The Influence of Gas Dynamics on Measuring the Properties of the Black Hole in the Center of the Milky Way with Stellar Orbits and Pulsars
对银河系中心围绕黑洞运行的恒星和双星的观测，不仅提供了测量黑洞质量的可能性，而且还提供了测量其自旋和四极矩的可能性，从而为无毛定理提供了观测验证。然而，使我们能够测量引力场的这些高阶矩的相对论效应非常小，并且可能被恒星和恒星在围绕黑洞的热而稀薄的等离子体中运行时所受到的拖曳力所掩盖。该等离子体在距离中心物体很远的地方的性质已经使用围绕点源的扩展X射线发射的观测来测量。在与黑洞事件视界相当的距离上，吸积流的性质已经通过对它的长波长发射和偏振的观测得到了限制，以及发射区的大小在1.3毫米。我使用模型的等离子体密度和温度在不同的距离，从黑洞调查的影响，流体动力学拖曳力的未来测量的高时刻，它的引力场。我发现，流体动力学阻力并不妨碍测量的黑洞自旋和四极矩使用高分辨率的恒星和恒星的轨道内几千个引力半径从它的地平线。
2011-11-30 astro-ph.HE
Measuring the Black Hole Mass Spectrum from Redshifts of aLIGO Binary Merger Events
高级LIGO（aLIGO）和VIRGO合作观测到的二元黑洞合并事件可以揭示黑洞的起源。许多基于黑洞恒星起源的研究已经显示出恒星黑洞的最大质量，这可以从观测到的黑洞质量分布中测量或限制。本文指出，观测到的并合事件的红移分布可以为研究黑洞质量分布提供补充信息，因为可探测性将事件红移与黑洞质量联系起来。根据观测到的5个事件，利用Kolmogorov-Smirnov检验，我们发现在90%置信水平下，当较重的黑洞的负幂律指数为2.3时，恒星黑洞质量的最大值被限制在$76\,M_\odot$以下.随着aLIGO灵敏度的提高，可以获得几十个合并事件，我们估计最大质量将被限制在$10\,M_\odot$精度。
2019-03-22 astro-ph.HE hep-ph
The ngEHT's Role in Measuring Supermassive Black Hole Spins
虽然超大质量黑洞的质量已经在宇宙时间内被编目，但只有几十个黑洞有可靠的自旋测量。通过扩展和改进现有的事件视界望远镜（EHT）阵列，下一代事件视界望远镜（ngEHT）将能够在事件视界尺度上拍摄多频偏振电影，这将对时空和吸积流产生新的约束。通过结合这些信息，预计ngEHT可能能够测量数十个超大质量黑洞的质量和自旋。在本白皮书中，我们讨论了现有的自旋测量和许多建议的技术，ngEHT可以潜在地测量目标超大质量黑洞的自旋。ngEHT测量的自旋将代表一个全新的源样本，与先前存在的样本不同，它不会偏向于具有高吸积率的物体。这样的样本将为超大质量黑洞的吸积、反馈和宇宙组装提供新的见解。
2022-11-07 astro-ph.HE
Measuring the black hole mass in Ultraluminous X-ray Sources with the X-ray Scaling Method
在我们最近的工作中，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，可以可靠地扩展到估计质量的超大质量黑洞吸积在中等到高的水平。在这里，我们将这种X射线缩放方法应用于超铝X射线源（ULX），以约束其\mbh。使用49个ULXs与多个\xmm \观测，我们推断ULXs主机恒星质量BH和中间质量BH。我们的样本的大多数来源似乎是一致的假设，高度吸积大质量恒星黑洞与$M_{\rm BH}\sim100\,M_{\odot}$。我们的结果是在一般协议的\mbh \值与替代方法，包括模型无关的变异性方法。这表明X射线标度方法是一种实际的标度无关方法，可以应用于所有中高吸积速率的BH系统。
2017-08-18 astro-ph.HE
Measuring the Spins of Stellar-Mass Black Holes
在天文学中，黑洞问题的重要性仅次于宇宙学问题。当前黑洞研究的前沿是自旋的测量。在过去的三年中，几个恒星质量的黑洞的旋转X射线双星已被测量通过两种技术：拟合的X射线连续谱和模拟的Fe K线的轮廓。这个初出茅庐的企业激发了以下十年目标：（1）牢固建立连续拟合和Fe K方法;获得10-20个黑洞的精确自旋值，其中一些使用两种方法;（2）使用导出的质量和自旋来测试喷流、伽玛暴、超新星、黑洞形成、黑洞双星演化等模型; (3)通过确保Fe K方法，为IXO任务服务，这是目前测量活动星系核中超大质量黑洞自旋的唯一手段;（4）确定高频QPO的正确模型，从而为测量自旋开辟第三条通道;（5）追求X射线偏振测量作为确保连续拟合和Fe K方法的手段，也作为可能的第四条自旋途径;（6）建立和验证强引力下薄盘的MHD模型。实现这些目标需要建立一个RXTE后续任务，致力于研究明亮和短暂的紧凑型物体，以及强有力的支持理论工作的三维MHD模拟吸积流的克尔度量的旋转黑洞。
2009-03-10 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
Measuring the Innermost Stable Circular Orbits of Supermassive Black Holes
本文提出了一种测量超大质量黑洞的倾斜角（i）、最内层稳定圆轨道（ISCO）和自旋的新方法--g分布法。g-分布方法使用的相对论铁线的能量变化的测量所发射的吸积盘的超大质量黑洞由于微透镜的恒星在前景星系相对于g-分布的变化预测从微透镜焦散计算。我们将该方法应用于引力透镜类星体RX J1131-1231（z_s=0.658，z_l=0.295），QJ 0158-4325（z_s=1.294，z_l=0.317）和SDSS 1004+4112（z_s=1.734，z_l=0.68）。对于RX J1131-1231，我们的初步结果表明，r_ISCO<8.5引力半径（r_g），i > 76度。我们检测到两个移动Fe线，在几个观察，在我们的数值模拟焦散交叉预测。目前RX J1131-1231的Δ E分布是稀疏采样的，但对RX J1131-1231和其他透镜类星体的进一步X射线监测将提供对遥远类星体的黑洞的倾斜角、ISCO半径和自旋的改进约束。
2017-02-01 astro-ph.HE
Messung der Masse des Schwarzen Loches in LMC X-3 (Measuring the mass of the black hole in LMC X-3)
由于它的高质量，X射线双星系统LMC X-3是一个拥有黑洞的双星系统的候选者。这项工作的目标是确定这个黑洞的质量和系统的轨道倾角。因此，分析了2007年10月20日至2013年12月13日期间在智利拉西拉的MPI/ESO 2.2米望远镜的GROND仪器记录的数据。由Edward L.利用Robinson方法对双星系统的黑洞质量和轨道倾角进行了描述和反演。黑洞的质量被确定为（$7.15\pm0.65$）太阳质量，倾角为（$68^{+2}_{-3}$）度。由这两个量可以估计LMC X-3中黑洞的自转，并推广X射线双星中黑洞的质量分布。
2020-11-02 astro-ph.HE astro-ph.SR
Measuring Black Hole Spin via the X-ray Continuum Fitting Method: Beyond the Thermal Dominant State
所有先前通过X射线连续拟合方法测量恒星质量黑洞自旋的工作都依赖于使用在热主导态下获得的弱康普顿化光谱。使用自洽康普顿化模型，我们表明，可以分析光谱，表现出强大的幂律分量，并获得的值的内部磁盘半径，因此自旋，这是一致的热主导状态中获得的。具体地说，我们分析了两个黑洞瞬变，H 1743 -322和XTE J 1550 -564的许多RXTE光谱，我们证明，吸积盘的内边缘的半径保持恒定，在百分之几的康普顿化分量的强度增加一个数量级，即，因为被散射的热种子光子的分数接近25%。我们得出结论，连续拟合方法可以应用于比以前认为可能的更广泛的数据体，以及从未观察到进入热主导状态的源（例如，Cyg X-1）。
2009-07-27 astro-ph.HE
Measuring the binary black hole mass spectrum with an astrophysically motivated parameterization
引力波探测揭示了一个以前未知的恒星质量黑洞的人口与质量以上$20\, M_{\odot}$。这些观测结果为检验大质量恒星的恒星演化模型提供了新的途径。通过考虑可能决定二元黑洞质谱形状的天体物理过程，我们构建了一个参数化模型来捕获关键的光谱特征，这些光谱特征将引力波数据与理论恒星天体物理学联系起来。特别是，我们模型的脉动对不稳定超新星，这是预计将导致初始质量$100\, M_{\odot}\lesssim M \lesssim 150\, M_{\odot}$的所有恒星形成$\sim 40\, M_{\odot}$黑洞的签名。这将导致黑洞质谱的截止，以及$40\, M_{\odot}$附近的过量黑洞。我们进行了模拟数据的研究，以说明一些恒星物理，可以推断出使用引力波测量的二元黑洞，并证明了几个这样的推论，可能在不久的将来。首先，我们测量最小和最大恒星黑洞质量。其次，我们推断由于对不稳定超新星的峰值的存在。第三，我们测量了黑洞质量比分布。最后，我们展示了如何不充分的模型的黑洞质谱导致有偏见的估计的合并率和振幅的随机引力波背景。
2018-02-27 astro-ph.HE
Measuring the Hubble constant with neutron star black hole mergers
对GW 170817的探测和对它的宿主星系的识别，使得人们能够对哈勃常数进行第一次标准的塞壬测量，其不确定度为$\sim 14\%$。随着更多的中子星探测和红移测量的进行，不确定性将缩小。联合探测的数量和每个事件的光度距离的不确定性将是主要因素。中子星黑洞合并也是先进的LIGO和Virgo的有希望的来源。如果黑洞自旋引起轨道平面的进动，光度距离和轨道倾角之间的简并性被打破，导致更好的距离测量。此外，由于质量较大，中子星黑洞源可以在更远的距离观察到。中子星黑洞也可以发射电磁辐射：根据黑洞的自旋和质量比，中子星可以被潮汐破坏，导致电磁辐射。我们量化的距离不确定性的黑洞的质量，自旋和方向的范围很广，并发现1- $σ$统计不确定性可以达到$\sim 10$的一个因素，优于一个非旋转的二进制中子星合并具有相同的信噪比。更好的距离测量，更大的引力波可探测体积，和潜在的明亮的电磁辐射，意味着旋转的黑洞中子星双星可以是最佳的标准警报源，只要它们的天体物理速率大于$O(10)$ Gpc $^{-3}$ yr $^{-1}$，一个值允许当前的天体物理约束。
2018-06-30 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Invariant characterization of the Kerr spacetime: Locating the horizon and measuring the mass and spin of rotating black holes using curvature invariants
我们提供了一个不变的克尔时空的物理性质的表征。我们引入两个无量纲的不变量，构造出一些已知的曲率不变量，作为探测器的事件视界和ergosurface的克尔黑洞。我们还表明，质量和角动量可以从本地测量的曲率不变量，这在弱场极限可以用来近似的合并黑洞系统的总角动量和质量提取。最后，我们引入了一个无量纲的不变量，给出了一个局部的措施的“克尔性”的时空。
2015-04-13 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Eccentricity Without Measuring Eccentricity: Discriminating Among Stellar Mass Black Hole Binary Formation Channels
我们展示了如何在LISA中的可观测的二进制数的影响，通过其对峰值引力波频率的影响，产生LIGO观测率所需的增强二进制数密度，以及偏心事件的降低信噪比。我们还演示了如何这些影响应该使人们有可能了解的偏心率分布和形成渠道作为频率的函数，即使没有明确的偏心率检测计数的二进制数。我们还提供了偏心双星的信噪比的简化计算方法。
2019-07-04 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Measuring eccentricity in binary black hole inspirals with gravitational waves
当双黑洞在磁场中形成时，可以预期它们的轨道在合并之前通常是圆形的。在星系核和球状星团中，二元黑洞可以动态地形成。最近的研究结果表明，球状星团中的合并$\approx5\%$是三体相互作用的结果。当这些三体相互作用以10 Hz的引力波频率进入高级LIGO波段时，预计会引起显著的轨道偏心率$\gtrsim 0.1$。因此，测量二元黑洞偏心率提供了一种手段，用于确定动态形成是否是产生二元黑洞合并的主要渠道。我们提出了一个框架进行贝叶斯参数估计的引力波观测的黑洞螺旋。使用这个框架，并采用非旋转，inspiral-only EccentricFD波形近似，我们确定的最小可检测的偏心距的事件与质量和距离类似GW 150914。在设计灵敏度，我们发现，目前这一代先进的天文台将是敏感的轨道偏心率的$\gtrsim0.05$在10赫兹的引力波频率，表明现有的探测器可以使用偏心率来区分圆场双星和球状星团三倍。我们比较这一结果的偏心率分布预测，导致从三个黑洞二进制形成通道，表明偏心率的测量可以用来推断人口的二元黑洞的属性。
2018-11-01 astro-ph.HE
The Constant Inner-Disk Radius of LMC X-3: A Basis for Measuring Black Hole Spin
自从X射线天文学诞生以来，几乎每一次X射线任务都观测到了黑洞双星系统LMC X-3。在持久性来源中，LMC X-3是唯一既习惯性软又高度可变的。使用一个完全相对论性的吸积盘模型，我们分析了数百个光谱收集在8个X射线任务，跨越26年。对于391个RXTE光谱的选定样本，我们发现吸积盘的内半径在~ 2%的范围内是恒定的，并且不受源变异的影响。即使考虑到8个X射线任务的集合，我们也发现半径的一致值在~4- 6%之内。我们的结果提供了强有力的证据，存在一个固定的内盘半径。唯一合理的推论是，这个半径与广义相对论最内层稳定圆轨道（ISCO）密切相关。我们的发现为黑洞自旋的测量奠定了坚实的基础。
2010-06-29 astro-ph.HE
Outflow-Driven Transients from the Birth of Binary Black Holes II: Primary-Induced Accretion Transients
讨论了新生双星黑洞的电磁辐射。作为大质量双星演化的结果，由一个主黑洞（BH）和一个次级沃尔夫-拉叶星组成的双星被认为是BBH的祖先系统。我们研究了从BBH的诞生到初级BH的Bondi-Hoyle-Lyttleton吸积提供动力的光学瞬态，在BH-BH合并时，这比引力波信号早发生$\sim1-10$ Gyr。当次级大质量恒星坍缩成黑洞时，它可能会喷射出一小部分外层物质，并可能在主黑洞周围形成一个圆盘，引发强大的圆盘风。这些初级诱导风可导致光学瞬变，其动能为$\sim10^{47}-3\times10^{48}$ erg，喷出物速度为$10^8-10^9\rm~cm~s^{-1}$，持续时间为几天，绝对星等范围约为$-11$至$-14$。这些瞬变的光变曲线和后期光谱与普通超新星的光谱不同，如果这种瞬变的事件率与BBH的合并率相当，那么通过未来的光学瞬变调查可以检测到这种类型的瞬变。本文的重点是从磁盘驱动的瞬态引起的主要BH的排放量，不同于第一篇论文，侧重于风驱动的瞬态潮汐锁定的二级大质量恒星。
2017-11-07 astro-ph.HE
Measuring binary black hole orbital-plane spin orientations
双黑洞自旋是引力波天文学的重要观测量之一。在自旋参数中，它们在轨道平面内的取向，$ϕ_1$，$ϕ_2$和$Δϕ=ϕ_1-ϕ_2$，对于理解双黑洞中自旋轨道共振和合并反冲的普遍性是至关重要的。不幸的是，这些角度是特别难以测量使用当前的探测器，LIGO和处女座。由于旋进二进制的自旋方向不是恒定的，传统的方法是在波形演变中的某个参考阶段测量自旋分量，通常是检测信号的频率达到20 Hz的点。然而，我们发现，这是一个贫穷的选择轨道平面自旋角测量。相反，我们建议在合并附近的固定无量纲时间或频率测量自旋。这导致了对几个引力波事件的$ϕ_1$和$ϕ_2$的显著改进的测量。此外，使用数值相对论注入，我们表明，$Δϕ$也将更好地测量合并附近的更响亮的信号，预计在未来。最后，我们表明，数值相对论代理模型是可靠地测量轨道平面自旋取向的关键，即使在中等信噪比，如$\sim 30-45$。
2022-01-19 astro-ph.HE gr-qc
Thermodynamics of black holes featuring primary scalar hair
该研究针对位移和宇称对称超越霍恩德斯基引力中的原初带电黑洞，用欧几里得方法推导其自由能表达式与第一热力学定律，解决标量场线性时间依赖下的热学量提取问题，并给出热蒸发示例。
2024-11-27 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Measuring the Spin of Black Hole Transient 4U 1543-47 Using Insight-HXMT
本研究利用Insight-HXMT观测数据，通过X射线反射拟合分析4U 1543-47的2021年爆发光谱，估算黑洞自旋与吸积盘倾角，并指出受模型适用范围限制该自旋值或被高估。
2024-06-24 astro-ph.HE
The Role of Interferometric Phase in Measuring Black Hole Photon Rings
Harvard University（哈佛大学）；Jefferson Laboratory, Harvard University（杰斐逊实验室，哈佛大学）
研究通过多环系统干涉响应分析，发现干涉相位对黑洞自转敏感，为测量黑洞参数提供新途径。
2026-07-28 astro-ph.HE
A Determination of the Spin of the Black Hole Primary in LMC X-1
第一颗河外X射线双星LMC X-1于1969年被发现。在20世纪80年代，它的致密主黑洞被确定为第四个动力学黑洞候选者。最近，我们公布了黑洞质量和双星系统轨道倾角的精确值。在这些结果的基础上，我们分析了RXTE获得的53个X射线光谱，并使用其中18个光谱的选定样本，我们确定了黑洞的无量纲自旋参数为a* = 0.92（-0.07，+0.05）。这一结果考虑到了观测和模型参数不确定性的所有来源。这18个X射线光谱的平均值a* 的标准偏差仅为0.02，这些光谱是在几年的时间内获得的。当我们考虑我们完整的53个RXTE光谱样本时，我们发现自旋参数的值有点高，标准偏差也更大。最后，我们表明，我们的结果的基础上RXTE数据证实了我们的分析所选择的X射线光谱获得的XMM-牛顿，BeppoSAX和Ginga任务。
2009-06-29 astro-ph.HE
Measuring Black Hole Spin by the Continuum-Fitting Method: Effect of Deviations from the Novikov-Thorne Disc Model
用热连续拟合方法分析了8个恒星质量黑洞吸积盘的X射线谱，并利用谱拟合估计了黑洞的自旋参数.然而，在这种方法中使用的基本模型估计自旋是诺维科夫和索恩的广义相对论薄盘模型，这是只适用于刀片薄盘。因此，我们预计由于理论模型的不足，自旋的测量值会有误差。我们调查这个问题，通过计算频谱的数值计算模型薄吸积盘周围的黑洞，通过三维广义相对论磁流体动力学（GRMHD）模拟。我们应用连续拟合的方法来估计这些计算的光谱的黑洞自旋和检查如何密切的值匹配的GRMHD模拟中使用的实际自旋。我们发现，在无量纲自旋参数的误差是高达约0.2的非自旋黑洞，依赖于倾斜。对于自旋为0. 7、0. 9和0. 98的黑洞，误差分别高达约0. 1、0. 03和0. 01。这些误差与当前观测不确定性水平所产生的误差相当或更小。此外，我们估计，GRMHD模拟光盘，从这些误差估计得到对应的有效光盘光度约0.4-0.7爱丁顿，和的错误将是较小的光盘光度为0.3爱丁顿或更少，这是在连续拟合方法中使用。因此，我们得出结论，使用诺维科夫-索恩薄盘模型目前并不限制测量黑洞自旋的连续拟合方法的准确性。
2011-02-02 astro-ph.HE
Can isolated binaries form unequal-mass binary black-hole mergers with a high-spin primary black hole?
Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao-Tong University（李政道研究所，上海交通大学）；Center for Astrophysics and Planetary Science, Department of Astronomy, Cornell University（康奈尔大学天文学系天文与行星科学中心）；Institute for Astronomy, School of Physics, Zhejiang University（浙江大学物理学院天体物理研究所）；Center for Cosmology and Computational Astrophysics, Institute for Advanced Study in Physics, Zhejiang University（浙江大学物理高等研究院宇宙学与计算天体物理中心）
该研究探讨孤立双星演化能否产生高自旋主黑洞的不等质量双黑洞并合，提出两种可行路径，指出等级并合并非唯一起源，未来可通过探测自旋约0.7的事件区分两种起源。
2026-09-07 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Measuring a Black Hole's Area Immediately after Merger: A Direct-Wave Test of Hawking's Area Law
University of Cambridge（剑桥大学）；University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）
提出一种引力波方法，利用合并后直接波推断克尔等效视界面积，应用于GW250114，在峰值前3-4.5M的分析得到与克尔残余一致的面积，首次实现直接波面积测量并检验霍金面积定律。
2026-06-04 astro-ph.HE gr-qc
Measuring stellar and black hole masses of tidal disruption events
当恒星被超大质量黑洞潮汐破坏时产生的耀斑有可能作为黑洞质量和恒星质量的诊断。我们提出了一种新的方法，以实现这一潜力的基础上的物理模型的光学/紫外光的生产，其中冲击附近的远心碎片轨道耗散轨道能量，然后从该地区辐射。测量耀斑峰值处的光学/UV光度和色温直接导致两个质量。黑洞的质量主要取决于在峰值亮度时观测到的温度，而被破坏的恒星的质量主要取决于峰值亮度。我们介绍{ \sc TDEmass}，一种方法来推断的黑洞和恒星质量给定这两个输入量。使用{ \sc TDEmass}，我们发现，对于21个测量良好的事件，黑洞质量在$5\times 10^5$和$10^7 M_\odot$之间，初始质量在0.6和$13M_\odot$之间的破裂星。https://github.com/taehoryu/TDEmass.git上提供了一个用于{ \sc TDEmass}的基于{ \sc python}的开源工具。
2020-10-07 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Measuring the polarization content of gravitational waves with strongly lensed binary black hole mergers
其他引力理论预测引力波最多有六种不同的偏振模式。引力波的强引力透镜效应使我们能够通过有效地增加来自同一天体物理源的观测次数来探测这些信号的偏振内容。由于多个观察到的透镜化图像与地球的旋转相结合而导致的透镜化时间延迟允许相对于源位置来定义有效的非共置干涉仪，并且因此利用更多的观察来探测替代偏振振幅。为了测量这些振幅，我们联合适合的图像观测到一个单一的引力波信号模型，考虑到图像放大率，时间延迟，和偏振模式振幅。我们表明，对于某些系统，我们可以进行测量的相对模式振幅透镜事件与两个可检测的图像。
2022-11-02 astro-ph.HE gr-qc
Measuring the Kerr spin parameter of regular black holes from their shadow
在以前的论文中，我们中的一个已经表明，至少在某些情况下，天体物理学黑洞候选者的克尔性质是非常难以测试的，即使在今天无法获得的优秀数据的情况下，当前的技术也无法区分克尔黑洞和巴氏黑洞，尽管这两种背景有很大的差异。在本文中，我们调查的“阴影”附近的超大质量黑洞候选人的检测，不久的将来毫米/亚毫米甚长基线干涉测量实验可以做的工作。更具体地说，我们考虑的测量的克尔自旋参数的Barclay和海沃德定期黑洞从他们的阴影，然后我们比较的结果与估计推断从K $α$铁线和从最里面的稳定的圆形轨道的频率。对于非旋转的黑洞，阴影方法提供了不同的值，因此克尔黑洞假设可能被测试。对于接近极值的物体，所有的方法都给出了非常相似的结果，因此不可能限制克尔解的偏差。目前的工作证实，这是绝对具有挑战性的测试这种指标，即使与未来的设施。然而，探测到一个看起来像快速旋转的克尔黑洞的源，可以对致密物体的性质施加有意义的限制。
2014-01-27 astro-ph.HE gr-qc
Measuring Black Hole Spins through X-ray Reflection Spectroscopy and the Relativistic Precession Model: the case of XTE J1859+226
本文针对XTE J1859+226，利用RXTE存档数据中的23条反射光谱，以relxill和relxillD模型重新测量黑洞自旋，得到约0.987的高自旋值，证实了X射线反射光谱与相对论进动模型两种方法之间存在系统性差异。
2024-01-11 astro-ph.HE
Measuring the properties of nearly extremal black holes with gravitational waves
描述黑洞的性质是引力波观测最重要的科学目标之一。天体物理学证据表明，可能存在接近极端的黑洞（即接近理论上限的自旋），因此可能是用引力波观察到的合并黑洞之一。在本文中，我们探讨如何以及目前的引力波参数估计方法可以测量自旋的快速旋转的黑洞的双星。我们模拟引力波信号的数值相对论波形接近极端，合并黑洞。为了简单起见，我们只关注自旋与轨道角动量平行或反平行的双星。我们发现，恢复孔的近极端的自旋是具有挑战性的。当自旋接近极值并且彼此平行时，所得到的参数估计确实恢复了大的自旋，尽管恢复的自旋幅度仍然显著小于真实的自旋幅度。当自旋接近极值并且彼此反平行时，所得到的参数估计恢复了小的有效自旋，但错误地将各个自旋估计为接近零。我们研究了自旋先验的影响，并认为一个常用的先验（均匀的自旋大小和方向）阻碍了大黑洞自旋的无偏恢复。
2018-08-22 astro-ph.HE gr-qc
Measuring properties of primordial black hole mergers at cosmological distances: effect of higher order modes in gravitational waves
原始黑洞（PBH）可能是在大爆炸后不久由物质超密度坍缩而形成的。人们可以通过观测在高红移$z\gtrsim 30$处合并的PBH双星的引力波（GW）辐射来识别它们的存在，在高红移处天体物理学双星黑洞（BBH）不太可能合并。下一代地面GW探测器，宇宙探测器和爱因斯坦望远镜，将能够观察到总质量为$\mathcal{O}(10-100)~M_{\odot}$的BBH在这样的红移。本文作为arXiv：2108.07276的姊妹论文，重点关注波形建模中高阶模（HoM）对源参数估计的影响，这些高阶模可能对这些高红移BBH是可检测的。我们进行贝叶斯参数估计，以获得测量的不确定性与和没有HoM建模的波形源具有不同的总质量，质量比，轨道倾角和红移观察到的下一代GW探测器网络。我们表明，包括HoMs的波形模型减少了红移和质量的不确定性的两个因素，这取决于确切的源参数。然后，我们讨论了识别PBH与改进的单事件测量的影响，并扩大调查的模型依赖性之间的相对丰度的BBH合并起源于第一恒星和原始BBH合并arXiv：2108.07276所示。
2022-10-06 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Gravitational-wave constraints on the GWTC-2 events by measuring the tidal deformability and the spin-induced quadrupole moment
通过重新分析 GWTC-2 低质量并合事件，利用旋近阶段的潮汐形变率和自旋诱导四极矩提供与模型无关的约束，发现所有事件均符合广义相对论双黑洞波形，不支持奇异致密天体假设。
2025-04-02 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Measuring the Direction and Angular Velocity of a Black Hole Accretion Disk via Lagged Interferometric Covariance
我们表明，干涉测量可以应用于研究不规则的，快速旋转的结构，如预期在湍流吸积流附近的黑洞。具体来说，我们分析了类似的长度，但略有不同的方向的干涉基线之间的滞后协方差。对于一个流看起来接近正面，我们证明了滞后协方差的峰值表示的方向和角速度的排放模式从流。即使对于中度倾斜的流动，协方差也能稳健地估计流动方向，尽管估计的角速度可能存在显着偏差。重要的是，当单独分析时间平均图像时，测量天空中的流动方向是顺时针还是逆时针，打破了吸积盘倾角的简并性。我们探索我们的技术使用三维，广义相对论磁流体动力学（GRMHD）模拟的潜在功效，我们突出了几个基线对的事件视界望远镜（EHT），非常适合这种应用。这些结果表明，EHT可能能够估计人马座A* 附近的发射材料的方向和角速度，并且它们表明旋转流甚至可以用于提高成像能力。
2015-10-10 astro-ph.HE astro-ph.IM
Measuring the star formation rate with gravitational waves from binary black holes
测量宇宙恒星形成的历史对于理解星系的起源和演化至关重要。使用电磁辐射进行测量是非常具有挑战性的：例如，需要大量的建模来将光度转换为质量，并适当地考虑尘埃衰减。在这里，我们展示了如何检测的引力波从吸入的双黑洞提出的第三代探测器可以用来测量恒星形成率（SFR）的大质量恒星的高精度高达红移~10。根据时间延迟模型，根据目前对当地合并率密度的测量，预测的发现率范围为每月约2，310至约56，740人。在30，000次检测的情况下，描述体积SFR的参数可以被约束在百分之几的水平，并且体积合并率可以在z ~ 2处直接测量到3%。给定一个参数化的SFR，双星形成和合并之间的特征延迟时间可以测量到~ 60%。
2021-02-24 astro-ph.HE gr-qc
Mass and effective spin distributions of binary black hole events: Evidence for a population of hierarchical black hole mergers in active galactic nuclei disks
由先进的LIGO/Virgo探测到的合并中的双黑洞（BBH）的起源仍在争论中，这些合并事件的质量和有效自旋（$χ_{\rm eff}$）分布可能会提供线索。在这里，我们分析了GWTC-1和GWTC-2.1 BBH事件，并找到一个主要的质量依赖$χ_{\rm eff}$分布的证据。在$\sim 50M_\odot$的质量以下（以上），典型的是接近零（相对高）的有效自旋。在联合分析的主要质量和$χ_{\rm eff}$分布，我们确定了一个子群的BBH的特点是由一个凹凸状的主要质量分布延伸到$\sim 100M_\odot$和一个相对较高的$χ_{\rm eff}\sim 0.3$，符合预期的$\geq 2$ g合并事件的磁盘活动星系核（AGN）。我们的结果表明活动星系核盘的合并率大约在$1.7~{\rm Gpc}^{-3}{\rm yr}^{-1}$附近。
2021-10-21 astro-ph.HE
The October 2022 flare in OJ 287 and the mass of its primary black hole
University of Turku（图尔库大学）；Jagiellonian University（雅盖隆大学）；Indian Institute of Science Education and Research (IISER) Mohali（印度科学教育研究所（莫哈利））；Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所）；Aryabhatta Research Institute of Observational Sciences (ARIES)（阿耶波多观测科学研究所以）；Nordic Optical Telescope（北欧光学望远镜）；Radio Astronomy Laboratory of Crimean Astrophysical Observatory（克里米亚天体物理台射电天文实验室）；University of the National Education Commission（国家教育委员会大学）
本文通过宽波段观测研究 blazar OJ 287 2022年10月的耀发，确认其为潮汐耀发，结合进动率测得主黑洞质量为(18.35±0.05)×10⁹M☉，验证了双黑洞系统质量的前期测定。
2026-09-07 astro-ph.HE
Measuring the spins of heavy binary black holes
要了解它们的起源，就需要对合并中的各个黑洞的自旋进行精确的测量。虽然以前的研究表明，大部分的自旋信息来自于信号的inspiral部分，但对重双星黑洞系统GW 190521的信息自旋测量表明，合并和环降可以对这种大质量系统的自旋约束做出显着贡献。我们使用一个包含自旋诱导进动和高阶模影响的数值相对论替代波形模型对单个重双星黑洞合并的自旋参数的可测性进行了系统的研究。我们发现GW190521类系统的自旋测量是由信号的合并和衰荡部分驱动的，但测量的不确定性随着系统的总质量而增加。即使对于在中等信噪比下观察到的系统，我们也能够对自旋参数进行有意义的约束，但可测量性取决于系统的精确六维自旋构型。最后，我们发现，在一个给定的参考频率的组件自旋矢量的平面内的投影之间的方位角不能很好地测量我们的模拟配置，即使是高信噪比观察到的信号。
2021-11-16 astro-ph.HE gr-qc
Axial perturbations of black holes with primary scalar hair
本文在退化高阶标量-张量（DHOST）理论中研究带原初标量毛静态黑洞的轴向微扰，构造非共形变换后的新黑洞解，分析有效度规因果结构并通过WKB近似计算拟正规模式。
2025-04-15 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Illumination of the accretion disk in black hole binaries: An extended jet as the primary source of hard X-rays
试图解释黑洞双星的反射光谱的模型通常引用了硬X射线的点状主源。这个光源照亮了吸积盘，并产生了离散（线）和连续反射分量。这项工作的主要目标是调查是否扩展，温和的相对论性喷流，是目前在黑洞双星的硬和硬中间状态是硬X射线源，照亮了吸积盘。我们用蒙特卡罗程序模拟了温和相对论性喷流中的逆康普顿散射过程。来自薄吸积盘的黑体光子被注入喷流的底部，并与向外移动的高能电子相互作用。尽管喷流以相对论性的速度离开吸积盘，我们发现大约有$15-20$ \%的输入软光子被散射回吸积盘。绝大多数康普顿化后的反向散射光子在离黑洞非常近的地方（$h\lesssim 6 r_g$，其中$r_g$是引力半径）逃逸，但在很大的高度范围内也有不可忽略的数量逃逸。在高高度，$h\sim 500-2000\,r_g$，分布迅速下降。高高度截止强烈地依赖于射流在其底部的宽度，并且几乎对光深不敏感。圆盘照明光谱比在不遇到圆盘的方向上逃逸的辐射的直接喷射光谱更柔和。我们的结论是，扩展喷流是反射模型中硬光子的一个很好的候选来源。
2021-01-07 astro-ph.HE
Measuring the mass of the black widow PSR J1555-2908
准确测量中子星的质量是检验双星演化模型和约束中子星状态方程的必要条件。在脉冲星双星没有可测量的后开普勒参数，这需要一个准确的估计双星系统的倾角和伴星的径向速度的其他手段比脉冲星计时。在本文中，我们提出了一种新的方法来测量这种径向速度使用二进制合成代码伊卡洛斯的结果。这种方法依赖于构建一个模型的潮汐扭曲，辐照恒星的光谱，作为一个给定的二进制配置。这种方法被应用到新发现的黑寡妇PSR J1555-2908的光谱。通过模拟光学光谱学和光学光度学，我们发现伴星的径向速度为$397\pm4$ km s $^{-1}$（误差在95\%置信区间引用），以及$>75^{\rm o}$的二元倾角。结合$γ$射线脉动时间信息，这给出了中子星质量为1.67 $^{+0.15}_{-0.09}$ M $_\odot$，伴星质量为0.060 $^{+0.005}_{-0.003}$ M $_\odot$，将PSR J 1555 -2908置于观测到的黑寡妇系统的上限。
2022-02-09 astro-ph.HE astro-ph.SR
Measuring Black Hole Light Echoes with Very Long Baseline Interferometry
本文提出利用总光变曲线与高空间频率干涉信号的相关性来搜寻黑洞光回波，并通过M87类参数模拟验证该方法可直接推断回波延迟周期，为黑洞参数提供独立测量。
2024-10-14 astro-ph.HE
Measuring the Kerr spin parameter of a non-Kerr compact object with the continuum-fitting and the iron line methods
在天体物理学黑洞候选者是广义相对论的克尔黑洞的假设下，连续拟合方法和K $α$铁线的分析是今天唯一能够提供这些物体的自旋参数的相对可靠的估计的可用技术。如果我们放松克尔黑洞假设，我们试图测试黑洞候选者的性质，我们发现，有一个很强的相关性之间的测量自旋和可能偏离克尔解决方案。在自旋参数为$a_*$的克尔时空中发射的辐射的性质确实非常相似，实际上与自旋不同的非克尔物体周围发射的辐射的性质几乎无法区分。在本文中，我解决的问题，无论是测量克尔自旋的连续拟合方法和K $α$铁线分析相同的对象可以用来要求克尔性质的黑洞候选人的情况下，一致的结果。在这项工作中，我考虑了两个非克尔度量，似乎答案确实取决于特定的背景。这两种技术可以提供非常相似的结果（Barclay度量的情况）或显示差异（Johannsen-Psaltis背景）。
2013-08-12 astro-ph.HE gr-qc
Measuring the distance to the black hole candidate X-ray binary MAXI J1348-630 using HI absorption
本文利用澳大利亚平方公里阵列探测器（ASKAP）和MeerKAT测量了黑洞候选X射线双星（XRB）MAXI J1348-630的HI吸收谱。ASKAP HI谱显示MAXI J1348-630的最大负径向速度（相对于当地静止标准）为$-31\pm4$ km s $^{-1}$，而附近几个河外源的叠加谱为$-50\pm4$ km s $^{-1}$。这意味着MAXI J1348-630的最可能距离为$2.2^{+0.5}_{-0.6}$ kpc，切点距离的强上限为$5.3\pm0.1$ kpc。我们的首选距离意味着MAXI J1348-630在其爆发的峰值达到爱丁顿光度的$17\pm10$ %，并且源在爱丁顿光度的$2.5\pm1.5$ %处从软X射线光谱状态过渡到硬X射线光谱状态。MAXI J1348-630的MeerKAT HI光谱（从较旧的低分辨率4k模式获得）与重新合并的ASKAP光谱一致，突出了MeerKAT用于XRB谱线研究的最终能力的潜力。
2020-12-04 astro-ph.HE
Measuring the black hole masses in accreting X-ray binaries by detecting the Doppler orbital motion of their accretion disk wind absorption lines
到目前为止，基本上所有X射线双星中的黑洞质量都是通过观测伴星的速度和光变曲线作为轨道相位的函数而获得的。然而，一个主要的不确定性是对X射线双星轨道倾角的估计。本文建议通过直接测量黑洞的轨道运动来测量X射线双星中的黑洞质量，从而得到伴星与黑洞的质量比。在这种方法中，我们假定吸积盘风随黑洞运动，因此黑洞的轨道运动可以由吸积盘风中产生的吸收线的多普勒速度得到。通过分析GRO J1655-40的Chandra/HETG观测数据，我们验证了该方法的有效性，其中由盘风吸收线的多普勒速度推断的黑洞轨道运动的视线速度为90.8（+-11.3）km/s，与由其先前测量的系统参数预测的结果一致。我们得到GRO J1655-40中的黑洞质量为5.41（+0.98，-0.57）太阳质量，系统倾角为72.0（+7.8，-7.5）度。对该源进行更多轨道相位的额外观测，可以大大改善对其系统参数的估计。然后，我们应用该方法的黑洞X射线的二进制LMC X-3观察与HST/COS附近的轨道相位0.75。我们发现CIV偶极子的盘风吸收线移动到大约50 km/s，这产生了0.6的伴星与黑洞的质量比，假设盘风速度为-400 km/s。覆盖其他轨道相位（特别是0.25）的额外观测对于简化这一假设并直接限制质量比至关重要。这种方法原则上也可应用于任何具有可探测的吸积盘风吸收线特征的吸积致密天体。
2012-01-17 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
The Long Road to Alignment: Measuring Black Hole Spin Orientation with Expanding Gravitational-Wave Datasets
该研究通过模拟多达1500个双黑洞系统，发现利用自旋倾斜分布确定黑洞形成通道存在困难，但积分测量（如倾斜角比例）比模型参数更稳健，建议优先采用。
2025-05-23 astro-ph.HE gr-qc
Measuring fundamental jet properties with multi-wavelength fast timing of the black hole X-ray binary MAXI J1820+070
本文介绍了利用Karl G. Jansky甚大阵列（VLA）、Atacama大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）、甚大望远镜（VLT）、新技术望远镜（NTT）、中子星内部成分探测器（NICER）和XMM-牛顿。我们的数据集在2018-2019年爆发的硬状态期间，在7小时内同时对10个不同的电磁波段（无线电X射线）进行采样。我们观察到的发射是高度可变的，显示出多个快速燃烧的情节。为了表征我们的数据中的变异性，我们实现了互相关和傅立叶分析的组合。我们发现，发射是高度相关的不同波段之间，测量的时间滞后范围从数百毫秒之间的X射线/光学波段之间的无线电/亚毫米波段。我们的傅立叶分析还揭示了，第一次在一个黑洞X射线二进制，不断变化的功率谱形状与电磁频率。通过对这些变化特性进行建模，我们发现MAXI J1820+070发射了一个高度相对论性（$Γ=6.81^{+1.06}_{-1.15}$）和受限（$ϕ=0.45^{+0.13}_{-0.11}$ deg）的喷流，该喷流携带了大量的能量离开系统（相当于$\sim0.6 \, L_{1-100{\rm keV}}$）。此外，我们将约束的射流成分和磁场强度在最里面的喷射基地区。总的来说，这项工作表明，时域分析是一个强大的诊断工具，探测射流物理，在那里我们可以准确地测量射流特性与时域测量单独。
2021-03-24 astro-ph.HE
Measuring black hole spins with x-ray reflection spectroscopy: A GRMHD outlook
Fudan University（复旦大学）；New Uzbekistan University（新乌兹别克斯坦大学）；Ulugh Beg Astronomical Institute（乌鲁伯格天文学研究所）；Eberhard-Karls Universität Tübingen（蒂宾根大学）；Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao-Tong University（上海交通大学李政道研究所）；Shanghai Jiao-Tong University（上海交通大学）；Goethe Universität（法兰克福歌德大学）
本研究通过GRMHD模拟探讨X射线反射光谱测量黑洞自转的准确性，发现传统模型在快速旋转黑洞中表现良好，但复杂模型下需改进反射模型以提高精度。
2025-12-21 astro-ph.HE gr-qc
Measuring Supermassive Black Hole Properties via Gravitational Radiation from Eccentrically Orbiting Stellar Mass Black Hole Binaries
研究利用空基引力波探测器观测绕超大质量黑洞偏心轨道运行的恒星级双黑洞，通过Fisher信息矩阵评估发现偏心率和近心点进动能显著提升对超大质量黑洞质量和轨道半长轴的测量精度。
2023-10-25 astro-ph.HE gr-qc
Effect of primary scalar hair on black hole's strong lensing in Beyond Horndeski Gravity
该研究在超越Horndeski引力框架下，分析带原初标量毛黑洞的强引力透镜性质，结合事件视界望远镜观测数据对标量毛参数给出更精确约束，并发现满足约束的模型存在局域不稳定性。
2025-08-31 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Measuring the nuclear equation of state with neutron star-black hole mergers
本研究提出采用非参数高斯过程先验的核状态方程推断新方法，结合引力波与电磁选择效应模拟发现，O5灵敏度探测器网络可高精度约束中子星半径、最大质量及状态方程关联长度，为核状态方程研究提供新途径。
2024-07-09 astro-ph.HE gr-qc
What's in a binary black hole's mass parameter?
本文研究发现双黑洞质量分布中第二个峰在啁啾质量下显著而在主质量下不显著，归因于质量不对称性，并揭示质量比随啁啾质量变化的潜在趋势。
2023-09-11 astro-ph.HE gr-qc
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
Dark Matter Constraints from the Eccentric Supermassive Black Hole Binary OJ 287
本文利用偏心超大质量双黑洞 OJ 287 的耀发计时数据，通过广义相对论计算约束主黑洞周围可能存在的暗物质尖峰质量，发现其质量小于主黑洞质量的 3%。
2023-04-17 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Thanks for the memory: measuring gravitational-wave memory in the first LIGO/Virgo gravitational-wave transient catalog
引力波记忆是广义相对论的一种强场效应，表现为时空中的永久位移。我们开发了一个贝叶斯框架来检测引力波记忆与先进的LIGO/Virgo探测器网络。我们将此算法应用于LIGO/Virgo的第一个瞬态引力波目录中的10个二元黑洞合并。我们没有发现记忆的证据，这与预期一致。为了估计何时会检测到内存，我们使用目前最好的人口估计构建一个现实的样本的二元黑洞观测LIGO/处女座在设计灵敏度。我们表明，$\mathcal{O}(2000)$二元黑洞观测的合奏可以用来找到明确的证据引力波记忆。我们的结论是，记忆很可能是在早期A+/处女座+时代检测到的。
2019-11-28 astro-ph.HE gr-qc
The maximum mass of a black hole which can tidally disrupt a star: measuring black hole spins with tidal disruption events
本文推导出Hills质量作为黑洞自旋和轨道倾角函数的首个解析通解，发现非赤道面倾角可使最大Hills质量增加最高1.48倍，并利用贝叶斯推断结合该解析解实现了对潮汐撕裂事件中黑洞自旋的保守约束。
2024-02-12 astro-ph.HE gr-qc
