Massive black hole binaries: dynamical evolution and observational signatures
大质量黑洞对在合并过程中的动力学演化研究在等级星系形成的背景下是至关重要的。黑洞二进制的形成和合并的时间尺度仍然约束不足，导致在电磁波和引力波频谱中检测到的大质量黑洞二进制的预期速率存在很大的不确定性。在这里，我们回顾了目前的理论认识的黑洞配对星系合并，特别注意最近的发展和开放的问题。我们的结论与审查的预期观测签名的大规模的二进制文件，并在文献中讨论的候选人。
2011-11-02 astro-ph.CO
Compact binary coalescences: gravitational-wave astronomy with ground-based detectors
本文综述了致密双星并合这一最主要引力波源的观测特征与分析方法，并回顾了LIGO、Virgo和KAGRA地面干涉仪网络自2015年以来取得的探测进展。
2024-09-03 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Emission Lines as a Tool in Search for Supermassive Black Hole Binaries and Recoiling Black Holes
探测并合前双星的电磁（EM）对应物对于我们理解这些系统的演化以及相关的吸积物理具有非常重要的意义。此外，从合并的超大质量黑洞双星（SBHB）中观测到的电磁波和引力波信号的组合将提供对红移和光度距离的独立测量，从而允许高精度的宇宙学测量。然而，这些物体的统计学上的重要样本尚未获得，并且通过观测发现它们已被证明是一项艰巨的任务。在这里，我们将讨论现有的观测证据，以及如何在合并之前和之后的SBHB的观测签名的理论理解的进一步进展，可以帮助在未来的搜索。
2009-09-02 astro-ph.CO astro-ph.HE
Prospects for early localization of gravitational-wave signals from compact binary coalescences with advanced detectors
可探测到的引力波的一个主要候选来源是成对的恒星质量致密天体的螺旋和合并。先进的LIGO和先进的Virgo探测器将使科学家能够比第一代探测器更早地探测到来自更大质量系统的螺旋信号。来自两颗中子星合并的信号预计将在先进探测器的敏感波段停留数分钟，从而允许在系统最终合并之前进行探测。在这项工作中，在合并之前检测inspiral信号的前景，以及获得合适的源位置的天空区域的可能性进行了研究。由于信号的大部分是在聚结之前的最后10秒内累积的，因此带宽和定时精度在聚结之前的最后时刻大量累积。我们使用蒙特卡罗技术来估计天空定位的准确性，通过网络的地基干涉仪，如aLIGO和aVirgo。通过添加日本KAGRA探测器，表明聚并前的探测和三角测量是可行的。
2012-03-05 astro-ph.CO gr-qc
Dust in the early Universe: Evidence for non-stellar dust production or observational errors?
观测结果显示，在高红移星系中有大量的尘埃，其来源仍有很大争议。Valiante等人（2009，MNRAS，397，1661）提出类星体宿主星系SDSS J1148+5251的净恒星尘埃生产可能足以解释在这个星系中检测到的大量尘埃质量，尽管在一些非常特殊的假设下（例如，“封闭箱”演化和相当高的气体质量）。在这里，它表明，由于吸积基本上原始的材料可能会降低尘埃形成的效率显着，和观测得出的尘埃气体比这些高红移星系是非常高的，恒星尘埃生产可能是不够的。一个模型，包括金属依赖，非恒星尘埃形成（“二次尘埃”）。然而，这种非恒星尘埃成分的贡献似乎太大了。如果所有的观测限制都得到满足，那么尘埃与金属的比例接近于1，这意味着几乎所有的星际金属都以尘埃的形式存在。这是一个非常不可能的情况，并建议在高红移的大尘埃与气体的比例可能是由于观测的不确定性和/或不正确的校准转换因子的气体和尘埃示踪剂。
2011-02-02 astro-ph.CO
The relation between metallicity, stellar mass and star formation in galaxies: an analysis of observational and model data
我们研究恒星质量，恒星形成和气相金属丰度之间的关系，在一个样本的177,071独特的发射线星系的SDSS-DR 7，以及在一个样本的43,767恒星形成星系在z=0的宇宙学半解析模型L-GALAXIES。我们表明，金属丰度是依赖于恒星形成率在固定的质量，但低和高质量星系的趋势是相反的。正在活跃地形成恒星的低质量星系比静止的低质量星系更缺乏金属。另一方面，如果恒星形成率很小，高质量星系的气相金属丰度就较低。值得注意的是，在我们的模型星系样本中也发现了同样的趋势。我们发现，低气相金属丰度的大规模模型星系在过去经历了一个富含气体的合并，导致恒星暴耗尽了它们的冷气库，关闭了恒星形成。这导致这些系统的气相金属丰度通过气体的吸积逐渐稀释。这些模型星系具有低于平均水平的气体与恒星质量比和高于平均水平的中心黑洞质量。我们确认，在我们的观测样本中，具有低气相金属丰度的大质量星系也有非常大的黑洞。我们建议，吸积因此可能发挥重要作用，在调节气相金属丰度的大质量星系。
2011-07-15 astro-ph.CO
Compact object coalescence rate estimation from short gamma-ray burst observations
最近的观测和理论研究表明，短持续时间的伽马射线暴（SGRB）是由两颗中子星或一颗中子星和一个黑洞组成的致密双星系统合并而成的。对具有已知红移的SGRB的观测使天文学家能够推断这些系统在局部宇宙中的合并率。我们使用SWIFT卫星的数据估计该速率在$\sim 500$ -1500 Gpc $^{-3}$ yr $^{-1}$范围内。这一结果与先前发表的通过替代方法获得的结果一致。我们估计了在先进的引力波探测器时代，引力波信号与SGRB的重合观测的数量。通过假设所有SGRB都是由中子星-中子星（中子星-黑洞）合并产生的，我们估计符合观测的预期速率在$\simeq 0.2$到1（$\simeq 1$到3）年$^{-1}$的范围内。
2013-04-09 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Uncertainty in predicting the stochastic gravitational wave background from compact binary coalescences
University of Zurich（苏黎世大学）；Univ. Savoie Mont Blanc, CNRS, Laboratoire d’Annecy de Physique des Particules - IN2P3（萨瓦-蒙布朗大学、法国国家科学研究中心、阿讷西粒子物理实验室）
本研究通过综合评估双星并合背景的不确定性，提供了一种全面预测随机引力波背景的方法，以辅助未来探测的解释。
2026-01-22 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Observational constraints on stellar feedback in dwarf galaxies
电离辐射、恒星风和超新星对星际介质的反馈是调节星系中恒星形成的核心。由于矮星系的质量较低（$M_{*} < 10^{9}$ \，M $_\odot$），它们特别容易受到这种过程的影响，使它们成为研究反馈的详细物理学的理想场所。从这个角度来看，我们总结了来自恒星形成区域反馈的最新观测证据，以及这如何推动“超级气泡”和星系风的形成。我们讨论了外部电离辐射的重要作用-“再电离”-最小的星系。并且，我们讨论的观测证据表明，这种反馈直接影响星系的性质，如恒星形成的历史，金属含量，颜色，大小，形态，甚至其内部的暗物质密度。最后，我们展望了未来，总结了关键的问题，仍然没有答案，并列出了一些悬而未决的挑战星系形成理论。
2022-05-13 astro-ph.CO astro-ph.GA
Redshift evolution of stellar mass versus gas fraction relation in 0<z<2 regime: observational constraint for galaxy formation models
结合CO文献数据，研究了星系分子气体质量分数（f_mol=M_mol/（M_star+M_mol），其中M_mol为分子气体质量，M_star为恒星质量）在0<z<2红移范围内随恒星质量的变化.我们观察到的fmol演化的恒星质量的依赖性，大质量的星系在很大程度上耗尽了它们的分子气体在z=1，而fmol值的质量较小的星系急剧下降，从z=1。我们比较了观测到的M_star-f_mol关系与宇宙学流体动力学模拟和半解析模型对星系形成的理论预测。虽然理论研究近似地再现了观测到的fmol演化的质量依赖性，但与观测值相比，它们往往低估了fmol值，特别是质量较小（<10^10 Msun）和质量较大（>10^11 Msun）的星系。我们的结果表明，重要的反馈模型，抑制恒星的形成，同时保留分子气体，以重现所观察到的M_star-f_mol关系。
2015-09-25 astro-ph.CO astro-ph.GA
Imprint of the merger and ring-down on the gravitational wave background from black hole binaries coalescence
利用最近通过数值模拟（BH-BH）并合产生的混合波形，计算了（BH-BH）双星宇宙学布居产生的引力波背景（GWB），其中包括螺旋、合并和衰荡贡献.一个大样本的二进制系统模拟使用人口合成代码SeBa，我们提取基本的统计信息（BH-BH）的物理参数（初级和次级BH质量，轨道分离和偏心率，形成和合并的时间尺度）。然后，我们推导出的二进制的出生和合并率使用的理论宇宙恒星形成的历史，从一个数值研究，再现现有的观测数据在红移$z < 8$。我们评估的inspiral，合并和振铃信号的GWB的贡献，并讨论如何这些取决于参数的合并（BH-BH）系统的数量的严重影响。我们发现，先进的LIGO/处女座有机会检测GWB信号从螺旋相位与$(S/N)=10$只有最乐观的模型，它预测的最高本地合并率为0.85 Mpc $^{-3}$ Myr $^{-1}$。第三代探测器，如ET，可以揭示GWB从螺旋相位预测的任何考虑的模型。此外，ET可以至少对预测$[0.053 - 0.85]$ Mpc $^{-3}$ Myr $^{-1}$之间的局部合并率的模型的演变的合并阶段进行采样，该合并率比从LIGO S5运行\cite{Abadieetal2011}的分析中推断的上限低2倍以上。
2011-11-25 astro-ph.CO gr-qc
The competing effect of gas and stars in massive black hole binaries evolution
大质量的黑洞双星被预测形成的宇宙结构的层次组装，并将代表低频引力波（GW）检测目前和即将到来的GW实验的最响亮的来源。在进入GW驱动的状态之前，它们的演化是由与周围恒星和气体的相互作用驱动的。虽然恒星的相互作用总是会使双星缩小，但最近的研究预测了双星外旋的可能性，这可能是由气体盘的存在所介导的，这可能会无休止地延迟合并并影响大质量双星的合并率。在这里，我们实现了一个半分析的治疗，遵循的恒星和气体的综合作用下的二元演化。我们发现，双星可能outspiral只有当他们附近或以上的爱丁顿限制，只有直到他们的分离达到气体盘自引力半径。即使是外螺旋的情况下，双星最终也会达到足够大的质量，让GW接管并驱动它合并。恒星硬化，质量增长和GW驱动的螺旋的综合作用使双星最多在几百万年内合并，这意味着气体驱动的膨胀不会严重影响即将到来的GW设施的探测前景。
2021-08-30 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Observational evidence of galaxy assembly bias
我们分析了SDSS-III重子振荡光谱巡天（BOSS）中30万个恒星质量为$M_* \gtrsim 10^{11} M_{\odot}$的发光红星系（LRG）的光谱。通过研究它们的恒星形成历史，我们发现两条主要的演化路径在$z\sim0.55$汇聚成同一个静止星系群。快速生长的LRG在很早的时候就聚集了恒星质量的$80\%$（$z\sim5$），而缓慢生长的LRG在$z\sim1.5$达到了相同的进化状态。进一步的研究表明，它们在$\sim$ 1-30 Mpc尺度上的聚类特性在高显著性水平上也是不同的。对于给定的恒星质量阈值，快速增长的LRG被发现更强烈地聚集在整体更密集的大尺度结构环境中，而不是缓慢增长的系统。我们的研究结果意味着一个依赖于集群的恒星质量组装的历史（自然连接到相应的晕的质量形成历史）的一个均匀的人口类似的质量和颜色，这构成了一个强有力的观测证据星系组装的偏见。
2017-04-28 astro-ph.CO astro-ph.GA
Reproducing the Stellar Mass/Halo Mass Relation in Simulated LCDM Galaxies: Theory vs Observational Estimates
我们用完全宇宙学的LCDM高分辨率SPH + N-Body模拟方法研究了一个新的模拟场星系样本的当前恒星-晕质量比（SHM）随晕质量的变化，这些模拟包括对金属线冷却、尘埃和自屏蔽、H2基恒星形成和超新星驱动气体外流的显式处理。这18个模拟的晕的质量从10^8的几倍到近10^12太阳质量不等。在z=0时，我们模拟的星系具有场星系典型的重子含量和形态。在2.2 x 10^3到4.5 x 10^10太阳质量的恒星质量范围内，我们发现模拟中的SHM比率与Moster等人（2012）提出的统计Abstraction Matching Technique的当前预测非常一致。与过去的模拟相比，这种改进是由于许多系统因素，每个因素都降低了SHM比率：1）气体流出，降低了整体SF效率，但允许形成冷气体成分2）使用人工观测和类似于观测中使用的测光技术估计模拟星系的恒星质量3）考虑系统，由于忽略了宇宙时间内的重子损失，在仅使用DM的模拟中，总晕质量被高估了30%。我们的分析表明，基于光度星等的恒星质量估计可能会低估旧恒星星族对总恒星质量的贡献，导致单个星系的恒星质量误差高达50%。这些结果强调了使用适当的技术来比较模拟与观测的重要性，并减少了星系形成模型和真实星系中恒星形成效率之间的紧张关系。
2012-09-06 astro-ph.CO astro-ph.GA
Characterizing the formation history of Milky Way-like stellar haloes with model emulators
我们使用半解析模型ChemTreeN，再加上宇宙学的N体模拟，探索不同的星系形成的历史可以影响银河系类星系的恒星晕和他们的卫星人口的观测特性。高斯过程用于生成模型仿真器，其允许在p维输入参数空间的任何位置处统计地估计期望的模型输出集合。这使得人们能够比其他方式更快地探索整个输入参数空间的数量级。使用模拟观测数据集生成的ChemTreeN本身，我们表明，它是可以成功地恢复用于生成模拟观测值的输入参数向量，如果合并历史的主机晕是已知的。然而，我们的研究结果表明，对于一个给定的观测数据集的“最佳拟合”参数的确定是非常容易受到特定的合并历史的主机。非常不同的晕合并历史可以重现相同的观测数据集，如果“最佳拟合”参数允许从历史到历史的变化。因此，使用这些技术来描述银河系形成历史的尝试必须进行统计，分析高分辨率N体模拟的大样本。
2012-09-10 astro-ph.CO astro-ph.GA
Old-Aged Stellar Population Distance Indicators
古老的恒星距离指示器存在于所有的银河系结构（晕，凸起，盘）和所有哈勃类型的星系中，因此，是理解我们宇宙的非常强大的工具。在这里，我们提出了一个全面的审查三个主要的标准蜡烛从人口II：（i）RR天琴座型变量（RRL），（ii）II型造父变星（T2C），（iii）的尖端红巨星分支（TRGB）。这些距离指标的发现和使用被置于历史背景中，然后描述其理论基础并展示其在多个波长上的观测应用。描述了建立每一标准烛光绝对刻度的方法，并讨论了观测系统学。最后，我们期待着在未来十年内预期的一套新的观测设施，这些都有一个更广泛的波长覆盖范围和更大的孔径比目前的设施。我们预计未来的进步，我们的理论理解和观测应用这些恒星星族，因为它们适用于银河系和河外距离尺度。
2018-08-28 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.SR
Observational Support for Massive Black Hole Formation Driven by Runaway Stellar Collisions in Galactic Nuclei
在这里，我们探讨了大规模的黑洞形成恒星碰撞驱动的星系核的情况下，提出了一个新的形成制度的全球不稳定性的核星团失控恒星碰撞触发。使用数量级估计，我们发现，观察到的核星团避免恒星碰撞的制度是动态相关的整个系统，而解决检测大规模黑洞是这样的碰撞为主的制度。我们解释这一结果的大质量黑洞和核星团是一个共同的形成机制不同的演化路径，统一的标准术语下，都是中心的大质量物体。我们提出了一个形成的情况下，中央大质量的物体质量比$\rm \sim 10^8 \, Msun$，这也有弛豫时间长，他们的碰撞时间，将过于密集（维里平衡）是全球稳定的恒星碰撞和大部分的质量将崩溃对形成一个大规模的黑洞。实际上，这只会发生在密度较低的中心质量天体的核心，导致形成具有低得多的黑洞效率$\rm ε_{BH} = \frac{M_{BH}}{M_{CMO}}$的黑洞，对于质量比$\rm \sim 10^7 \, Msun$大的中心质量天体，这些效率$\rm ε_{BH}$急剧增加，接近$\rm M_{CMO} \sim 10^8 \, Msun$周围的1。我们表明，提出的方案成功地解释了大质量黑洞和核星团之间质量、效率和标度关系的相对趋势。
2020-09-09 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Utilizing Stellar Mass Estimates to Identify Gravitational Wave Host Galaxies
本研究提出基于红外星等的恒星质量估计方法，并校准以匹配GAMA DR3参考值，在模拟双黑洞事件中约80%情况下提升引力波宿主星系排序，证明其作为计算高效替代方案的可行性。
2025-03-26 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
The stochastic nature of stellar population modelling
自20世纪70年代初以来，恒星星族模型一直是通过观测积分光来理解未解系统物理的基本工具之一。模型使我们能够将一个系统的综合光谱（或颜色）与组成它的恒星的演化状态联系起来，从而推断出这个系统是如何从它的形成演化到现在的阶段的。平均而言，观测数据遵循模型预测，但具有一定的分散性，因此具有相同物理参数（年龄，金属丰度，总质量）的系统会产生各种综合光谱。一个星系中的恒星越少，散射就越大。这种散射有时比观测误差大得多，反映了它的物理性质。这种情况导致了近年来（特别是自2010年以来）恒星星族蒙特卡罗模型的发展。一些作者提出，这样的模型是更现实的比国家的最先进的标准的合成代码，产生的平均分布的蒙特卡罗模型。在这篇评论中，我表明，这两个建模策略实际上是等价的，而且它们并不相互对立。它们只是描述恒星星族模型中固有的概率分布的不同方式。我展示了每种策略的优点和局限性，以及它们如何相互补充。我还显示的概率描述的恒星星族的应用模型，以高分辨率观测设施获得的观测数据的影响。最后，我概述了一些可能的发展，可以实现在恒星星族建模在不久的将来。打开你的窗户，在一个晴朗的夜晚看看夜空。
2013-11-29 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
Cosmic archaeology with massive stellar black hole binaries
大质量恒星黑洞双星（MBHB）的存在，与初级黑洞（BH）的质量$\ge 31 \, M_\odot$，被证明的探测引力波（GW）事件GW 150914在第一次LIGO/Virgo观测运行（O 1），并连续证实了7个额外的GW信号中发现的O 1和O2的数据。采用星系形成模型\texttt{GAMESH}结合双星布居合成（BPS）计算，通过选择质量和合并红移一致的模拟双星，研究了这些MBHB的起源。我们发现，它们的宇宙出生率峰值在红移范围$6.5 \leq z \leq 10$，无论采用的BPS。这些MBHB是在宇宙再电离结束之前，即大大超过宇宙恒星形成的峰值之前，在低金属量（$Z \sim [0.01-0.1] \, Z_{\odot}$）、低恒星质量星系中形成的旧系统。由合并MBHB产生的GW信号为探测遥远星系中恒星星族的性质开辟了新的可能性，目前这些星系太微弱，无法用现有的电磁设施探测到。
2020-04-07 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
