Is stellar multiplicity universal? Tight stellar binaries in the Orion Nebula Cluster
本文对猎户座星云团中0.3-2兆太阳质量的最紧密视双星进行了研究.在42个目标中，我们发现了13个新的0.025-0.15”伴星。考虑到Branch偏差，我们发现伴星分数（CSF）在10-60 au范围内为21+8/-5%，与其他恒星形成区（SFR）中观察到的一致，并且是场星的两倍;这种超额是以高置信度发现的。由于我们的样本主要是由磁盘轴承的目标，这表明磁盘中断密切的二进制是低效的，或尚未发生，在ONC。ONC中的分离分布在60.au外急剧下降。这些研究结果是一致的情况下，初始的多重性，设置的恒星形成过程本身，是相同的ONC和其他SFR，随后改变了集群的动力学演化。这意味着碎片化过程并不依赖于分子云的全局性质，而是依赖于星前核的局部性质，并且后者在广泛的环境中自我调节几乎相同。然而，这些结果重新提出了场星起源的问题，因为我们发现的紧双星不会因为ONC溶解到银河场而被破坏。因此，似乎大多数场星形成的区域与太阳附近研究充分的SFR不同，可能是由于Gyr时标上核心碎片的变化。
2018-05-02 astro-ph.GA astro-ph.SR
Unraveling eMSTO in NGC 2355: Stellar Rotation and Binaries
Xinjiang Astronomical Observatory, Chinese Academy of Sciences（新疆天文台，中国科学院）
本研究依托Gaia DR3及Gaia-ESO巡天数据研究疏散星团NGC 2355的eMSTO成因，发现恒星自转相关特征支持星盘相互作用而非双星潮汐锁定是自转弥散的主因。
2025-11-16 astro-ph.GA astro-ph.SR
A systematic study of effects of stellar rotation, age spread and binaries on color-magnitude diagrams with extended main-sequence turn-offs
恒星自转、年龄扩散和双星被认为是某些星团特殊色星等图（CMD）的三个最可能的原因，这些星团表现出扩展的主序星关闭（eMSTO）。这还远没有得到一个明确的答案。本文系统地研究了上述三种原因对星团CMD的影响。通过先进的恒星星族合成技术，使用了快速恒星演化代码和最近发表的单星旋转效应数据库。因此，我们发现一个一致的结果旋转最近的作品，这表明，旋转能够解释，至少部分地，eMSTO的集群，如果集群不是太老（$<$ 2.0\，Gyr）。此外，200到500兆年的年龄分布再现了所有小于2.5兆年的星系团的延长关闭，特别是那些小于2.2兆年的星系团。年龄扩散也导致年龄小于0.5 μ gyr的簇的扩展红色团块（eRC）。聚类越年轻，eRC结构越清晰。此外，研究表明，双星（包括交互双星）对老星系团的MSTO传播有轻微影响，但对小于0.5\，Gyr的星系团的eMSTO传播有贡献。我们的结果提出了一种可能的方法来解开恒星旋转和年龄传播的作用，即，在小于0.5 μ gyr的簇中检查具有eMSTO和eRC的CMD的存在。
2016-04-25 astro-ph.GA astro-ph.SR
Signatures of unresolved binaries in stellar spectra: implications for spectral fitting
一个无法分辨的双星系统的可观测光谱是两个单星光谱的叠加。即使在两个恒星成分之间没有可检测到的速度偏移，双星系统的组合光谱通常也不同于任何一个成分的光谱，用单星模型拟合它可能会产生不准确的恒星参数和丰度。我们进行简单的实验与合成光谱，调查光谱拟合，建模光谱类似的APOGEE，GALAH和LAMOST调查收集的未解决的主序列二进制的效果。我们发现，拟合未解决的双星与单星模型引入系统偏差在推导出的恒星参数和丰度是适度的，但肯定不能忽略不计，与典型的系统误差$300\,\rm K$在$T_{\rm eff}$，0.1德克斯在$\log g$，和0.1德克斯在$[\rm Fe/H]$ APOGEE类光谱的太阳型恒星。这些偏差是较小的光谱在光学波长比在近红外。我们表明，偏差可以通过用二元模型拟合光谱来校正，该模型只添加了两个标签，并包括单星模型作为特例。我们的模型提供了一个很有前途的新方法来约束银河系的二进制人口，包括单历元光谱和两颗恒星之间没有可检测的速度偏移的系统。
2017-10-19 astro-ph.GA astro-ph.SR
Modified evolution of stellar binaries from supermassive black hole binaries
银河系中心的主序星双星的演化受中心超大质量黑洞的影响很大。由于这种扰动，在稠密环境中的恒星很可能通过长期或非长期相互作用经历合并或碰撞。在这项工作中，我们研究了银河系中心的恒星双星的动力学，由另一个遥远的SMBH扰动。几何上，这样一个四体系统应该被分解成内三元组（SMBH-恒星-恒星）和外三元组（SMBH-恒星双星-SMBH）。我们调查的参数空间，并确定恒星合并和潮汐破裂事件（TDEs）的标准解析。对于距离相对较远且质量相等的SMBH双星，由于内三元组的Lidov-Kozai（LK）振荡，恒星有更多的合并机会。我们的数值实验表明，一个显着的一部分，约70%的双星，经验合并最终紧恒星双星的样本。而大多数恒星TDE可能发生在靠近SMBH的近地点，由外部Kozai效应引起。潮汐中断被发现的数值高达~ 10%的密切SMBH的二进制是增强显着比没有外部SMBH。这些效应要求外摄动轨道相对于内轨道平面倾斜（>=40度），并可能导致与探测SMBH双星相关的极端天文事件的爆发。
2017-01-17 astro-ph.GA
Stellar Dynamics in Open Clusters Increases the Binary Fraction and Mass Ratios: Evidence from Photometric Binaries in 35 Open Clusters
利用BASE-9代码和多个巡天数据识别35个open clusters中的测光双星，发现dynamical encounters通过增加高质比双星比例，特别是cluster's core内，影响双星比例和质量比分布。
2025-06-25 astro-ph.GA astro-ph.SR
Eccentricity dynamics of wide binaries -- II. The effect of stellar encounters and constraints on formation channels
本文研究宽双星超热偏心率分布的成因，证明恒星交会仅能使其趋向热分布，故观测到的超热分布必源自更超热的诞生分布，从而限制双星形成渠道，并预测α随年龄单调递减。
2024-07-02 astro-ph.GA astro-ph.SR
The Hubble Space Telescope UV Legacy Survey of Galactic Globular Clusters. XXI. Binaries among multiple stellar populations
许多关于球状星团（GC）中多星群形成的假设都预测，第二代（2G）恒星形成于一个紧凑而致密的子系统中，该子系统嵌入在一个更扩展的第一代（1G）系统中。如果这些假设是准确的，那么2G双星形成环境的密度更大，2G双星应该受到恒星相互作用的影响更大，并且比1G双星的破坏率更大。因此，双星的分数和性质可以提供一个动力学指纹的形成时代的多人口GCs和随后的动力学演化。我们研究了NGC 288、NGC 6121（M4）、NGC 6352、NGC 6362和NGC 6838（M71）五个GC中双星和多星群之间的联系。为此，我们介绍了一种新的方法的基础上比较哈勃空间望远镜观测的双星在F275 W，F336 W，F438 W，F606 W和F814 W过滤器与大量的模拟双星。在我们的数据探测的内部区域，我们没有发现本地1G和2G的二进制发病率在四个研究的集群，唯一的例外是M 4的1G二进制发病率是约三倍大于2G的发病率之间的大的差异。发现的结果是在总体上与模拟预测的结果一致的显着差异，在全球1G和2G的发病率和在集群的外部区域的局部值，但在内部区域的发病率相似。在M4中发现的显著差异与具有较大比例的更宽的二进制的模拟一致。我们的分析还提供了混合（1G-2G）双星的第一个证据，通过数值模拟预测的人口形成在一个集群的内部区域作为恒星相遇的结果，在此期间，一个二进制的一个组件被替换为一个不同的人口的恒星。
2020-02-16 astro-ph.GA astro-ph.SR
The spin-orbit alignment of visual binaries
恒星自转轴与伴星或行星轨道平面之间的夹角对这类系统的形成和演化具有重要意义。Hale（1994）的一项研究发现，轨道间距为$a < 30$ au的双星优先排列，而轨道较宽的双星则经常不排列。我们的目标是测试的鲁棒性黑尔（1994年）的结果，通过重新分析样本的视觉双星测量旋转周期使用独立推导的恒星参数和贝叶斯形式主义。我们的分析是基于Hale（1994）的数据和Hertzsprung SONG望远镜新获得的光谱数据，以及Gaia DR 2和华盛顿双星表的天体测量数据。我们结合恒星半径和旋转周期的测量来获得恒星旋转速度$v$。旋转速度$v$与投影旋转速度$v\sin i$的测量相结合，导出恒星倾角$i$的后验概率分布。我们通过比较恒星倾角与天体测量轨道倾角来确定视线投影自旋轨道角。我们发现，现有的数据的精度是不够的，作出推论的自旋轨道对准的视觉双星。这些数据同样适用于所有轨道间隔的对准和失准。我们的结论是，以前报道的趋势，二进制分离$a < 30$ au优先对齐是虚假的。可见双星的自旋轨道排列分布是不受约束的。基于模拟观测，我们预测，这将是很难达到足够的精度在$v\sin i$，旋转周期，轨道倾角所需的强大的统计推断的自旋轨道对齐的视觉双星。
2020-08-27 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Multiwavelength view of massive binaries
本文介绍了借助多波段测光、光谱观测及地面与空间设备研究大质量双星的进展，揭示了恒星风激波、粒子加速等相关现象的重要见解。
2024-06-21 astro-ph.GA astro-ph.SR
Cas A and the Crab Were Not Stellar Binaries At Death
大多数大质量恒星都是双星，这意味着许多核心坍缩超新星（ccSNe）在爆炸时应该是双星。在这里，我们证明了三个最近的局部（视觉）SNe（螃蟹，CasA和SN 1987 A）不是双星，初始质量比q=M2/M1<0.1。之前没有为CasA和Crab设定数量限制，而对于SN 1987 A，我们只是根据粉尘含量的新估计更新了现有限制。这三颗ccSNe缺乏伴星，意味着在fb<44%的情况下，q>0.1的双星分数有90%的置信上限。在一个被动演化的二元模型中（意味着没有二元相互作用），具有平坦的质量比分布和Salpeter IMF，由此产生的初始二元分数F<63%的90%置信上限与观察到的大量二元统计数据相当紧张。允许相当一部分fM~25%的恒星双星合并会降低张力，F<63/（1-fM）~ 81%，但允许相当一部分高阶系统（三元组等）合并。重新引入了紧张气氛。CasA在死亡时不是一个恒星双星，这也表明一个大质量的双星伴星对于产生IIb型SNe并不是必需的。随着完整的盖亚自行和视差星表的发布，对银河系SNe的双星伴星进行更大规模的巡天将变得可行，这将为此类双星的统计数据及其在大质量恒星演化、中子星速度分布和逃逸恒星中的作用提供强有力的探测。
2017-01-11 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Stellar separation shapes spin-orbit alignment in visual binaries
University of Toronto（多伦多大学）；University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；Penn State University（宾夕法尼亚州立大学）；University of Toronto Mississauga（多伦多大学密西沙加分校）；University of Toronto Scarborough（多伦多大学士嘉堡分校）；University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；National Center for Supercomputing Applications（国家超级计算应用中心）
研究通过重新分析数据发现，视觉双星的自转-轨道对齐性与分离距离相关，存在约31-38 AU的截断点，支持共享原星盘形成理论。
2026-04-20 astro-ph.GA astro-ph.IM astro-ph.SR
Dynamical evolution of stellar binaries in galactic centers
University of Toronto（多伦多大学）；Canadian Institute for Theoretical Astrophysics（加拿大理论天体物理研究所）；Institute for Advanced Study（高等研究院）
本文更新了星系中心恒星双星动力学演化模型，发现矢量共振弛豫与路过恒星扰动显著增加双星潮汐收缩发生率，且收缩使恒星免于碰撞而形成紧密双星。
2025-11-04 astro-ph.GA
Secular Evolution Of Binaries Near Massive Black Holes: Formation of compact binaries, merger/collision products and G2-like objects
在这里，我们讨论了在核星团中MBH周围双星的演化。我们专注于他们的长期演化由于由MBH的扰动，而简单地占他们的碰撞演化。相对于MBH轨道高度倾斜的双星强烈地受到长期过程的影响，这些过程周期性地改变它们的偏心率和倾角（例如Kozai-Lidov周期）。在近心点接近过程中，潮汐摩擦等耗散过程可能变得非常有效，并可能导致双星轨道的收缩甚至合并。因此，在这种环境中的双星可以显着改变其轨道演化由于MBH的第三体微扰效应。这样的轨道演化可能会影响它们后来的恒星演化。在这里，我们遵循这样的双星的长期动力学和它的耦合到潮汐演化，以及恒星演化这样的双星在较长的时间尺度。我们发现，恒星双星的中心部分的NSC是非常有可能演变成偏心和/或短周期的双星，并成为强相互作用的双星无论是在主序列（在这一点上，他们甚至可能合并），或通过他们后来的二进制恒星演化。因此，NSC的中心部分催化强相互作用双星的形成和演化，并导致蓝离散星，X射线双星，引力波源和可能的超新星祖先的形成增强。诱发合并/碰撞也可能导致G2云状物体的形成，例如最近在银河系中心观察到的物体。
2014-11-24 astro-ph.GA
Eccentricities of Close Stellar Binaries
基于 Gaia DR3 数千个主序双星，研究发现近距双星偏心率遵循普遍 Rayleigh 分布，并探讨环双星盘或褐矮星弱散射抛射的原初激发机制。
2025-03-17 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Orbital evolution of LIGO/Virgo binaries in stellar clusters driven by cluster tides, stellar encounters and general relativity
针对LIGO/Virgo引力波双星起源，提出同时考虑星团潮汐、恒星交会与广义相对论的数值框架BESC，追踪双星内外轨道演化并展示不同物理过程的相对贡献。
2023-10-23 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Dynamics of stellar black holes in young star clusters with different metallicities - II. Black hole-black hole binaries
本文利用N体模拟方法研究了年轻星团中黑洞-黑洞（BH-BH）双星的形成和动力学演化。模拟包括金属依赖的配方恒星演化和恒星风，并已运行三个不同的金属丰度（Z = 0.01，0.1和1 Zsun）。根据最近的风质量损失和核心坍缩超新星的理论模型，我们假设恒星残骸的质量取决于祖星的金属丰度。我们发现BH-BH双星由于动力学交换而有效地形成：在我们的模拟中，我们发现BH-BH双星比双中子星双星多10倍。模拟的BH-BH双星在贫金属的YSC中形成得更早，因为贫金属的YSC比富金属的YSC中拥有更多的大质量黑洞（BH）。模拟的BH-BH双星具有非常大的啁啾质量（高达80 Msun），因为BH质量被假设取决于金属丰度，并且因为BH可以由于与恒星合并而增加质量。模拟的BH-BH双星的轨道周期跨度很大（10^-3- 10 ^7年），预计其中只有一小部分（0.3%）会在哈勃时间内合并。我们讨论了我们的模拟估计合并率和先进的处女座和LIGO的影响。
2014-05-20 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Massive black hole binaries from runaway collisions: the impact of metallicity
逃逸碰撞是解释年轻致密星团中中等质量黑洞形成的最有希望的机制之一。另一方面，参与失控碰撞的大质量恒星会因恒星风而失去质量。在本文中，我们讨论了大质量（6.5x10^4 Msun）星团的新N体模拟，其中我们增加了不同金属丰度下的恒星风和超新星爆炸的升级配方。通过动力学和恒星演化，我们跟踪了主碰撞产物（PCP）的演化，直到它形成恒星遗迹。在太阳金属丰度下，最终合并产物的质量从几个太阳质量到30 Msun。在低金属丰度（0.01-0.1兆太阳）时，最大残余质量约为250兆太阳，在IMBH范围内。大部分（~0.6）的PCP没有从母星团中喷出，并获得恒星或黑洞（BH）同伴。大多数拥有PCP的长寿命双星都是BH-BH双星。讨论了这一结果对引力波探测的重要意义。
2016-04-12 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Gravitational Waves from Stellar Black Hole Binaries and the Impact on Nearby Sun-like Stars
研究了共振引力波对黑洞双星系统（如GW 150914和GW 151226）附近类太阳恒星四极声学模的影响。我们发现，引力辐射的低泛音模式的刺激可以导致相当大的光度振幅变化，远大于湍流对流驱动的振幅的预测，这反过来又与大多数类太阳恒星中观察到的光度振幅一致。对于准确的恒星演化模型，使用最新的恒星物理学，我们预测光度的$1$ -$10^3$ ppm的太阳质量的恒星位于1 AU和10 AU之间的距离从黑洞二进制，属于同一个多星系统。对这种现象的观测将在柏拉图飞行任务的范围之内，因为望远镜将观测银河系的几个部分，其中许多是恒星密度高的区域，有大量类似太阳的恒星和黑洞双星。
2017-07-19 astro-ph.GA astro-ph.SR physics.ins-det
Stellar binaries incident on supermassive black hole binaries: implications for double tidal disruption events, calcium-rich transients, and hypervelocity stars
通过大量的引力散射实验，分析了恒星双星与超大质量黑洞双星相互作用的结果。大多数的相遇要么导致完整的双星被抛出，要么导致双星潮汐分裂后两颗独立的恒星被抛出。然而，潮汐破坏事件（TDE）和合并只占结果的百分之几，并且是时间上不同的TDE（即，被超大质量黑洞双星的至少一个轨道分开）发生在百分比水平。我们还表明，通过与SMBHB的相互作用，喷出的双星的属性显着改变，其大的偏心率增加合并率，并可能导致远离宿主星系核的引力波inspirals。我们讨论了我们的研究结果的背景下观察到的潮汐破坏事件，超高速恒星，和远程超新星，如富钙瞬变。
2018-08-08 astro-ph.GA astro-ph.HE
Stellar binaries in galactic nuclei: tidally stimulated mergers followed by tidal disruptions
研究了星系核团中双星与大质量黑洞的相互作用。我们认为双星的高度偏心轨道周围的MBH的变化，由于随机的引力相互作用与其他恒星的核星团。轨道的近心点进行随机游走，我们考虑的情况下，这种随机游走慢慢地带来的二进制的希尔斯潮汐分离半径（所谓的空损失锥制度）。然而，我们发现，在大多数情况下，预期的分离并没有发生，而是二进制的成员合并在一起。这是因为双星的偏心率是由与MBH的潮汐相互作用激发的，并且双星内部偏心率的相对偏移量远远超过其内部半长轴。这经常会使近心点间距减小到低于典型恒星直径的值，这会导致相当一部分这样的双星合并（在我们的数值实验中是$\gtrsim 75\%$）。恒星潮汐不会明显改变合并的总速率，但会使双星循环，导致低偏心率、低撞击速度合并的比例很大。一些恒星合并的产物将在$\sim 10^6$年内被MBH潮汐性地破坏。如果合并强烈地增强了合并产物的磁场，这个过程可以解释在一些潮汐破裂事件中观察到的快速相对论性喷流形成。
2017-03-16 astro-ph.GA astro-ph.HE
Prospects for Detection of Extragalactic Stellar Black Hole Binaries in the Nearby Universe
恒星质量的黑洞双星的质量在10-80个太阳质量之间。这些系统可以发射引力波，其频率在兆秒差距距离处可由天基引力波观测站检测到。在以前的研究中，我们确定了观察这些系统与探测器类似的激光干涉仪空间天线的选择效果，通过使用生成的人口的二元黑洞，覆盖了一个合理的参数空间，并计算其信噪比。我们进一步我们的研究，在我们附近的星系（小于30 Mpc）的宇宙与二进制黑洞系统绘制从合成宇宙中发现的分布，最终调查可能的事件率可检测的双星星系在附近的宇宙。
2014-10-05 astro-ph.GA gr-qc
Stellar hardening of massive black hole binaries: the impact of the host rotation
大质量黑洞双星（MBHB）的质量约为太阳质量的10^4 ~ 10^10倍，是目前运行和即将建立的星载引力波观测站的主要观测目标之一。在本文中，我们探讨了恒星的主机旋转的约束二进制硬化效率的影响，驱动三体恒星相互作用。正如在以前的研究中所看到的，我们发现，嵌入在旋转环境中的一个旋转的MBHB的质心（CoM）开始移动后不久，MBHB绑定系统的中心附近的一个近圆形的轨道。在我们的运行中，振荡半径约为0.25（约0.1）倍的二元影响半径的质量相等的MBHB（MBHB与质量比1：4）。相反，逆行双星仍然锚定在主机的中心。当二进制CoM表现出净轨道运动时，二进制收缩率是两倍，这是由于即使在我们的球形恒星系统中也有更有效的损失锥再填充。我们开发了一个模型，捕捉CoM振荡的双星系，我们认为，CoM角动量增益每时间单位的规模与内部的二进制角动量，使大部分的位移是由恒星之间的相互作用引起的MBHB绑定的时间周围发生，而随后的角动量增强最终被撤销的动态摩擦的影响。背景旋转对MBHB演化的影响可能与LISA源有关，LISA源预计将在显着旋转的恒星系统中形成。
2021-09-13 astro-ph.GA
Stochasticity, a variable stellar upper-mass limit, binaries and star-formation rate indicators
使用我们的二进制人口和光谱合成（BPASS）的代码，我们探讨恒星形成率指标的随机抽样恒星初始质量函数，增加了集群质量依赖恒星质量上限，包括双星的影响。我们创建的合成光谱的年轻的集群和恒星形成的星系，并比较这些观察的H（α）发射孤立的集群和H（α）和FUV发射附近的星系之间的关系。我们发现，观察集群往往有利于一个纯粹的随机抽样的初始质量函数的集群小于100米（太阳），而不是最大的恒星质量取决于集群的总质量。更难确定对于更大质量的星团是否也是如此。我们还发现，双星模糊了一些观测差异时，发生的集群质量依赖恒星的质量上限时，施加填充IMF。在模拟星系中观测到的H（alpha）和FUV恒星形成率比时，这种影响最大。这是因为双星演化过程中的质量转移和恒星合并会产生更多的大质量恒星和质量大于初始最大值的恒星，而初始最大值施加在恒星星族上。
2012-01-31 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.SR
The Maxwell's demon of star clusters
双星是星团中最重要的能量库。通过三体相遇，双星可以逆转核心坍缩，阻止星团达到均分。此外，双星是形成奇异恒星必不可少的，例如蓝离散星、中等质量黑洞和大质量（$\gtrsim{}30$ M $_\odot$）黑洞双星。
2018-07-20 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Stellar multiplicity affects the correlation between proto-planetary disc masses and accretion rates: binaries explain high-accretors in Upper Sco
近年来，在附近的年轻恒星形成区发现了新生恒星的质量吸积率与其原行星盘质量之间的相关性。虽然这样的相关性可以解释为由于粘性扩散过程中的磁盘，高度吸积源低盘质量在更发达的地区仍然令人费解。在本文中，我们假设存在一个恒星同伴截断光盘可以解释这些离群值。首先，我们搜索了有关狼疮，Chamaeleon~I和Upper Sco的恒星多重性的文献，发现大约20%的相关盘是在双星或高阶多恒星系统中。我们证明了高的统计意义，在任何光盘质量这些来源有系统地比那些在单星更高的吸积率，与大部分的二进制人口被聚集在$M_\mathrm{disc}/\dot{M}_\mathrm{acc}\approx0.1\,\mathrm{Myr}$。然后，我们运行耦合的气体和尘埃一维演化模型的潮汐截断盘的数据进行比较。我们发现，这些模型是能够很好地再现大部分人口的观察光盘在狼疮和上斯科，即使未知的偏心率，每个二进制防止对象的对象比较。在后一个区域，协议改善，如果晶粒凝聚效率降低，可以预期在光盘周围的密切的双星。最后，我们提到，热风和子结构可以是重要的，在解释一些外围来源。
2022-03-03 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Gaia May Detect Hundreds of Well-characterised Stellar Black Holes
探测具有分离发光伴体（LC）的黑洞（BH）有助于将BH性质与其祖先的性质联系起来，因为后者可以从LC的可观测性质推断出来。过去的研究表明盖亚天体测量在探测BH-LC双星方面的前景。我们在这些研究的基础上：1）基于银河系（MW）中真实的、依赖于金属性的恒星形成历史来初始化零年龄双星性质，2）将这些双星演化到当前历元，以生成BH-LC双星的真实MW群体，3）将这些双星分布在MW中，保持复杂的年龄-金属性-银河系位置相关性，4）使用三维尘埃图解释灭绝和变红，5）检查扩展的盖亚任务解决BH-LC双星的能力。我们只限于轨道周期<10年的分离BH-LC双星，这样盖亚至少可以观测到一个完整的轨道。我们发现：1）扩展的Gaia任务可以通过天体测量分辨30-300个分离的BH-LC双星，这取决于我们对超新星物理和天体测量探测阈值的假设：2）仅Gaia的天体测量就可以通过限制暗主质量>3 Msun来指示10-100个BH-LC双星的BH候选者; 3）轨道周期、偏心率和组分质量等观测量的分布对所采用的双星演化模型敏感，可以直接为双星演化模型提供信息。最后，我们评论的潜力，以进一步通过径向速度测量和观测的X射线对应的BH双星。
2022-03-17 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
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
Very Wide Binary Stars as the Primary Source of Stellar Collisions in the Galaxy
我们提出了数值模拟模拟的轨道演化非常宽的双星，对恒星分离超过1000 AU。由于其他经过的恒星和银河系潮汐的扰动，非常宽的双星的轨道偶尔会变得非常偏心，这迫使伴星之间发生近距离相遇（Kaib et al. 2013）。我们发现，这一过程导致了银河系中平均每1000-7500年发生一次非常宽的双星伴星之间的恒星碰撞。碰撞率的主要不确定性之一是近距离（但不是碰撞）近星点通道期间动态潮汐消散的能量。这种耗散为恒星碰撞提供了动力学障碍，并且可以将非常宽的双星转化为紧密或接触的双星。然而，对于任何合理的潮汐耗散模型，非常宽的双星是一个未实现的，并可能是我们银河系中恒星碰撞的主要来源。这样的碰撞应该发生在整个银河系的薄盘上。在非常宽的双星系统中的恒星碰撞应该会产生一小部分单一的、锂耗尽的、快速旋转的大质量恒星。
2014-01-08 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.HE
Implications of the Eccentric Kozai-Lidov Mechanism for Stars Surrounding Supermassive Black Hole Binaries
恒星潮汐破裂事件（TDEs）发生率的增加可能是近距离超大质量黑洞（SMBH）双星的一个重要特征。在这里，我们研究了由于偏心Kozai-Lidov（EKL）机制导致的SMBH双星周围恒星分布的演化，包括由恒星质量分布和广义相对论引起的八极效应和拱点岁差。我们确定了一个区域周围的一个SMBH的二进制EKL机制驱动恒星的高偏心率，这最终导致恒星要么散射的第二SMBH或得到中断。对于质量为10^7 Msun和10^8 Msun的SMBH，TDE速率可以达到10^{-2}年，并在约50万年内耗尽次级SMBH周围的恒星尖点区域。因此，在次级SMBH周围0.01到0.1 pc之间的恒星分布的最终几何形状是一个环面。这些效应在拥有超大质量和中等质量黑洞的核星团中可能更加突出。
2015-05-22 astro-ph.GA
Dynamics of massive stellar black holes in young star clusters and the displacement of ultra-luminous X-ray sources
在低金属量环境中，大质量恒星可能会避免超新星爆炸而直接坍缩，形成大质量（~25-80太阳质量）恒星黑洞（MSBH），在它们的生命结束时。MSBH当位于年轻的大质量星团中时，预计会形成双星，并与恒星发生强烈的相互作用，主要是通过三体相遇。我们模拟各种实现的年轻星团托管MSBH硬双星与大质量的恒星。我们发现，很大一部分（~ 44%）的MSBH二进制弹出一个很短的时间尺度（<=10万年）。喷出的MSBH相对于母星系团的偏移与观测到的X射线双星和超亮X射线源是一致的。此外，三体相遇改变了MSBH双星的性质：半长轴变化<= 50%，系统的离心率通常增加。我们不久将讨论我们的模拟的影响，形成高质量的X射线二进制主机MSBH。
2011-05-03 astro-ph.CO astro-ph.GA
Secular dynamics of binaries in stellar clusters -- III. Doubly-averaged dynamics in the presence of general relativistic precession
双星系统在潮汐势驱动下的长期演化是一个经典的天体物理问题。潮汐扰动可能是由于外部的点质量引起的，如Lidov-Kozai（LK）的等级三重星系理论，或者是由于双星所在的扩展恒星系统（例如星系或球状星团）。对于许多应用，广义相对论（GR）拱点进动是很重要的，并已在一些LK计算占。在这里，我们概括和扩展这些研究，详细探讨GR岁差（四极水平）潮汐演变的二进制轨道在任意轴对称的潜力（其中包括LK理论作为一个特例）的影响。我们研究（双平均）轨道动力学的任意强度的GR和二进制的初始条件，并发现全新的相空间形态的二进制轨道演化的重要影响。我们还探讨了GR岁差如何影响长期演化的二进制轨道要素时，达到高偏心率（$e\to 1$），并描绘了几个不同的动力学制度。我们的结果适用于各种天体物理系统。特别是，它们可以用来理解（集群）潮汐驱动的紧凑物体合并的高偏心率行为-即LIGO/室女座引力波源-GR效应是至关重要的。
2021-05-19 astro-ph.GA
Hypervelocity binaries from close encounters with a SMBH-IMBH binary: orbital properties and diagnostics
恒星双星与超大质量黑洞-中等质量黑洞双星的近距离碰撞可以产生超高速双星。我们进行紧密的恒星双星和SMBH-IMBH二进制（在观测允许的参数）之间的散射实验，使用高精度的N体积分。模拟结果表明，如果银河系中心有一个$4\times10^3M_\odot$ IMBH，那么在银河系中心只能产生少量的HVB。然而，我们发现，紧密的HVB可以有效地产生在相对于SMBH-IMBH二进制共面轨道。因此，HVB的轨迹提供了一种有前途的方式来约束IMBH轨道平面，如果存在的话。更重要的是，我们发现被抛出的紧双星是偏心的。对于其他星系托管等质量SMBH双星的HVB喷射率是相对较高的SMBH-IMBH双星，这些喷出的紧凑型双星构成有前途的河外合并源，可以检测到的引力波探测器。
2018-09-26 astro-ph.GA
Compact Binaries in Star Clusters II - Escapers and Detection Rates
我们使用自洽的Monte Carlo处理恒星动力学研究黑洞双星的球状星团，动态弹出，以确定它们是否将是引力波源。我们发现，许多弹射双星最初的周期很短，并会合并在哈勃时间内，由于引力波辐射。因此，它们是地基引力波探测器的潜在来源。我们估计目前和先进的地面探测器的年探测率，并发现一个适度的增强比纯恒星演化在银河系领域产生的双星预测率。我们还发现，许多喷出的双星将通过较长波长的激光干涉仪空间天线（LISA）的波段，并可能单独解析。我们发现银河系在其三年的任务期间将包含LISA波段的双星的概率很低。然而，一些这样的双星可能在Mpc距离上是可以探测到的，这意味着在我们的银河系之外可能有可分辨的恒星质量LISA源。我们的结论是，球状星团有一个显着的地面探测器的探测率的影响，并可能产生有趣的LISA源在本星系团。
2010-08-30 astro-ph.GA
Scattering experiments meet N-body I: a practical recipe for the evolution of massive black hole binaries in stellar environments
在最近的模拟合并恒星隆起的大质量黑洞双星（MBHB）的演化中观察到的N-独立性，提出了一个简单的解释超越复杂的时间依赖的弛豫过程。我们推测，MBHB的硬化率相当于一个双星系统在密度为$ρ$、速度为$σ$的未束缚恒星场中的硬化率，其中$ρ$和$σ$分别是MBHB影响半径处的恒星密度和速度色散。通过比较直接N体模拟的混合模型的基础上3体散射实验，我们验证了这一假设：当归一化的恒星密度和速度色散在二进制的影响半径，N体MBHB硬化率近似匹配预测的三体散射在调查的情况下。用这两种技术得到的偏心率演变也是合理的协议。这一结果是特别实用的，因为它允许估计的MBHB形成的干合并的基础上的恒星密度分布的主机星系的寿命。我们简要地讨论了我们的发现的脉冲星定时阵列观测到的引力波信号和预期的人口的MBHB潜伏在大规模的椭圆形。
2015-05-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
Dynamics of recaptures, ejections and mergers of stellar mass binaries over multiple encounters with SgrA*
本文用限制性三体模型追踪恒星质量双星与 SgrA* 的至多三次近心点交会，揭示轨道倾角、潮汐穿透深度和诱发偏心率如何决定瓦解、并合、飞离或再俘获。
2025-05-13 astro-ph.GA astro-ph.HE
Stochastic Gravitational Wave Background from Highly-Eccentric Stellar-Mass Binaries in the Milli-hertz Band
UCLA（加州大学洛杉矶分校）；Mani L. Bhaumik Institute for Theoretical Physics, Department of Physics and Astronomy, UCLA（加州大学洛杉矶分校物理与天文学系马尼·L·巴乌米克理论物理研究所）；Rudolf Peierls Centre for Theoretical Physics, Parks Road, Oxford（牛津大学鲁道夫·派尔斯理论物理中心）
本文研究了毫赫兹波段高偏心（e≥0.9）恒星质量双星产生的随机引力波背景，发现其功率谱可能超过LISA仪器噪声，且主要由银河系内源主导，但通过有效搜索策略可将不可分辨噪声降低约两个数量级。
2026-05-27 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Semi-Analytical Model for the Evolution of Stellar Binaries in the Empty Loss Cone of Massive Black Holes
Monash University（莫纳什大学）；ARC centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGraV)（引力波发现卓越研究中心（OzGraV））；Columbia University（哥伦比亚大学）
研究超大质量黑洞空损失锥中恒星双星演化，基于前人工作开发半解析模型，修正保持偏心率和角动量向量正交性，给出最终轨道参数概率分布解析拟合，揭示广义相对论进动和恒星潮汐对双星合并比例的影响。
2026-07-22 astro-ph.GA astro-ph.HE
Direct determination of supermassive black hole properties with gravitational-wave radiation from surrounding stellar-mass black hole binaries
相当数量的恒星质量黑洞（BH）双星可能在星系核或周围的气体盘中合并。利用空间引力波观测站，我们可以使用这样的双星作为信号载体来探测由中心超大质量黑洞（SMBH）引起的调制，这进一步允许我们对SMBH的性质进行限制。我们特别表明，德西特进动的内部恒星质量的二进制的轨道角动量（AM）周围的外轨道的AM将是可检测的，如果进动周期是可比的观测时间，通常是几年。一旦探测到，进动可以与外轨道运动产生的多普勒频移相结合，以单独确定SMBH的质量和外轨道间隔，每一个都具有100级的精度。如果我们进一步假设由星载和地基探测器联合探测，则可探测性阈值可扩展到约100年的岁差周期。
2020-12-14 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Tidal stellar disruptions by massive black hole pairs: II. Decaying binaries
潮汐恒星破裂传统上被认为是对休眠在星系核中的单个大质量黑洞（MBH）的探测。在Chen et al.（2009）中，我们使用数值散射实验表明，恒星尖点中的束缚恒星与非演化的“硬”MBH双星之间的三体相互作用也会产生潮汐破裂的爆发，这是由长期的“Kozai效应”和与次级黑洞的近距离共振相遇引起的。在这里，我们得到基本的分析缩放的恒星破裂率与系统参数，评估的相对重要性的Kozai和共振遇到机制作为时间的函数，讨论广义相对论（GR）和扩展的恒星尖点效应的影响，并开发一个混合模型，自洽地遵循收缩的MBH二进制恒星背景，包括弹弓弹射和潮汐中断。对于一个主洞质量为M_1=10^7 \msun，质量比q=M_2/M_1=1/81的基准双星，在等温尖点中，我们得到恒星破裂率为\dot{N_*} ~ 0.2/yr，持续时间为~ 3 × 10^5 yr。该速率比由两体弛豫供给的单个MBH的相应值大3个数量级，证实了我们先前的发现。对于q<<0.01，由于GR/尖点效应，Kozai/混沌效应可以被猝灭一个数量级，但即使在这种情况下，恒星破裂率仍然比单个MBH附近的标准弛豫过程大两个数量级。我们的结果表明，>~10%的潮汐破裂事件可能起源于MBH双星。
2010-12-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
S-stars in the Galactic center and hypervelocity stars in the Galactic halo: two faces of the tidal breakup of stellar binaries by the central massive black hole?
本文研究了在星系晕中发现的超高速星（HVS）与在银心（GC）中运动的S-星之间的联系，假设它们都是由中心大质量黑洞（MBH）对同一群双星的潮汐分裂的产物。通过采用几种双星注入MBH附近的假设模型并进行数值模拟，我们了解了双星的潮汐破碎过程及其后续演化。我们发现，在某些二元注入模型下，检测到的HVS和S星的许多统计特性都可以再现，并且如果恒星初始质量函数头重脚轻（例如，斜率约为-1.6）。被捕获的伴星总数约为50个，质量在3- 7 Msun之间，半长轴<4000 AU，并在主序星寿命内存活到现在。最里面的一个预计有一个半长轴~300-1500 AU和近心距离~10-200 AU，有很大的概率比S2更接近MBH。未来对这样一颗更近的恒星的探测将为广义相对论提供一个重要的检验。大多数幸存的S-星的抛射伴星预计位于银心距离<~20 kpc，日心径向速度约为-500-1500 km/s，自行约为5-20 mas/yr。未来对这些HVS的探测将为S星的潮汐破裂形成机制提供证据。
2013-10-02 astro-ph.CO astro-ph.GA
Rapid and Bright Stellar-mass Binary Black Hole Mergers in Active Galactic Nuclei
激光干涉引力波天文台（LIGO）发现了双黑洞双星发射引力波的直接证据。星系核被认为是恒星质量黑洞的聚集地。这些黑洞中的相当一部分（$\sim30\%$）可以存在于双星系统中。我们研究了活动星系核中的黑洞双星的命运，它们被困在中心超大质量黑洞周围的吸积盘的内部区域。我们表明，二进制黑洞可以迁移到磁盘内，然后迅速合并以及在一个萨尔皮特时间。双星也可能从盘中吸积大量的气体，远高于爱丁顿速率。这可能导致可检测的X射线或伽马射线发射，但需要具有几个百分比辐射效率的超爱丁顿吸积，与薄盘相当。我们讨论了引力波观测和黑洞人口研究的影响。我们估计，先进的LIGO可能会检测到$\sim20$这样，气体诱导的二元合并每年。
2016-12-17 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
