流出物零星地和边缘地梳理。巨大的黑洞。我们提出了该模型的三个可证伪的预测，并在宇宙梳模型的背景下讨论了其他FRB，以及其他重复FRB模型根据新的观测结果所遇到的挑战。
2018-02-07 astro-ph.HE
Analytical ray-tracing of synchrotron emission around accreting black holes
本文利用解析光线追踪技术artpol研究吸积黑洞周围同步辐射的偏振图像畸变，推导了强度和偏振特征从局部到观测者坐标的快速转换表达式，重点关注物质非零高度与非圆周运动，以服务于黑洞附近的静态和动态偏振成像。
2024-12-11 astro-ph.HE
Difficulties of Quantitative Tests of the Kerr-Hypothesis with X-Ray Observations of Mass Accreting Black Holes
对X射线双星中恒星质量黑洞和活动星系核中质量吸积的超大质量黑洞的X射线研究已达到高度成熟，并提供了有关天体物理来源和黑洞吸积物理的详细信息。本文综述了利用X射线观测来检验“Kerr假设”的最新进展，“Kerr假设”认为所有天体物理准静态黑洞的背景时空都是由Kerr度规描述的。虽然观测确实揭示了强场引力中相对论效应的明确证据，但克尔假设的定量测试仍然面临理论和实际困难。在这篇文章中，我描述了几个最近引入的测试度量和审查的质量吸积恒星质量和超大质量黑洞的背景时空与这些测试度量的约束状态。讨论的主要结论是，天体物理学的不确定性是大的克尔和非克尔度量之间的观测差异相当小，排除了定量约束偏离克尔度量在这一点上的时间。最后，我讨论了未来的进展，使更详细的数值模拟和未来的X射线光谱，定时，偏振和干涉测量任务。
2018-07-25 astro-ph.HE
Radio Emission from Accreting Isolated Black Holes in Our Galaxy
除了在双星系统中发现的几十个恒星质量的黑洞外，一个$10^8$级的孤立黑洞（IBH）被认为潜伏在我们的银河系中。尽管一些IBH能够从星际介质中吸积物质，但吸积流通常很弱，因此辐射效率低下，从而导致大量物质外流。我们研究电子加速产生的冲击之间形成的外流和周围的材料，以及随后的无线电同步辐射从加速电子。通过数值计算IBH的轨道，以获得它们的空间和速度分布，我们估计的IBH的数量可检测的调查使用SKA 1-mid（SKA 2）作为$\sim 30$（$\sim 700$）的最乐观的情况。SKA的视差测量可能会精确地给出它们的距离，可能会揭示我们银河系中黑洞的性质。
2019-07-01 astro-ph.HE
The formation of black holes from rapidly accreting supermassive stars is not trivial: Simulations of thermonuclear pulsations and explosions
本研究通过首次广义相对论流体动力学模拟发现，快速吸积超大质量恒星的坍缩常被核燃烧阻止，黑洞形成依赖吸积率与金属丰度，挑战了此前的普遍认知，推动高红移类星体起源相关研究。
2024-08-15 astro-ph.HE astro-ph.SR
Measuring the Spins of Accreting Black Holes
一个典型的星系被认为包含数千万个恒星质量的黑洞，这些黑洞是曾经的大质量恒星坍缩的残余物，还有一个核超大质量黑洞。这两类黑洞都从它们的环境中吸积气体。吸积气体形成了一个扁平的轨道结构，称为吸积盘。在过去的几年中，通过模拟从这两类黑洞的吸积盘发射的X射线，已经有可能获得对它们的自旋的测量。采用了两种方法，这两种方法都取决于用最内稳定圆轨道（ISCO）识别吸积盘的内半径，其半径仅取决于黑洞的质量和自旋。在Fe K方法中，它适用于这两类黑洞，一个模型的相对论性加宽的铁线的轮廓，特别关注的引力红移的红翼线。在连续拟合方法中，到目前为止只应用于恒星质量的黑洞，一个模型的热X射线连续谱的吸积盘。我们讨论了这两种方法，重点是连续拟合方法及其在恒星质量黑洞中的应用。总结了八个恒星质量黑洞的自旋结果。这些数据被用来证明，这些黑洞中至少有一部分的高自旋是出生时的，而在吸积黑洞中是否存在相对论喷流并不完全由黑洞的自旋决定。
2011-01-29 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Stochastic acceleration in accreting black holes
我们提出了一个扩展的BELM代码（Belmont等2008），以调查粒子加速的微观物理在黑洞吸积盘冠。该代码的更新版本解释了共振板波的动力学以及它们与轻子或质子的相互作用。发现质子温度是吸积盘日冕中粒子随机加速过程的重要调节效应。我们提出了天鹅座X-1的高软光谱态的初步拟合。
2013-03-04 astro-ph.HE
The MAVERIC Survey: Still No Evidence for Accreting Intermediate-mass Black Holes in Globular Clusters
我们提出了一个超深，全面的无线电连续调查的结果，吸积签名的中等质量的黑洞在球状星团。样品，用Karl G.~ Jansky甚大阵和澳大利亚望远镜紧凑阵，由50个银河系球状星团组成。在我们的样本中，没有在任何星团中发现中等质量黑洞的令人信服的证据。为了实现对低水平发射的最高灵敏度，我们还展示了我们的样品的整体堆叠的结果，以及各种子样品，也发现未检测到。这些结果加强了这样一种观点，即质量为$\gtrsim 1000 M_{\odot}$的中等质量黑洞在球状星团中是罕见或不存在的。
2018-06-01 astro-ph.HE
The Powers of Relativistic Jets depend on the Spin of Accreting Supermassive Black Hole
理论模型表明，活动星系核的相对论喷流的功率取决于中心超大质量黑洞的自旋和质量，以及吸积。在这里，我们报告一个样本的耀变体的档案观测分析。我们发现喷流动力学功率和超大质量黑洞的自旋之间存在显著的相关性。同时，我们利用多元线性回归分析了喷流动能与吸积、自旋和黑洞质量之间的关系。我们发现，超大质量黑洞的自旋和吸积是对喷注动能的最重要贡献。超大质量黑洞的自旋和吸积的贡献率均大于95%。这些结果表明，超大质量黑洞的自旋能量为相对论喷流提供动力。几乎所有费米耀变体的喷流产生效率都可以用围绕在快速旋转的黑洞周围的中等厚度的磁制动吸积盘来解释。
2021-04-09 astro-ph.HE
Two Types of Ergospheric Jets from Accreting Black Holes: The Dichotomy of Fanaroff-Riley Galaxies
研究了不同吸积环境下黑洞转动能的提取。当吸积速率为中等时，吸积盘由外部薄盘和内部平流主导的吸积流组成。在这样的组合盘中，外部薄盘可以在事件视界维持中等强度的磁场，导致通过磁流体动力学彭罗斯过程形成具有中等亮度和速度的相对论喷流。另一方面，当吸积率增加到足够大时，圆盘在视界附近就变得几何上薄。在这个细长的圆盘中，密度较高的等离子体可以维持比组合圆盘中更强的磁场，从而通过Blandford-Znajek过程形成具有更大亮度和速度的喷流。讨论了前者与Fanaroff-Riley（FR）I星系有关，后者与FR II星系有关。
2012-11-07 astro-ph.HE
Retrograde versus prograde models of accreting black holes
人们普遍认为，磁场、吸积盘和旋转的黑洞是产生已知宇宙中最强大能量的工具。尽管如此，由于磁化吸积到旋转的黑洞上既涉及目前无法完全用数值处理的非线性磁流体力学的复杂性，又涉及目前作为输入的一部分的磁场起源的不确定性，因此可能的解决方案的空间仍然不那么受限制。因此，文献仍然见证了相当不同的黑洞引擎模型的扩散。但积累的大量观测数据现在足以有意义地区分它们。正是在这种情况下，这篇重要的论文比较了最近的逆行框架与标准的“自旋范式”的Brachde模型。
2013-04-11 astro-ph.CO astro-ph.HE
Numerical test of the method for revealing traces of deterministic chaos in the accreting black holes
黑洞X射线双星发出的高能辐射起源于一个吸积盘，因此光变曲线的变化反映了吸积盘的动力学。我们研究了辐射通量随时间的演化，以寻找低维非线性方程控制吸积流的证据。在这里，我们测试了我们的新方法在两个数值时间序列上发现混乱行为的能力，这两个数值时间序列描述了测试粒子围绕被薄的大质量圆盘包围的黑洞的运动，一个是规则的，另一个是混乱的。
2016-04-10 astro-ph.HE astro-ph.IM
The physical origin of the X-ray power spectral density break timescale in accreting black holes
利用功率谱密度（PSD）可以分析活动星系核（AGN）和黑洞双星的X射线变。在功率谱中观察到的中断定义了吸积系统的特征变化时间尺度。关联特征时间尺度、黑洞质量和吸积率的经验变率标度（$T_B \propto M_{BH}^{2.1}/\dot{M}^{0.98}$）从活动星系核中的超大质量黑洞延伸到双星系统中的恒星质量黑洞。我们建议，PSD打破时标与冷却时标的电子在康普顿化过程中所观察到的硬X射线发射的起源。我们得到康普顿冷却时标直接导致观测标度，自然地再现了黑洞质量和吸积率的函数依赖关系（$t_C \propto M_{BH}^{2}/\dot{M}$）.这一结果仅仅来自于发射机制的一般性质，与任何特定吸积模型的细节无关。
2012-03-02 astro-ph.CO astro-ph.HE
Fourier spectral-timing techniques for the study of accreting black holes
本文回顾了用于研究吸积黑洞的傅里叶光谱时序技术，重点介绍了X射线混响映射和低频准周期振荡的相位分辨光谱学，以诊断吸积几何结构并约束振荡机制。
2022-12-20 astro-ph.HE
Investigating the interaction of a Cosmic String with an Accreting Black Hole
Dr. Vishwanath Karad MIT-World Peace University（Vishwanath Karad MIT-世界和平大学）
研究发现宇宙弦与吸积黑洞相互作用时，自转变化会影响吸积盘轨道位置，且存在弦时自转加速过程更慢，可能通过过渡阶段的缺失证明宇宙弦存在。
2025-12-10 astro-ph.HE hep-th
Modelling optical emission of Ultra-luminous X-ray Sources accreting above the Eddington limit
本文研究了超亮X射线源双星系统的演化，并假设它们通过一个非标准的、对流占优的、有外流的细长盘吸积到黑洞上，计算了它们的光辐射。我们考虑系统的黑洞的$20M_{\odot}$和$100M_{\odot}$，和施主质量之间的$8M_{\odot}$和$25M_{\odot}$。超临界吸积对光辐射有很大的影响。在外流的存在下，辐射通量仍然比标准圆盘产生的辐射通量强得多。然而，在非常高的吸积率的贡献X射线照射变得越来越不重要相比，从光盘发出的本征通量。在主序之后，光学对应物在色星等图上的演化轨迹与Eddington限制吸积的演化轨迹明显不同。具有恒星质量黑洞和超临界吸积的$12-20 M_{\odot}$施主的系统的特征是蓝色（F450 W-F555 W $\simeq - 0.2 : +0.1$）和高光度（$M_{V} \simeq - 4 : - 6.5$）。从类似质量的演化施主超临界吸积更多质量黑洞的系统具有类似的颜色，但可以达到$M_V \simeq - 8$。我们将我们的模型应用于NGC 1313 X-2和NGC 4559 X-7。这两个来源都很好地代表了一个系统增生以上爱丁顿从一个大规模的演变捐助者。对于NGC 1313 X-2来说，协议是一个$\sim 20M_{\odot}$黑洞，而NGC 4559 X-7需要一个质量更大的黑洞。
2018-09-13 astro-ph.HE
Oscillating shocks in the low angular momentum flows as a source of variability of accreting black holes
本文导出了准球形微旋转流中激波形成的条件。我们验证了半解析，固定计算的结果与时间演化研究的数值流体模拟，我们研究的振荡的冲击位置。我们还研究了流动的行为与不同的特定角动量，其中的“滞后”类型的环路时，发现通过多个音速点区域。我们的结果与在Sgr A* 中观测到的光度耀斑的时间尺度和形状一致。这些模型也可能适用于银河系恒星质量的黑洞，如GX 339-4或GRS 1915+105，其中X射线光度的周期性振荡被检测到。
2014-11-28 astro-ph.HE
Energy Extraction from Spinning Black Holes via Relativistic Jets
长期以来，天体物理学家一直坚信黑洞的自旋能是吸积黑洞中相对论性喷流的动力来源。最近的两项进展加强了这一论点。首先，数值广义相对论磁流体动力学模拟吸积自旋黑洞表明，相对论喷流自发形成。至少在某些情况下，有明确的证据表明，大部分喷流能量来自黑洞，而不是盘。第二，测量了一些吸积恒星质量黑洞的自旋参数。对于来自这些系统的弹道喷流，我们发现喷流的射电光度与黑洞的自旋相关。这表明了黑洞旋转和喷流功率之间的因果关系，大概是由于广义彭罗斯过程。
2013-03-12 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Radiatively efficient accreting black holes in the hard state: the case study of H1743-322
近年来，人们致力于揭示吸积流与吸积致密天体中喷流之间的联系。在目前的工作中，我们报告这些问题的新的限制，通过长期的无线电和X射线行为的黑洞候选人H1743-322的研究。这个源被认为是宇宙射电/X射线相关性的“异常值”之一，即一组吸积恒星质量的黑洞，对于给定的X射线光度，其射电发射比相关性预期的要微弱。研究表明，H1743-322的射电和X射线辐射在硬谱态的高光度下是强相关的。然而，对于黑洞X射线双星，这种相关性异常陡峭：b ~ 1.4（具有L_{Radio} \propto L_{X} ^{b}）。在临界光度以下，相关性变得更浅，直到它重新加入标准相关性，b ~ 0.6。基于这些结果，我们首先表明，陡峭的相关性可以解释，如果内部吸积流的辐射效率在硬态，在通常假设的黑洞X射线双星在这种光谱状态。因此，陡峭和标准相关性之间的过渡将反映从辐射有效到辐射无效的吸积流的变化。最后，我们调查的可能性，“离群值”和“标准”黑洞之间的差异所产生的流出性质，而不是从吸积流。
2011-01-26 astro-ph.HE
Probing the Physical Properties of the Corona in Accreting Black Holes
日冕是大多数明亮的吸积黑洞的关键组成部分，携带5 - 30%的能量，并在非喷射的活动星系核（AGN）中，产生所有$\simeq 1-2$ keV以上的X射线发射。它的辐射照亮了内部的吸积盘，产生了原子线丰富的反射光谱，用于诊断和绘制吸积流和测量黑洞自旋。日冕很可能是由吸积盘的强烈差异旋转提供磁力，它可能与相对论喷流密切相关。最近的工作表明，许多黑洞日冕可能由致密日冕环境中光子-光子碰撞产生的电子-正电子对所支配。尽管日冕是活动星系核和黑洞双星系统的一个组成部分，但关于日冕的性质，如它的几何形状、位置和驱动发射的物理机制，还有很多是未知的。在本白皮书中，我们探讨了我们目前对日冕性质的理解，例如从现有的硬X射线望远镜（如NuSTAR）测量获得的日冕温度，并讨论了未来十年围绕日冕性质需要解决的重要问题。硬X射线观测将继续消除日冕的神秘感，并打开类星体引擎的这一部分，以充分了解。
2019-03-12 astro-ph.HE
A connection between accretion state and $\textit{Fe K absorption}$ in an accreting neutron star: black hole-like soft state winds?
吸积恒星质量黑洞的高分辨率X射线光谱揭示了吸积盘风的存在，高电离铁K线跟踪。这些风似乎有一个赤道的几何形状，并观察到只有在光盘占主导地位的国家，其中无线电喷流是缺席。吸积中子星系统也显示出赤道高电离吸收体。然而，与吸积状态的任何相关性的存在以前没有被测试过。我们研究了EXO 0748-676，一个瞬态中子星系统，我们可以可靠地确定其吸积状态，以研究Fe K吸收/吸积状态/喷流的联系。没有一个在硬态获得的20个X射线光谱显示任何显着的铁K吸收线。然而，强烈的Fe ${\scriptsize{\rm XXV}}$和Fe ${\scriptsize{\rm XXVI}}$（以及很少观察到的Fe ${\scriptsize{\rm XXIII}}$线加上S ${\scriptsize{\rm XVI}}$ ; S ${\scriptsize{\rm XVI}}$和Ar ${\scriptsize{\rm XVII}}$的混合物; Ca ${\scriptsize{\rm XX}}$和Ca ${\scriptsize{\rm XIX}}$，可能由相同的高电离材料产生）吸收线（$EW_{\rm Fe~{XXIII-XXV}}=31\pm3$ eV，$EW_{\rm Fe~XXVI}=8\pm3$ eV）在唯一的软态观察期间被清楚地检测到。这表明，Fe K吸收和状态之间的联系（以及Fe K吸收和…
2014-07-16 astro-ph.HE
Accreting Primordial Black Holes: Dark Matter Constituents
The University of Texas at San Antonio（圣安东尼奥德克萨斯大学）；Rice University（莱斯大学）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）
研究通过GRMHD模拟展示原初黑洞在磁旋转不稳定性作用下，将早期宇宙密度与现今暗物质丰度联系起来，发现正电子对等离子体可作为原初黑洞种子的质料，其辐射与观测到的伽马射线背景一致。
2026-03-21 astro-ph.HE
