Supermassive black holes from runaway mergers and accretion in nuclear star clusters
本研究揭示致密气体主导核星团中，恒星质量黑洞遗迹沉至核心，经反复并合与爱丁顿极限吸积快速形成超大质量黑洞，且高红移极端质量比旋近引力波是该场景的独特标识。
2024-05-16 astro-ph.HE gr-qc
A hierarchical search for gravitational waves from supermassive black hole binary mergers
我们提出了一种在LISA数据中从合并的超大质量二元黑洞中寻找引力波的方法。搜索利用$\mathcal{F}$统计量来最大化二元系统的外部参数并确定其值。使用随机生成的多维模板库分层搜索内部参数，以恢复二进制的质量和天空位置。我们提出了这种方法应用于模拟LISA数据挑战1B数据集的结果。
2008-10-01 gr-qc
Probing the Delay Time of Supermassive Black Hole Binary Mergers With Gravitational Waves
本研究提出结合未来引力波测量与星系巡天模拟数据，利用分层贝叶斯推断和模型选择方法，推断超大质量黑洞双星合并的延迟时间分布并检验演化模型。
2023-06-28 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Insights into Supermassive Black Hole Mergers from the Gravitational Wave Background
本文总结了卡夫利理论物理研究所研讨会内容，指出引力波背景观测与理论模型的差异可能源于被低估的不确定性，并强调同时具有电磁与引力波信号的双星系统最具探测说服力。
2025-01-15 astro-ph.HE gr-qc
Black Holes, Mergers, and the Entropy Budget of the Universe
在黑洞形成的过程中产生了大量的熵，现在储存在星系中心的超大质量黑洞中的熵要比宇宙其他部分的无熵大得多。要么形成超大质量黑洞的合并是罕见的，要么黑洞必须非常有效地捕获过程中产生的几乎所有熵。我们认为，这些信息可以用来限制超大质量黑洞的生产，并可能最终提供一个检查的数值结果合并涉及黑洞。
2002-04-26 gr-qc
Probing the mass relation between supermassive black holes and dark matter halos at high redshifts by gravitational wave experiments
本文通过引力波实验（LISA和PTAs）探测高红移处超大质量黑洞与暗物质晕的质量关系，基于共演化模型研究并合产生的引力波信号，为揭示黑洞演化提供新途径。
2025-09-25 astro-ph.CO gr-qc
Prompt Tidal Disruption of Stars as an Electromagnetic Signature of Supermassive Black Hole Coalescence
对合并黑洞双星的天球坐标和红移进行精确的电磁测量是利用其引力波（GW）信号约束宇宙学参数和检验广义相对论的关键。在这里，我们表明，合并后的~10^{6-7}M_太阳黑洞一般是由多个电磁耀斑从潮汐破裂的恒星在一段时间内。GW辐射对合并后的黑洞的突然反冲迅速填满了它的损失锥，导致恒星的潮汐破裂率高达每年0.1。在一个单一的星系内的恒星在短时间内迅速中断提供了一个独特的电磁标志最近的一个黑洞合并事件，和连续中断可以用来校准脉冲星定时阵列或拟议的激光干涉仪空间天线（LISA）的GW源的预期速率。
2010-08-26 astro-ph.CO gr-qc
Efficient Merger of Binary Supermassive Black Holes in Non-Axisymmetric Galaxies
双超大质量黑洞在星系合并中自然形成，但它们的长期演化是不确定的。在球状星系中，N体模拟显示双星演化会在距离太大而无法发射出显著的引力波时停滞（“最终秒差距问题”）。在这里，我们遵循更现实的，三轴和旋转星系模型的大规模二进制的长期演变。我们发现，二进制不失速。我们观察到的二进制硬化率是足够的，允许完全合并的二进制SBHs在10 Gyr或更少，即使在没有碰撞损失锥再填充或气体动力学扭矩，从而提供了一个潜在的解决方案，最终秒差距的问题。
2006-01-30 astro-ph gr-qc
Supermassive black hole spin-flip during the inspiral
在致密双星的后牛顿演化过程中，不同于1的质量比提供了第二个小参数，这可能导致意想不到的结果。我们提出了一个统计的超大质量黑洞候选人，这使我们能够首先得到它们的质量分布，然后建立一个数学上均匀的概率质量比在他们的相遇。在质量比为1/30，1/3的超大质量黑洞并合中，自旋轨道进动和引力辐射的综合作用导致了在并合的内旋阶段主导自旋的自旋翻转。这提供了一个机制，解释了大量的X形射电星系的观测。在另外40%的质量比为（1/30，1/1000）的合并中，自旋翻转从未发生，而在其余20%的质量比为（1/3，1）的合并中，自旋翻转可能发生在坍缩过程中。我们分析的自旋翻转角的大小发生在inspiral作为函数的质量比和原始的相对取向的自旋和轨道角动量。我们还推导出了在这个质量比范围内的最终自旋在螺旋结束时的公式。
2010-07-26 astro-ph.CO gr-qc
Post-Merger Jets from Supermassive Black Hole Coalescences as Electromagnetic Counterparts of Gravitational Wave Emission
作为一个强大的引力波源，超大质量黑洞（SMBH）合并可能伴随着一个相对论性喷流，导致可检测到的电磁（EM）辐射。我们模拟了合并后的喷流在合并前由盘风形成的环核环境中的传播，并计算了前激波区的多波长电磁谱。我们表明，非热EM信号SMBH合并是可检测的未来GW设施，如激光干涉仪空间天线（LISA）的检测范围。基于我们的模型的计算预测缓慢衰落的瞬变与时间延迟从几天到几个月后合并，导致GW检测后的EM后续观测的影响。
2021-03-13 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
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。
2012-05-02 astro-ph.CO gr-qc
Probing General Relativity With Mergers of Supermassive and Intermediate-Mass Black Holes
最近的观测和恒星动力学模拟表明，数千个太阳质量的黑洞可以在紧凑的大质量年轻星团中形成。任何这样的星系团在其宿主星系的凸出部分都会在数亿年内螺旋形地到达中心，在那里它们的中等质量黑洞很可能最终与星系的超大质量黑洞合并。如果这种合并是常见的，那么未来的空间引力波探测器，如激光干涉仪空间天线，将以如此高的信噪比探测它们，以至于在螺旋的末端，轨道将在简单的功率密度谱中可见，而不需要匹配滤波。本文讨论了星系核区星系团螺旋运动的天体物理学以及随后的中等质量黑洞与超大质量黑洞的合并。我们还研究了理解旋转黑洞的时空几何的前景，根据这些极端质量比的吸气结束附近可见的强信号的相位连接。
2004-09-21 astro-ph gr-qc
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。
2012-11-22 astro-ph.CO gr-qc
Supermassive recoil velocities for binary black-hole mergers with antialigned spins
最近计算的反冲速度在双黑洞合并发现反冲速度的数量级为几百公里/秒的情况下，非旋转的双星和约$500 $公里/秒的情况下，旋转配置，并导致预测的最大反冲高达$1300 $公里/秒。我们测试这些预测，并表明，踢速度至少$2500 $公里/秒是可能的等质量的二进制与反对齐的自旋在轨道平面。如此大的反冲可能会对黑洞的形成模型、星系间黑洞的数量和宿主星系的结构产生重大影响。
2007-06-08 gr-qc
Can a binary neutron star merger in the vicinity of a supermassive black hole enable a detection of a post-merger gravitational wave signal?
双中子星（BNS）合并后的引力波（GW）信号有望包含有价值的信息，可以揭示NS的状态方程（EOS），合并过程中产生的物质的性质，以及任何潜在的中间合并产物，如超大质量或超大质量NS的性质。然而，合并后位于高频区（$ \gtrsim 1000 $ Hz），其中当前的LIGO-Virgo探测器不敏感。虽然NEMO、宇宙探测器和爱因斯坦望远镜等探测器可能会探测到$\mathcal{O}(10~\mathrm{Mpc})$内的BNS合并后的情况，但这种情况可能很罕见。在这项工作中，我们推测的可能性，检测合并从BNS合并在附近的超大质量黑洞（SMBH）。由SMBH的引力场产生的红移，以及BNS围绕SMBH的自行，可以有效地将合并后的信号“拉伸”到探测器的波段。我们证明，使用一个唯象模型，这种BNS聚结将使约束的峰值合并后的信号，否则将是不可能的，由于SMBH的红移程度可以独立收购。我们进一步展示了这种合并将如何改善EOS模型选择使用合并后的信号。我们讨论的机制，可能会提供这样的事件，这项工作的局限性。
2022-02-17 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational-wave background from supermassive black holes without merger trees: Tidally regulated mergers and direct inference from the NANOGrav 15 yr data
GRAPPA Institute, University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学 GRAPPA 研究所）；Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (Kavli IPMU, WPI), University of Tokyo（东京大学 宇宙物理数学 Kavli 研究所）
提出无需并合树的半解析框架，直接积分N体重标定吸积核计算超大质量黑洞引力波背景，并用NANOGrav 15年数据推断，发现黑洞质量归一化偏高约0.31 dex。
2026-10-06 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Recoil geometry determines electromagnetic counterparts from supermassive black hole merger remnants
Princeton University（普林斯顿大学）；California Institute of Technology（加州理工学院）
研究探讨反冲几何对超大质量黑洞合并后电磁信号的影响，通过相对论磁流体力学模拟揭示不同反冲方向下的喷流和盘行为差异，为多信使观测提供理论支持。
2026-03-27 astro-ph.HE gr-qc
Understanding the fate of merging supermassive black holes
了解星系合并中合并超大质量黑洞的命运，以及这个过程中的引力波发射，是LISA的重要科学目标。为此，我们提出的结果，从数值相对论模拟的二元黑洞合并使用所谓的拉撒路方法来模拟这些事件的引力辐射。特别是，我们集中在这里的一些最近的计算的最终自旋和反冲速度的残余孔形成在一个双黑洞合并过程中，这可能会限制在星系和球状星团的核心大质量黑洞的生长历史。
2004-12-05 astro-ph gr-qc
The merger of spinning, accreting supermassive black hole binaries
Rochester Institute of Technology（罗切斯特理工学院）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；NASA Goddard Space Flight Center（美国宇航局戈达德太空飞行中心）
研究通过数值模拟揭示了自旋并合吸积超大质量黑洞双星在并合过程中的多信使辐射特性，发现热光子与喷流辐射在时间上的关联性及并合后光变曲线特征。
2025-12-03 astro-ph.HE gr-qc physics.comp-ph
Finding Supermassive Black Hole Binary Mergers in Pulsar Timing Array Data
Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute)（马克斯·普朗克引力物理研究所（爱因斯坦研究所））；Leibniz Universität Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）
本文提出利用完整波形模型在脉冲星定时数组数据中搜索超大质量黑洞二元体合并，通过模拟数据验证了参数估计方法，并指出记忆效应的简化模型会导致偏误。
2026-04-16 astro-ph.HE gr-qc
Detectability of modulated X-rays from LISA's supermassive black hole mergers
LISA的中心目标之一是探测来自超大质量黑洞合并的引力波。与恒星质量的黑洞合并相反，由于环双星盘的物质吸积到黑洞上，这种事件预计将是丰富的X射线源。合并前的轨道动力学也被认为会通过多普勒增强以准周期的方式调制所产生的X射线发射，并且与来自黑洞螺旋的引力波有简单的相位关系。探测到X射线源将使双星的精确和早期定位成为可能，从而使许多望远镜能够观察到合并的时刻。虽然由于存在许多混淆点源，在相对大的LISA天空定位中识别正确的X射线源将是具有挑战性的，但是准周期调制可以帮助识别。我们探讨了这种想法的实际可行性。我们模拟人口合并超大质量黑洞，他们的检测与LISA和他们的X射线光变曲线使用一个简单的模型。以NASA瞬变天体物理探测器上的X射线望远镜的参数为基础，设计并模拟了一个在LISA仍在观测黑洞内旋时寻找调制X射线源的观测活动。假设一个基准的LISA检测率$10$合并每年在红移接近$3.5$，我们预计一些调制X射线对应物的检测在名义上持续时间的LISA任务。
2019-12-06 astro-ph.HE gr-qc
Hierarchical Inference of the Supermassive Black Hole Binary Merger Rates from Joint Searches using Pulsar Timing Arrays
Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute)（马克斯·普朗克引力物理研究所（爱因斯坦研究所））；Leibniz Universität Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）
本研究提出分层贝叶斯框架，将SMBHB并合率密度模型直接嵌入PTA似然，通过泊松点过程推断并合信号，模拟显示可补充SGWB信息并收紧约束。
2026-09-09 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Electromagnetic Emission from Supermassive Binary Black Holes Approaching Merger
我们提出了第一个完全相对论性的预测电磁辐射从周围的气体的超大质量双黑洞系统接近合并。使用光线跟踪代码后处理数据从广义相对论3-D MHD模拟，我们生成的图像和光谱，并分析发射的光的视角依赖性。当吸积率相对较高时，环双星盘、吸积流和迷你盘结合在一起发出UV/EUV波段的光。我们测量了日冕辐射的热康普顿硬X射线谱;在高吸积率下，它几乎完全产生于小盘，但在低吸积率下，它也是小盘和吸积流的主要辐射机制。由于相对论性光束和引力透镜的作用，辐射功率的角分布具有很强的各向异性，尤其是在赤道面附近。
2018-06-14 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
The typical mass ratio and typical final spin in supermassive black hole mergers
我们证明了合并的超大质量黑洞（SMBH）通常既没有相等的质量，也不是他们的质量比太极端。大多数这样的合并落在1：30到1：3的质量比范围内，这意味着在内旋过程中的自旋翻转。我们还提出了一个简单的表达式为新兴的SMBH的最终自旋$χ_{f}$，作为质量比，初始自旋幅度和自旋相对于轨道平面和彼此的取向的函数。该公式很好地近似了从与数值模拟的拟合中获得的更繁琐的表达式。通过对旋进合并的所有可能性相等的方向进行积分，我们确定了最终自旋分布的一个较低的近似值，该近似值仅作为质量比的函数。通过折叠与导出的质量比相关的合并率，我们得出一个下界的典型的最终自旋值合并后。我们重复的程序推导出一个上限的情况下，当自旋的轨道角动量对齐的典型自旋，这样就没有在系统中的进动。作为初始自旋的函数的$χ_{f}$的两个斜率都小于1，分别导致在$χ_{f}^{prec}=0.2$和$χ_{f}^{align}=0.45$处的两个吸引子。真正的合并，由于与环境（吸积，宿主星系等）的相互作用而偏向于部分对齐。将产生位于这两个极限值之间的典型的最终自旋。这些是合并后自旋的典型值，从这些值开始，通过进一步的气体吸积可以建立自旋。
2012-08-26 astro-ph.GA gr-qc
Parameter Distributions of Binary Black Hole Mergers Near Supermassive Black Holes as Seen by Advanced Gravitational Wave Detectors
星系核中的超大质量黑洞周围环境可能存在恒星质量的双黑洞。这些双星被认为与SMBH形成了一个等级三元系统，并且SMBH的引力扰动可以通过Lidov-Kozai（LK）振荡增强BBH的合并。以前的研究确定了预期的二元参数分布，这种合并渠道在单一的GN。在这里，我们考虑了SMBH周围BBH的不同空间分布和质量分布模型，并进行了直接的高精度正则化N体模拟，包括后牛顿（PN）项高达PN2.5阶，在单个GN中合并BBH种群。我们使用一个完整的吸气合并振铃波形模型的BBH与非零偏心率，并考虑到观测的选择效应，以确定一个单一的先进的引力波（GW）探测器检测到的LK引起的BBH的参数分布在宇宙中的所有GN。我们发现被探测到的合并双星的总质量分布向低质量方向倾斜，质量比分布大致均匀。红移分布的峰值在~0.15-0.55之间，绝大多数的联星会在~1.1的范围内合并。进入LIGO/Virgo/KAGRA波段的剩余偏心率>0.1的双星比例低于~ 10%。我们确定了剩余偏心率和质量参数之间的负相关性和剩余偏心率和源距离之间的负相关性。我们的参数分布和二元参数之间的相关性的结果可能会解开这个合并通道从其他BBH合并通道统计。
2022-12-06 astro-ph.HE gr-qc
Probing Self-Interacting Dark Matter via Gravitational-Wave Background from Eccentric Supermassive Black Hole Mergers
本研究利用偏心超大质量黑洞双星并合产生的随机引力波背景，结合改进的动力学摩擦与轨道演化模型，证明脉冲星计时阵列可约束自相互作用暗物质截面。
2025-09-02 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Tick-Tock: The Imminent Merger of a Supermassive Black Hole Binary
超大质量黑洞双星（SMBH）是分层宇宙中星系合并的迷人副产品。在它们轨道演化的最后阶段，引力波辐射驱动着双星的内旋，并发出最大的警报，等待着引力波观测站的探测。活动星系核的周期性变化的发射被认为是探测这类系统的一种强有力的方法，尽管没有一个确定的候选者接近它们的最终合并，使得观测到的周期在时间上保持恒定。在这项工作中，我们报告的第一个系统的快速衰减周期揭示了其光学和X射线光变曲线，这已经减少了约一年到一个月的三年。结合其光学氢线光谱，我们提出该系统是一个质量比不均匀、高度偏心的SMBH双星，正如轨迹演化模型所预测的那样，它将在三年内合并。如果这种解释是正确的，那么应该为人类历史上观察到的第一个SMBH合并事件计划协调的多波段电磁活动，以及可能的中微子测量。脉冲星定时阵列经过五到十年的观测，也可能探测到这一事件的引力波记忆。
2022-01-27 astro-ph.HE gr-qc
The Merger History of Supermassive Black Holes in Galaxies
超大质量黑洞（SMBH）在附近的发光星系的中心无处不在，可以产生的多个合并所经历的暗物质晕的层次结构形成模型，即使只有一小部分这些星系港口SMBH在高红移。我们用宇宙学的蒙特卡罗模拟来说明这种可能性的合并历史的暗物质晕和它们相关的SMBH。在我们最极端的模型中，为了使几乎每个明亮的星系都具有z=0的SMBH，只需要百分之几的维里温度高于10^4 K的晕具有高红移的SMBH。这种可能性必须包括在类星体的光度函数和集群特性的研究。我们预测的SMBH合并事件的数量，可检测的引力波实验LISA，作为红移的函数，出z=5。虽然事件发生率可以显着降低的情况下，罕见的SMBH，最低\~10可检测的合并事件，每年预测，如果SMBH二进制合并有效。观测到的红移事件的分布可以提供有关SMBH形成过程的有价值的信息。如果SMBH双星没有合并，我们发现从z=5到现在，在每个质量大于~10^11 Msun的星系中，至少可能发生了几次SMBH弹弓式抛射。虽然我们的研究结果是敏感的最小冷却质量假设形成SMBHs，我们希望我们的模型的定性预测是强大的。
2001-05-20 astro-ph gr-qc
Supermassive binary black hole mergers
当星系碰撞时，动力学摩擦驱使它们中心的超大质量黑洞彼此足够接近，这样引力辐射就成为主要的耗散效应。引力辐射从致密双星中带走能量、动量和角动量，这样黑洞最终合并。在这个过程中，占主导地位的黑洞的自旋被重新定向。在观测水平上，自旋与喷流直接相关，这可以在射频上看到。X形射电星系的图像以及喷流年龄的证据表明，喷流被重新定向，这种现象被称为自旋翻转。基于星系光度统计，我们认为在这里，典型的星系遭遇涉及的质量比1：3至1：30之间的中央黑洞。基于自旋-轨道进动和引力辐射，我们还认为，对于这种典型的质量比在inspiral阶段的合并，最初占主导地位的轨道角动量将变得小于自旋，这将是重新定向。我们在这里证明，自旋翻转现象通常已经发生在inspiral阶段，因此是描述后牛顿技术。
2008-05-29 astro-ph gr-qc
The spin-flip phenomenon in supermassive black hole binary mergers
大质量黑洞合并将是低频强大引力波的主要来源，并将允许测试广义相对论与候选星系接近的二元黑洞合并。在本文中，我们确定了两个黑洞的典型质量比，但随后表明，当引力辐射成为主要耗散效应（动力学摩擦）的距离并不取决于质量比。然而，在引力波发射区的动力学演化却可以。对于典型的质量比范围，合并的最后阶段之前是一个快速的进动和随后的主黑洞的自旋翻转。这已经发生在螺旋阶段，因此可以通过后牛顿技术进行分析描述。然后，我们确定的无线电星系与超级磁盘的快速旋进射流有效地产生强大的风，夹带环境气体产生厚盘的外观。因此，这些特定的星系是两个黑洞合并的候选者，在天文学上不久的将来就会发生。
2009-05-15 astro-ph gr-qc
Pulsar Timing Array Constraints on the Merger Timescale of Subparsec Supermassive Black Hole Binary Candidates
我们估计合并时间尺度的光谱选择，subparsec的超大质量黑洞二进制（SMBHB）候选人通过比较他们的预期贡献的引力波背景（GWB）与当前脉冲星定时阵列（PTA）实验的灵敏度，特别是最新的上限由北美纳赫兹天文台放置的引力波（NANOGrav）。我们发现，这样的SMBHB合并的平均时间尺度是$\langle t_{\rm evol} \rangle > 6\times 10^4\,$年，假设它们的轨道演化在PTA频段是由发射的引力波。如果一部分SMBHB不存在于光谱探测到的活动星系中，并且它们在活动星系和非活动星系中的发生率相似，那么合并的时间尺度可能是$\sim 10$倍，$\langle t_{\rm evol} \rangle > 6\times 10^5\,$ yr。这些限制与理论模型预测的时间尺度范围是一致的，这意味着我们的光谱样本中的所有SMBHB候选者都可能是二进制的，而不会违反对GWB的观测约束。这一结果说明了多信使方法的力量，促进了PTA，在电磁搜索中发现的SMBHB候选人的性质提供了一个独立的统计测试。
2020-10-09 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
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%。
2015-01-26 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
High-energy neutrino emission subsequent to gravitational wave radiation from supermassive black hole mergers
超大质量黑洞（SMBH）的合并在宇宙历史中是普遍存在的，经常表现出强烈的吸积活动和强大的喷流。这些SMBH合并也是未来引力波探测器，如激光空间干涉天线（LISA）的有希望的候选人。在这项工作中，我们考虑中微子对应物的发射起源于喷流诱导的冲击。物理图像是，合并后发射的相对论喷流将在合并前的盘风物质内部向前推进，然后它们随后被准直，导致内部激波、准直激波、前向激波和反向激波的形成。宇宙射线可以在这些地点被加速，中微子预计将通过光生子的生产过程。我们制定的喷流结构和相关的相互作用，然后评估中微子发射从每个冲击网站。我们发现，月到年的高能量中微子排放的合并后的喷流后的引力波事件是可检测的IceCube-Gen 2在大约5至10年的操作在乐观的情况下，宇宙射线负载是足够高的，并实现了温和的超爱丁顿吸积。我们还估计了SMBH合并对扩散中微子强度的贡献，并发现在乐观的情况下，观测到的极高能量（$E_ν\gtrsim1$ PeV）的冰立方中微子中有很大一部分可能来自SMBH合并。在未来，这样的中微子同行连同引力波观测可以用于多信使的方法来阐明更详细的演变和SMBH合并的物理机制。
2020-09-23 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Dual AGNs: Precursors of Binary Supermassive Black Hole Formation and Mergers
本研究利用Romulus25宇宙学模拟分析了双活动星系核（AGN）的性质与演化，发现双AGN多由主并合产生，其黑洞-晕质量比低于单AGN，且演化模式具有多样性。
2024-09-24 astro-ph.GA gr-qc
Self-interacting dark matter solves the final parsec problem of supermassive black hole mergers
本文提出超大质量黑洞周围的自相互作用暗物质尖峰的动力学摩擦能解决“最终秒差距”停滞问题，并软化低频引力波谱，且依赖速度的自相互作用截面能同时拟合观测数据。
2024-06-03 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Testing models of supermassive black hole seed formation through gravity waves
在等级结构形成的宇宙学范式下，研究了超大质量黑洞形成和组装过程中产生的引力波背景。特别是，我们专注于一个超大质量黑洞形成的情况下，当今人口的超大质量黑洞是建立从高质量的种子黑洞，我们计算伴随的引力辐射的种子黑洞合并产生的光谱。我们发现，这种情况下预测一个大的，引力波的背景下，应解决到单独的源与空间干涉仪，如拟议的激光干涉空间天线（LISA）。由大质量黑洞种子导致的信噪比大于5的螺旋、合并和衰荡事件的数量级为10^3。这种预测是鲁棒的，并且对模型的一些细节不敏感。我们的结论是，像LISA这样的干涉仪将能够有效地排除或确认一类模型，其中超大质量黑洞从高质量种子黑洞生长，并可能能够对合并作为超大质量黑洞生长通道的作用施加强有力的限制。超大质量黑洞的种子可能形成于高红移的最早期原星系结构中，而超大质量黑洞的质量与其所在的球状体的势能有很强的相关性，因此这些结果意味着空间干涉仪可以作为研究高红移下星系形成和原星系形成物理的强有力的探测器。
2005-11-02 astro-ph gr-qc
Probing past mergers of supermassive black holes with pulsar timing arrays: The role of pulsar terms
Università degli Studi di Milano-Bicocca（米兰比可卡大学）
研究利用脉冲星定时阵列探测已并合的超大质量黑洞双星，通过引力波信号中的脉冲项识别潜在源，预测平方公里阵列将能探测到具有高信噪比的此类源。
2026-08-26 astro-ph.HE gr-qc
Relativistic gas accretion onto supermassive black Hole binaries from inspiral through merger
本文开发了3D GRMHD框架模拟超大质量黑洞双星从旋进到并合的吸积过程，发现并合时光度突增约50%，流体冲力压强调节视界磁通量比例，为引力波探测提供关键电磁信号参考。
2025-08-23 astro-ph.HE gr-qc
Supermassive black hole growth in hierarchically merging nuclear star clusters
研究通过宇宙学并合树分析星系层级并合，论证超大质量黑洞种子在早期核星团中通过恒星黑洞并合形成，并指出中等质量黑洞、核星团、早期气体吸积及引力波背景等可观测示踪物。
2024-12-19 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
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）
本文研究了暗偶极辐射如何通过加速超大质量黑洞双星并合，扩展其质量范围，并分析了其对低频引力波背景谱的影响。
2026-03-11 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Disks Around Merging Binary Black Holes: From GW150914 to Supermassive Black Holes
我们在完全广义相对论下对质量比为36：29的非自旋黑洞双星进行了磁流体动力学模拟。我们调查不同的磁盘模型，不同的规模高度，总尺寸和磁场量化的鲁棒性，以前的模拟初始磁盘模型。将我们的模拟缩放到LIGO GW 150914，我们发现这样的系统可以解释可能的引力波和电磁对应物，例如在GW 150915结束后0.4秒报告的费米GBM硬X射线信号。将我们的模拟缩放到超大质量二元黑洞，我们发现，可观察到的流动特性，如吸积率周期性，整个螺旋，合并和合并后，磁盘温度，热频率的出现，以及合并和喷气流出之间的时间延迟，我们在早期的研究报告显示只有适度的依赖于我们在这里考虑的初始磁盘模型。
2018-02-24 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Quasi-Periodicity of Supermassive Binary Black Hole Accretion Approaching Merger
在本文中，我们继续Bowen等人2018年报道的在超大质量二元黑洞（SMBBH）中耦合到环绕二元吸积的磁化迷你盘的首次研究。我们将这种模拟从3到12个双轨道周期。我们发现，相对论性SMBBH吸积作为一个谐振腔，准周期振荡绑定到频率的黑洞的轨道相位匹配的非线性$m=1$密度功能，或"块"，在circumbinary吸积盘渗透系统。黑洞周围每个迷你盘上的质量吸积速率以二进制频率和块的平均轨道频率之间的拍频调制，即，$Ω_{\rm beat} = Ω_{\rm bin} - \barΩ_{\rm lump}$，而这个等质量双星的总质量吸积率在两个不同的频率，$\gtrsim \barΩ_{\rm lump}$和$\approx 2 Ω_{\rm beat}$调制。团块本身的瞬时旋转速率也在接近总吸积速率的调制频率的两个频率$\barΩ_{\rm lump}$和$2 Ω_{\rm beat}$下调制。由于接近合并的SMBBH中的迷你盘的紧凑性质，迷你盘中的流入时间与其质量供应变化的周期相当，因此它们的质量--以及它们供应给黑洞的吸积率--以相同的频率强烈调制。从本质上讲，环双星盘的方位对称性被双星附近轨道的动力学破坏，这种$m=1$不对称性驱动整个系统的准周期变化，包括吸积和盘馈送。在接近合并的SMBBH中，这种时间可变性可能会在其电磁辐射中引入独特的，越来越快的波动。
2019-04-26 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Science with the space-based interferometer eLISA. I: Supermassive black hole binaries
我们比较了不同eLISA任务设计的科学能力，包括具有不同臂长、低频噪声灵敏度和任务持续时间的四连杆（双臂）和六连杆（三臂）配置。对于每一种配置，我们考虑几个代表性的大质量黑洞形成的情况。这些方案被选择来探索两个物理机制，极大地影响eLISA率，即（i）黑洞播种，和（ii）两个星系的合并和合并的黑洞托管这些星系之间的延迟。我们使用Fisher矩阵分析和自旋旋进、仅吸气波形评估eLISA参数估计准确度。我们量化的合并和振铃中存在的信息，通过重新调整只使用信噪比的非旋进的inspiral合并振铃现象波形，并从一组减少的旋进数值相对论/后牛顿混合波形的inspiral Fisher矩阵估计。我们发现，在我们的研究中考虑的所有eLISA配置应该检测到一些大质量的黑洞二进制文件。然而，配置六个链接和更好的低频噪声将提供更多的信息，黑洞的起源在高红移和吸积的历史，他们可能允许识别电磁对应的大规模黑洞合并。
2016-01-12 astro-ph.HE gr-qc
Accretion onto a Supermassive Black Hole Binary Before Merger
本文首次通过相对论磁流体模拟研究超大质量双黑洞并合前的吸积动力学，揭示吸积率平台、迷你盘振荡与倾斜、磁通量倍增等特征，并预测可能产生独特电磁信号，同时提出PWMHD多块方法大幅降低计算成本。
2024-01-16 astro-ph.HE gr-qc
The Possible Electromagnetic Counterparts of the First High-Probability NSBH Merger LIGO/Virgo S190814bv
LIGO/Virgo S190814 bv是第一个高概率中子星-黑洞（NSBH）合并候选者，其引力波（GW）于2019年8月14日21：10：39.012957 UT触发LIGO/Virgo探测器。它有一个概率$>99\%$是一个NSBH合并，与低误报率（FAR）的1每1.559e+25年。对于NSBH合并，通常预期会出现电磁对应物（特别是短伽马射线暴（GRB））。然而，在广泛的后续观测活动中没有发现电磁对应物。在目前的工作中，我们提出了一个新的解释，这个无效的结果。在我们的场景中，LIGO/Virgo S190814 bv只是真正NSBH合并的GW镜像，应该在2015年9月14日之前检测到，但当时我们无法检测到其GW信号。与真正的NSBH合并相关的电磁对应物应该在2015年9月14日之前的存档数据中找到。在这项工作中，我们确实找到了9个短伽玛暴作为可能的电磁对应物。
2020-05-30 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Detecting Supermassive Black Hole-Induced Binary Eccentricity Oscillations with LISA
星系核中的超大质量黑洞附近的恒星质量黑洞双星在引力扰动的作用下发生离心率振荡。以前的工作已经表明，这个通道可以有助于整体BHB合并率检测的激光干涉仪引力波天文台（LIGO）和处女座干涉仪。值得注意的是，双星轨道上的SMBH引力扰动可能会产生偏心BHB，预计在它们合并到LIGO/Virgo波段之前，使用即将到来的激光干涉仪空间天线（LISA）在其寿命的大部分时间内都可以看到这些BHB。对于一个概念验证，我们表明，这些二进制的偏心率振荡可以检测到与LISA的BHB在本地宇宙中的几个Mpcs，观察周期短于任务的寿命，从而解开这个合并通道从其他。这里提出的方法是直接适用于各种各样的紧凑对象二进制与第三同伴。
2019-04-03 astro-ph.HE gr-qc
General Relativistic Simulations of Magnetized Plasmas around Merging Supermassive Black Holes
合并中的超大质量黑洞双星是由星系合并产生的，是空间引力观测站可以获得的最强大的引力波源。一些这样的合并可能发生在物质和磁场存在的情况下，因此产生电磁对应物。在这封信中，我们提出了第一个广义相对论模拟合并超大质量黑洞周围的磁化等离子体使用广义相对论磁流体动力学代码威士忌。通过考虑不同的磁场强度，从非磁为主的磁为主的制度，我们探讨了磁场如何影响等离子体的动力学和可能的电磁信号的发射。特别是，我们观察到，在双星系统的吸积作用下，磁场的总放大率约为2个数量级，这导致了更强的电磁信号，比在无力状态下进行的类似计算大10^4倍以上，在无力状态下，这种放大是不可能的。
2012-05-15 astro-ph.HE gr-qc
Electromagnetic Counterparts to Black Hole Mergers
在双黑洞（BH）合并的最后时刻，系统的引力波（GW）亮度大于整个可观测宇宙的电磁输出之和。然而，GW与普通物质之间极弱的耦合使得这些波很难直接检测到。幸运的是，螺旋BH系统将与宿主星系中的任何周围物质发生强烈的相互作用-在纯粹的牛顿水平上，这种物质反过来可以产生在地球上可检测到的独特电磁（EM）信号。通过确定GW源的EM对应物，我们将能够研究合并BH的宿主环境，从而大大扩展像LISA这样的任务的科学产量。
2010-10-15 astro-ph.HE gr-qc
Ultrarelativistic electromagnetic counterpart to binary neutron star mergers
我们提出了一种可能性，超相对论电磁对应的引力波从双中子星合并在几乎所有的视角。我们提出的机制依赖于合并激波传播加速一个较小的质量在外部的中子星地壳到一个较大的洛伦兹因子$Γ$与较小的能量$\sim 10^{47} Γ^{-1}$尔格。这种机制是很难解决目前的三维数值模拟。流出物通过冲击周围的介质，发出持续数秒至数天的同步加速器耀斑。超相对论耀斑在早期和高能波段发光，可能被当前的X射线到射电仪器（如Swift XRT和Pan-STARRS）探测到，甚至在EVLA的低环境密度$\sim 10^{-2}$ cm $^{-3}$中也能探测到。耀斑探测并合的位置和时间，并作为黑洞-中子星流出的合并类型将是非/轻度相对论性的。
2013-12-06 astro-ph.HE gr-qc
Electromagnetic counterparts to gravitational waves from black hole mergers and naked singularities
我们认为，在这里的问题是否建议电磁对应的引力波信号在二进制黑洞合并可能是由于一个'短命'裸奇点的外观合并过程中。我们指出，在合并过程中，时空的拓扑结构发生了变化，这可能导致裸奇点的出现。如果在黑洞系统的周围存在某种物质，其形式是一个小的吸积盘，那么在合并过程中发出的光度将允许区分裸奇点形成的情况和视界一直存在的情况。事实上，与"纯"黑洞的情况相反，在裸奇点形成的情况下，发射的光度谱要高得多。我们认为，这种瞬态裸奇点的存在将更容易解释合并过程中电磁对应物的高亮度。
2016-03-09 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Using ISS Telescopes for Electromagnetic Follow-up of Gravitational Wave Detections of NS-NS and NS-BH Mergers
国际空间站为快速、廉价地部署太空望远镜提供了一个独特的平台。本十年晚些时候一个具有巨大潜力的科学机会是使用望远镜对中子星和黑洞合并的地面引力波探测进行电磁跟踪。我们描述了这种可能性的OptiIX，国际空间站技术演示的1.5米衍射有限的光学望远镜组装在太空中，和ISS龙虾，宽视场成像X射线望远镜，目前正在研究作为一个潜在的美国宇航局的任务。两台望远镜都将安装在指向平台上，以便快速定位到引力波事件的源头。每年几次的电磁跟踪率似乎是可能的，为黑洞和中子星的合并提供了丰富的补充科学。
2013-04-12 astro-ph.IM gr-qc
Alignment of the spins of supermassive black holes prior to coalescence
最近对黑洞合并的数值相对论模拟表明，在某些排列中，引力辐射的发射可以产生每秒数千公里的反冲。这超过了星系逃逸的速度，因此除非有一种机制来防止这种情况，否则人们会期望许多合并的星系没有中心黑洞。在这里，我们表明，在大多数星系合并，扭矩吸积气体足以对齐的轨道和自旋的两个黑洞与大规模的气体流。这样的配置有一个最大的反冲速度<200公里/秒，安全地低于银河逃逸速度。然而，我们预测，在没有太多气体的星系合并中，残余物将被踢出百分之几的时间。我们还讨论了我们的情况下，包括喷流对准角度和X型射电源的影响的其他预测。
2007-04-12 astro-ph gr-qc
Accretion, Jets, and Recoil in a Merging Supermassive Black Hole Binary: A Prompt Electromagnetic Postmerger Counterpart for LISA
Rochester Institute of Technology（罗切斯特理工学院）
该研究通过三维广义相对论磁流体模拟，发现并合超大质量双黑洞的反冲遗骸能产生持续数小时的瞬态电磁辐射，为LISA探测提供并合后对应体。
2026-09-10 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Electromagnetic Signatures of Neutron Star Mergers in the Advanced LIGO Era
包含中子星和恒星质量黑洞的双星合并是未来几年内由干涉仪Advanced LIGO和Virgo直接探测引力波的最有希望的来源。同时探测到这些事件的电磁辐射将大大提高这些发现的科学回报。本文综述了中子星双星合并过程中不同阶段电磁信号和多波长电磁信号的模拟研究现状。我们专注于这些观测提供了最灵敏的诊断合并物理和贡献的快速中子捕获（$r$ -过程）在银河系中的元素的合成。我们还概述了这一快速发展的领域的观测和理论方面的预期未来发展。
2015-12-17 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
