Isotropic Detectable X-ray Counterparts to Gravitational Waves from Neutron Star Binary Mergers
中子星双星合并是强引力波源。有希望的电磁对应物是短伽马射线暴（GRB），但发射是高度准直的。我们认为，短伽玛暴中的长平台辐射在X射线中被合并喷出物散射，产生了通量为100 Mpc的$10^{-13}-10^{-10}$ erg cm $^{-2}$ s $^{-1}$的近各向同性辐射。这可以通过Swift XRT和宽场X射线探测器（如ISS-Lobster，Einstein Probe，eROSITA和WF-MAXI）探测到，红外和光学后续工作需要这些探测器来定位和测量到宿主星系的距离。散射的X射线具有线性偏振，其与喷流方向、X射线亮度和GW偏振相关。平台发射活动也是短GRB 130603 B中检测到的macronova（或kilonova）的天然能量来源，而没有$r$过程放射性。
2015-07-18 astro-ph.HE gr-qc
A Radio Counterpart to a Neutron Star Merger
中子星合并事件GW170817探测到了引力波。对来自同一来源的电磁辐射的探测表明，合并发生在星系NGC 4993的外围，距离地球40兆秒差距。我们报告了在事件发生后16天出现的对应射电源的检测，使我们能够诊断合并的能量学和环境。观测到的射电辐射可以用离轴观察的准直超相对论性喷流或温和相对论性喷出物的茧来解释。在合并后100天内，射电光变曲线将区分这些模型，甚长基线干涉测量法将有能力直接测量碎片的角速度和几何形状。
2017-10-16 astro-ph.HE gr-qc
Radio Counterparts of Compact Binary Mergers detectable in Gravitational Waves: A Simulation for an Optimized Survey
中子星双星和黑洞-中子星双星的合并产生了引力波（GW）发射和具有显著动能的外流。这些外流导致通过同步辐射的无线电发射。我们探索这些同步加速器产生的无线电信号的可探测性的后续观察GW合并事件缺乏检测电磁对应的其他波长。我们的模型无线电光变曲线所产生的（一）次相对论合并喷出物和（二）超相对论喷流。前者在几年的时间尺度上产生无线电残余，后者在喷流方向上产生$γ$射线爆发，并在几周的时间尺度上产生在更宽角度上延伸的射电余辉。基于推导出的光变曲线，我们建议在$1.4$ GHz的优化调查与五个时期分开的对数时间间隔。我们估计的无线电同行的模拟GW合并事件的检测先进的LIGO和处女座由当前和未来的无线电设施。这些GW合并事件的可检测距离可能高达1 Gpc。在$3\cdot 10^{50}$尔格的中等动能和$0.1 {\rm cm^{-3}}$或更大的环并密度的情况下，持久射电残余物的$20$- $60\%$将是可探测的，而具有$10^{48}$尔格动能的孤儿射电余辉的$5$-$20\%$将是可探测的。如果关注可良好定位的GW事件，则检测可能性增加。我们讨论了背景噪声，由于无线电流量的主机星系和假阳性所产生的河外无线电瞬变和可变的活动星系核，我们表明，安静的无线电瞬变天空是非常有利的，当搜索无线电同行。
2016-09-04 astro-ph.HE gr-qc
A light in the dark: searching for electromagnetic counterparts to black hole-black hole mergers in LIGO/Virgo O3 with the Zwicky Transient Facility
活动星系核的吸积盘是引力波观测到的致密天体合并的有利场所。活动星系核内的合并嵌入在重子丰富的高密度环境中，是唯一必须发生电磁（EM）对应物（无论是否可检测）的GW通道。考虑到活动星系核与不寻常的耀斑活动观察到的Zwicky瞬态设施（ZTF），我们描述了一个搜索候选EM对应的二元黑洞（BBH）合并检测LIGO/室女座在O3。在去除可能的误报后，我们发现9个候选对应BBH合并合并O3（7在O3 a，两个O3 b）与$p$值为0.019。基于ZTF的天空覆盖，活动星系核的几何形状和合并的几何形状，我们预计$\approx 3(N_{\rm BBH}/83)(f_{\rm AGN}/0.5)$潜在的可检测的EM对应物从O3，其中$N_{\rm BBH}$是观察到的BBH合并的总数和$f_{\rm AGN}$是起源于活动星系核的分数。为了减少我们的假阳性率，需要进一步模拟活动星系核盘中的爆发和耀斑现象。其中两个事件也与总质量为$> 100M_\odot$的合并有关，如果在活动星系核通道中发生分层（大质量）合并，这是O3的预期速率。在未来的GW观测运行中，候选EM对应物可以更好地受到南部天空覆盖范围以及LIGO/Virgo警报卷中异常AGN耀斑事件的光谱监测的约束。未来一套可靠的活动星系核电磁对应的BBH合并将产生一个独立的手段来测量宇宙膨胀（$H_0$）作为红移的函数。
2022-09-26 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Electromagnetic Counterparts to Massive Black Hole Mergers
在未来的二十年里，预计将打开大门的电磁（EM）和引力波（GW）的签名与大质量黑洞（MBH）的双星走向合并的第一次重合检测。这些探测将通过将这一不断增长的领域扩展到低频GW区域来启动多信使天体物理学的新时代，并将提供对MBH和星系演化的前所未有的理解。它们还将构成宇宙学的全新探测器，并将使独特的引力测试成为可能。这篇生活评论的目的是通过总结在撰写本文时已知的与MBH合并的EM对应方有关的关键发现、物理过程和想法来介绍这一研究主题。我们审查目前的观测证据密切MBH二进制文件，讨论相关的物理过程和时间尺度，并总结可能的EM对应GW的前体，合并，余辉阶段的MBH合并。我们还描述了开放的问题，并讨论在这个充满活力和快节奏的研究领域的未来前景。
2022-05-13 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
Modeling dynamical ejecta from binary neutron star mergers and implications for electromagnetic counterparts
两颗中子星的并合除了发射引力波外，还会产生多种电磁信号。在这项工作中，我们结合了大量的数值相对论模拟不同的群体进行，我们提出了适合的质量，动能，和速度的动态喷出的物质。此外，我们评论喷出物的几何形状和组成，并讨论恒星的个别旋转的影响。导出的拟合可以用来近似的光度和光曲线的千新星（macronovae）和估计的无线电耀斑的主要属性。在GW检测的情况下，当质量的第一估计可用时，二元参数和EM信号之间的这种相关性允许近似可能的EM对应物。经过可能的kilonovae观测，我们的结果也可以用来限制数值相对论模拟所覆盖的参数空间的区域。
2016-12-12 astro-ph.HE gr-qc
Anisotropic mass ejection from black hole-neutron star binaries: Diversity of electromagnetic counterparts
黑洞-中子星双星的合并过程中，当中子星在合并前发生破裂时，可以喷射出质量约为0.01-0.1M_sun的物质。喷出物表现出明显的各向异性，并在一个特定的方向与体积速度约0.2c。这与双中子星合并有很大的不同，后者的喷出物几乎是各向同性的。各向异性喷出物带来了黑洞-中子星双星特有的电磁对应体多样性，如视角依赖性、极化和自行。本文还讨论了黑洞的反冲速度、引力波记忆发射和宇宙线加速等问题。
2013-08-23 astro-ph.HE gr-qc
Towards fidelity and scalability in non-vacuum mergers
本文利用两种不同的广义相对论流体力学（GRHD）分布式自适应网格程序，研究了两种双星中子星基准组态的演化。一个代码，HAD，多年来一直被用来研究合并紧凑的对象二进制文件，而一个新的代码，MHDuet，最近开发的经验与旧的一个以及一些新的功能，可扩展性的改进。因此，我们检查每个的性能，特别关注未来的要求，提取非真空双星的引力波签名。
2020-02-18 gr-qc
What is the Most Promising Electromagnetic Counterpart of a Neutron Star Binary Merger?
双中子星和中子星-黑洞双星的最后螺旋很可能被先进的地面引力波（GW）干涉仪网络探测到。最大限度地从这样的发现中获得科学回报将需要识别和定位电磁（EM）对应物。在这里，我们批判性地评估和比较了几种可能的对应物，包括短持续时间的伽马射线暴（SGRB）、“孤儿”光学和无线电余辉，以及由合并喷出物中合成的重核的放射性衰变驱动的~一天的光学瞬变（“千诺瓦”）。我们评估的承诺，每个对应的四个“基本美德”：可探测性，高分数，可识别性和位置精度。考虑到~ 10 ° sq.的典型误差区域的搜索策略，我们的结论是，SGRB是最有用的，以确认宇宙起源的几个GW事件，并测试与NS合并的关联。然而，对于更雄心勃勃的目标，本地化和获得大样本的GW事件的红移，千新星反而是首选。离轴光学余辉最多可以在所有事件的10%中被探测到，而射电余辉只有在高密度介质中高能相对论喷出物的独特组合中才有希望，即使这样，每个事件也需要数百小时的EVLA时间。我们的主要建议是：（i）全天伽马射线卫星对于时间符合探测和伽马射线触发事件的GW搜索是必不可少的;（ii）LSST应采用1天的节奏跟踪策略，理想情况下每次指向约0.5小时以覆盖GW错误区域（标准的4天节奏和深度将严重限制唯一识别的可能性）;及（iii）无线电搜寻只应集中于相对论的情况，因为这需要观察数个月。
2011-08-30 astro-ph.HE gr-qc
Binary Neutron Star Mergers with Missing Electromagnetic Counterparts as Manifestations of Mirror World
我们认为，大部分的二进制合并，这可能会提供引力波信号可检测的LIGO/室女座，从隐藏的镜像部门出现。除了引力作用，镜像粒子不会与普通观测者发生相互作用，这就是为什么与镜像物质组成的成分合并时，预期不会有伴随引力波的电磁信号。因此，如果宇宙的暗物质预算主要是由镜像粒子贡献的，我们预测，只有大约一个双中子星（中子星-黑洞）合并的10个，可观察到的LIGO/处女座，特别是在相对于视线有利的条件下，可能伴随着提示伽马射线暴和其他电磁信号适合后续观测。LIGO/Virgo在第三次观测运行期间记录的候选事件列表似乎支持我们的预测。
2020-04-02 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Identifying Elusive Electromagnetic Counterparts to Gravitational Wave Mergers: an end-to-end simulation
结合引力波（GW）和电磁（EM）观测紧凑的双星合并应使天体物理过程的详细研究在强场重力制度。GW干涉仪网络在天空中的角分辨率很差，预计它们的EM特征也很微弱。因此，一个具有挑战性的目标将是毫不含糊地确定GW合并的新兴市场对手。我们进行了第一次全面的端到端模拟，重点是：i）GW天空定位，距离测量和体积误差，两个紧凑的二进制人口和四个不同的GW网络，ii）随后的可探测性由一系列多波长望远镜，iii）在可能的天体物理假阳性海洋中合并对应的最终识别。首先，我们发现双中子星（NS）双星合并可以分别被三个（或五个）探测器GW网络探测到最大距离为400 Mpc（或750 Mpc）。NS -黑洞（BH）合并可以检测到1.5的因素进一步。NS-BH合并的天空定位不确定性为50- 170平方米。°的(or 6- 65平方米（摄氏度）分别用于三个（或五个检测器）GW网络。其次，我们量化的光学对应物，可检测到不同大小的望远镜的相对分数。第三，我们提出了五个案例研究，以说明在低和高银河纬度的EM对应的安全识别的挑战的多样性。这是第一次，我们展示了如何结合本地宇宙星系目录构建低延迟GW卷可以帮助解决误报问题。
2012-12-20 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Soft X-ray Extended Emissions of Short Gamma-Ray Bursts as Electromagnetic Counterparts of Compact Binary Mergers; Possible Origin and Detectability
基于致密双星（中子星（NS）-NS或NS-黑洞（BH））并合模型，研究了各向同性能量为10^（50-51）erg、持续时间为10 s ~ 100 s的短伽马射线暴扩展发射（EE）的可能起源.我们分析了黑洞合并后形成的质量约为0.1 M太阳的磁化中微子主导的吸积盘的演化，并通过Blandford-Znajek（BZ）过程估计了相对论外流的能量.我们发现，在观测时间尺度> 30（1+z）s，相对较小的圆盘粘性参数α < 0.01的情况下，可以提取出高达> 10^52 erg的BH旋转能量。这样的BZ功率通过与质量为M ~ 10^-（2-4）M_sun的非相对论性预喷射物质碰撞而消散，并形成温和的相对论性火球。结果表明，在NS-NS并合中，这类火球的耗散光球辐射可能位于软X射线波段（1-10 keV），而在NS-BH并合中，这类火球的耗散光球辐射可能位于BAT波段（15-150 keV），而在M10 ^-4 Msun中，这类火球的耗散光球辐射可能位于软X射线波段（1-10 keV）。在前一种情况下，这样的软EEs可以提供一个很好的机会，在大约6年^-1的时间里，通过软X射线测量设备（如宽场MAXI）同时探测到角分辨率为大约0.1度的引力波。
2014-10-20 astro-ph.HE 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
Astrophysics of Super-massive Black Hole Mergers
我们在这里提出的超大质量黑洞（SMBH）合并的天体物理学表现的主题的最新工作的概述。这是一个传统上由理论工作驱动的领域，但近年来也在观测天文学界引起了极大的兴趣和兴奋。特别是，电磁（EM）对应的SMBH合并提供了检测和表征这些高能事件在宇宙学距离的手段，即使在没有一个基于空间的引力波天文台。除了提供观测SMBH合并的机制外，EM对应物还提供了关于这些非凡事件发生的环境的重要信息，从而告诉我们星系与其中心黑洞共生形成和演化的机制。
2013-07-12 astro-ph.HE gr-qc
Are fast radio bursts the most likely electromagnetic counterpart of neutron star mergers resulting in prompt collapse?
吸合中子星是引力波和电磁波的重要来源。如果BNS的总质量大于一个阈值，黑洞在合并后会迅速膨胀。通过统计研究结合最近的LIGO/室女座约束核状态方程，我们估计，高达$\sim 25\%$的BNS合并可能会导致迅速崩溃。此外，我们发现，大多数模型的BNS质量函数，我们在这里研究预测，大多数的BNS合并的非崩溃有$q\gtrsim 0.8$。质量比为$q \gtrsim 0.8$的BNS坍缩合并可能不会伴随着可检测的千诺瓦或短伽马射线爆发，因为它们释放了可忽略不计的质量，并在残余黑洞上形成了可忽略不计的小吸积盘。我们称这种BNS合并为“孤儿”。然而，最近的研究发现，${10^{41-43}(B_p/10^{12}\rm G)^2 erg\, s^{-1}}$电磁信号可以由合并前几毫秒的磁层相互作用提供动力。此外，储存在孤立的BNS合并残留物的磁层中的能量将在${\mathcal O}(1\ \rm ms)$中辐射出去。通过对初始磁层为偶极的BNS系统的全广义相对论模拟，我们发现黑洞形成后磁层中的能量为$E_B \sim 10^{39-41} (B_p/10^{12}\rm G)^2$ erg。正如先前的研究所发现的，$E_B$在1毫秒内的辐射$\sim 1\%$与合并前磁层光度相匹配。这些磁层信号没有被发射，其持续时间和功率与非重复的快速射电暴（FRB）一致。这些结果结合我们的统计研究表…
2019-08-02 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Black hole-neutron star mergers are unlikely multi-messenger sources
LIGO/Virgo/Kagra（LVK）合作通过引力波（GW）发射探测黑洞-中子星（BH-NS）合并的承诺最近已经实现，探测到了GW 200105和GW 200115。BH-NS双星的合并特别令人兴奋的是它们的多信使潜力，因为GW检测可以通过电磁（EM）对应物（千诺瓦，伽马射线暴，余辉），可以揭示关于NS状态方程（EOS）和BH自旋性质的重要信息。我们进行了统计研究的双星，演变形成一个BH-NS二进制和计算合并事件，可以遵循EM对应的速率。我们发现，$\gtrsim 50\%$的合并可以导致EM对应物的情况下，黑洞出生高自旋（$χ_{\rm BH}\gtrsim 0.7$），而这一部分不超过约$30\%$刚性NS EOS和几个百分点的软NS EOS低自旋黑洞（$χ_{\rm BH}\lesssim 0.2$），这表明高比率的EM对应物的BH-NS将提供支持高出生BH自旋。然而，可能性的BH出生与近最大的自旋和NS的内部结构是由一个僵硬的EOS是不利的，目前LVK的限制。考虑到这些值只代表一个上限，以观察一个EM对应由于目前的观测限制，如在亮度灵敏度和天空定位，BH-NS合并是不太可能的多信使来源。
2021-11-22 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Low Lorentz Factor Jets from Compact Stellar Mergers - Candidate Electromagnetic Counterparts to Gravitational Wave Sources
短伽玛射线暴（GRB）被认为是由中子星（NS）或中子星与黑洞（BH）合并的相对论喷流产生的。如果来自致密恒星合并的喷流的洛伦兹因子$Γ$遵循与其他高能天体物理现象（例如耀变体，AGN）观察到的相似的幂律分布，那么喷流的总体将由低$Γ$流出主导。这些喷流不会产生瞬发伽马射线，但当它们与周围介质碰撞时，喷流能量将作为X射线/光学/无线电瞬变释放。使用Monte Carlo模拟，我们研究这样的瞬态的属性。如果喷流$Γ$遵循指数$-1.75$的幂律分布，则合并喷流$<300~$ Mpc的大约$78\%$会导致失败的伽玛暴。来自失效伽玛暴的X射线/光学瞬变将具有其特征的广泛分布：光变曲线峰值$t_p\sim0.1-10~$在合并后数天;通量峰值为X射线$10^{-6}{\rm~mJy}\lesssim~F_x\lesssim10^{-2}~$ mJy;光通量峰值为$14\lesssim~m_g\lesssim22$。X射线瞬变可以通过Swift XRT探测到，光学瞬变的$\sim85\%$可以通过具有极限星等$m_g \gtrsim 21$的望远镜探测到，因为天空中的源定位良好。X射线/光学瞬变之后是无线电瞬变，峰值时间集中在$t_p\sim10~$天附近，峰值通量为10 GHz时的$\sim~10-100~$ mJy和150 MHz时的$\sim~0.1~$ mJy。通过考虑LIGO/Vi…
2016-07-22 astro-ph.HE gr-qc
Capturing the electromagnetic counterparts of binary neutron star mergers through low latency gravitational wave triggers
我们研究了联合低延迟引力波（GW）探测和瞬发电磁波（EM）跟踪观测合并双星中子星（BNS）的前景。对于BNS合并与短持续时间的伽马射线暴（SGRBs），我们第一次评估的可行性快速EM后续行动，以捕捉即时排放，早期发动机活动或揭示任何潜在的副产品，如磁星或快速射电暴。为了实现我们的目标，我们首先模拟人口的合并BNS使用现实的源参数分布，并估计在合并前的不同时间的可检测性和定位效率。然后，我们使用一系列已签订GW后续协议的设施，从低频无线电到高能$γ$ -射线，来评估及时跟进的前景。我们量化我们的评估使用观测SGRB通量数据外推到先进的GW干涉探测器LIGO和处女座的地平线距离内，并立即在二进制合并后的提示阶段。我们的研究结果表明，虽然具有挑战性，但突破性的多信使科学是可能的，EM后续设施具有快速响应和广泛的视野。我们证明了抓住SGRB的瞬发阶段（$<$ 5 s）的机会，可以通过加快GW观测站和EM后续设施的检测管道来增强。我们进一步表明，除了澳大利亚仪器的最佳探测器网络可能会提高角分辨率的两个因素，从而大大有助于GW-EM多信使天文学。
2016-03-04 astro-ph.HE gr-qc
Electromagnetic Counterparts to Black Hole Mergers Detected by LIGO
恒星质量黑洞（BH）的合并，如LIGO观测到的GW 150914，预计不会有电磁对应物。然而，费米GBM探测器在引力波（GW）信号GW 150914后0.4秒识别出伽马射线瞬变，并具有一致的天空定位。我表明，这两个信号可能是相关的，如果由LIGO检测到的BH二进制起源于两个块在一个哑铃形配置，形成时，一个快速旋转的大质量恒星的核心崩溃。在这种情况下，BH双星合并之后是一个伽马射线暴（GRB），它来自于残留BH周围的吸积流。未来对伽玛射线暴余辉的探测可以用来确定源的红移和精确定位。一群具有GRB红移的标准GW塞壬将为精确测量宇宙学距离作为红移的函数提供一种新的方法。
2016-02-22 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.SR
Upscattered Cocoon Emission in Short Gamma-ray Bursts as High-energy Gamma-ray Counterparts to Gravitational Waves
我们研究了短伽马射线暴（SGRB）的长时间发动机活动，例如扩展和/或平台排放，作为高能伽马射线对应物的引力波（GW）。双星合并导致相对论喷流和合并喷出物与$r$过程的核合成，这是观察到的SGRB和kilonovae/macronovae分别。长期的相对论喷流可能是由合并残留物发射的，这在一些SGRB的X射线光变曲线中得到了暗示。延长的射流可以在射流-喷出物相互作用形成的茧的半径内耗散它们的动能。然后茧提供种子光子给在耗散区加速的非热电子，通过逆康普顿散射过程产生高能伽马射线。我们数值计算了高能γ射线谱在这样一个系统中使用一个区域和稳态近似，并表明，GeV-TeV的γ射线产生的持续时间为$10^2-10^5$秒。它们可以通过{ \it Fermi}/LAT或CTA作为GW的伽马射线对应物来检测。
2019-12-02 astro-ph.HE gr-qc
From $γ$ to Radio - The Electromagnetic Counterpart of GW 170817
第一颗中子星合并产生的引力波GW 170817伴随着多波长的电磁波，从$γ$射线到无线电。伴随而来的伽马射线，似乎首先证实了合并与短伽马射线暴（sGRB）的联系。通常的解释是，我们看到的是离轴的sGRB喷流的发射。然而，对亚发光的$γ$射线和奇特的射电余辉的更仔细的检查与这个简单的解释不一致。在这里，我们提出了三维和二维数值模拟的结果，遵循流体动力学和排放的流出从中子星合并从其喷射和它的减速由环合并介质。我们的研究结果表明，$γ$射线，X射线和射电观测的整个集合可以解释从一个温和的相对论性茧材料（洛伦兹因子$\sim$ 2-5），而形成的射流传播通过在合并过程中喷出的材料的排放。$γ$ -射线是当茧从吞噬喷出物中脱离出来时产生的，而余辉是由茧物质与星际介质相互作用产生的。强的早期紫外/光信号可能是洛伦兹增强的macronova/kilonova。喷流本身的命运目前尚不清楚，但我们的全电磁模型定义了一条解决成功和窒息喷流场景之间的路径，输出图像大小，形态，观察到的时间依赖性偏振和从无线电到X射线的光曲线行为的耦合预测。这些模型的预测能力将被证明是解释这一前所未有的事件正在进行的多方面观察的关键。
2018-03-20 astro-ph.HE gr-qc
Understanding possible electromagnetic counterparts to loud gravitational wave events: Binary black hole effects on electromagnetic fields
双黑洞系统的动力学除了产生巨大的引力波（GW）外，还可以通过影响其附近等离子体和电磁场的行为来诱导电磁（EM）辐射的发射。我们在这里研究电磁场是如何通过合并的一对轨道黑洞的影响。特别是，我们展示了如何二进制的动态诱导可能的电磁感应发射的变化，以及在后期合并和合并时期的电磁场的增强。这些随时间变化的特征可能会在产生可探测辐射的过程中留下印记，并可用于探测引力波的电磁对应物。
2009-11-19 astro-ph.HE gr-qc
Triples as Links between Binary Black Hole Mergers, their Electromagnetic Counterparts, and Galactic Black Holes
University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；Mani L. Bhaumik Institute for Theoretical Physics（马尼·L·布奥米克理论物理研究所）；Institute of Science and Technology Austria (ISTA)（奥地利科学技术研究院）；Columbia University（哥伦比亚大学）；Princeton University（普林斯顿大学）
本文提出含遥远第三体的黑洞双星并合通道，通过引力波反冲后的三体相互作用统一解释电磁对应体、LMXB、Gaia宽距黑洞系统和孤立黑洞。
2025-10-03 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Possible role of magnetic reconnection in the electromagnetic counterpart of binary black hole merger
我们提出了一个定性的方案来解释的引力波事件GW 150914的直接测量的激光干涉仪引力波天文台（LIGO）-处女座合作和硬$X$ -射线瞬变检测费米-伽马射线暴监视器（GBM）$0.4$秒后的争论之间的关联。在一个双星系统中，两个引力坍缩的物体带有不为零的电荷，在合并过程中发生的两个磁层的补偿，通过磁重联，产生了一个高度准直的相对论流出，变得光学薄，并在GBM视场中闪耀。我们建议，这一过程应被视为一个共同的在未来的联合引力/电磁探测，在中子星-中子星合并事件的情况下，可能会导致可检测的$X$ -或$γ$ -射线的前兆，或瞬态与，引力爆发。
2018-04-10 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
The heavier the better: how to constrain mass ratios and spins of high-mass neutron-star mergers
第一个双中子星合并事件，GW 170817，以及它明亮的电磁对应物提供了大量的信息。相比之下，第二个事件，GW 190425，与$M_{\rm tot}=3.4^{+0.3}_{-0.1}\,M_{\odot}$和缺乏电磁对应物，几乎没有提高我们对中子星物理学的理解。虽然GW 190425与合并导致迅速坍缩成黑洞和几乎没有喷射物质为对应物提供动力的情况是兼容的，但确定双星的质量比和有效自旋$\tildeχ$仍然很困难。这是因为引力波形还不能很好地约束双星的分量自旋。然而，由于GW 190425的质量明显大于非旋转中子星的最大质量$M_{_{\rm TOV}}$，质量比$q$不能太小，因为较重的恒星在引力上不稳定。利用普适关系和大量的状态方程，我们提供了在$(\tildeχ,q)$平面上的限制GW190425，即：$q_{\rm min} \geq 0.38$和$ \tildeχ_{\rm max}\leq 0.20$，假设$M_\mathrm{tot} \simeq 3.4\, M_\odot$。最后，我们展示了未来的观测高质量的二进制可以提供一个下限的$M_{_{\rm TOV}}$。
2020-05-11 astro-ph.HE gr-qc
Search for strongly lensed counterpart images of binary black hole mergers in the first two LIGO observing runs
强大的引力透镜可以产生同一个引力波信号的多个图像，每个图像到达不同的时间和不同的放大率。以前的工作已经探索了透镜对是否存在于已知的高重要性事件中，但没有发现任何证据。然而，这些事件的较弱对应物存在于数据中的可能性仍然存在，未被先前的搜索恢复。我们进行了有针对性的搜索，专门寻找已知二元黑洞（BBH）观测的亚阈值透镜图像。我们恢复了与Venumadhav等人（2019）首次报告的三个额外事件相匹配的候选者，但没有发现额外BBH事件的证据。我们也没有发现任何证据表明Venumadhav等人的观测是透镜对应的。我们演示了这种类型的对应搜索如何约束关于整个源和透镜群的假设，并且我们排除了非常高置信度的极端假设，即所有重BBH探测实际上都是具有高红移的透镜系统，其内在质量<15 Msun。
2020-10-14 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Exact Mass Conservation in Binary Neutron Star Merger Simulations
Theoretisch-Physikalisches Institut, Friedrich-Schiller-Universität Jena（耶拿弗里德里希·席勒大学理论物理研究所）；Institute for Gravitation and the Cosmos, The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学引力与宇宙学研究所）；Department of Physics, The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学物理系）；Department of Astronomy & Astrophysics, The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学天文学与天体物理学系）；Institute for Advanced Study, Princeton（普林斯顿高等研究院）
针对双中子星并合模拟中真空区域处理导致的重子质量不守恒问题，提出一种通过局部重新缩放大气密度并结合低阶通量校正的算法，实现质量与电子数精确守恒，并验证其在多轨道并合及后并合阶段的有效性。
2026-05-28 astro-ph.HE gr-qc
Searching for Gravitational-Wave Counterparts using the Transiting Exoplanet Survey Satellite
本研究利用TESS宽视场优势，搜索引力波对应体，在O3数据中未发现明显信号，并通过模拟评估其在O4中的千新星发现潜力，同时探讨了限制双黑洞电磁辐射及快速排除天区的作用。
2023-02-09 astro-ph.HE gr-qc
Resolving the fastest ejecta from binary Neutron Star mergers: implications for electromagnetic counterparts
我们研究了在基于网格的流体动力学模拟中，空间分辨率对中子星合并初始质量喷射的影响。具有大于$\sim 0.6$ c的速度的动态喷出物的子集可以在$\sim$ hr时间尺度上产生千诺瓦的紫外前体，并且有助于长达数年的非热余辉。先前的工作发现，当使用基于粒子或基于网格的流体动力学方法时，这种快速喷出物的数量不同，数量级为一到两个数量级。在这里，我们进行了一个数值实验，模型合并作为一个轴对称碰撞在一个共同旋转的框架，占牛顿自引力，惯性力，和引力波损失。较低的计算成本使我们能够达到高达$4$ m或恒星半径的$\sim 3\times 10^{-4}$的空间分辨率。我们发现，快速喷出物生产收敛到$10\%$内的细胞大小为$20$ m。这表明，在现有的网格合并模拟中发现的快速喷出物数量不太可能增加到所需的水平，以匹配基于粒子的结果后，进一步提高分辨率。由此产生的中子动力前体原则上可探测到距离$\lesssim 200$ Mpc与即将到来的设施。我们还发现，在自由落体的速度，偏心合并相关的迎面碰撞，产生快速和缓慢的喷出物数量的顺序$10^{-2}M_\odot$，与kilonova签名不同的准圆形合并。
2021-08-18 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
A First Search for Prompt Radio Emission from a Gravitational-Wave Event
对中子星合并双星GW 170817的多信使观测发现了多种电磁对应物，包括明确的千诺瓦，短伽马射线暴和晚期射电喷流。除了这些对应物，紧凑的二进制合并还预测伴随着迅速的低频无线电发射。成功观测瞬发射电对应物将是非常有价值的，但由于引力波和瞬发电磁信号之间的短暂延迟以及引力波源的定位不良，这使得观测变得困难。在这里，我们提出了第一次搜索提示无线电发射伴随着引力波事件，针对先进的LIGO和处女座引力波天文台在其第二次（O2）观测运行期间检测到的二元黑洞合并GW 170104。利用欧文斯谷射电天文台长波阵列（OVRO-LWA），我们在GW 170104附近的$\sim900\,\mathrm{deg}^2$区域搜索了一个约1小时内的瞬态射电辐射，得到了$2.5\times10^{41}\,\mathrm{erg}\,\mathrm{s}^{-1}$在27-84 MHz之间的等效各向同性光度的上限。我们还讨论了在高级LIGO和Virgo即将进行的O3观测运行中以双星中子星合并为目标的计划。
2019-03-15 astro-ph.HE gr-qc
Neutron Star Merger Remnants
双中子星合并观测是一种独特的方式，限制在极端的基础物理和天体物理学。引力波事件及其电磁对应物的解释主要依赖于合并残余物的广义相对论模型。定量模型只能通过3+1维的数值相对论模拟来获得，包括核物质、电磁和弱相互作用的详细输入物理。本审查总结了目前对合并残余物的理解，重点是与多信使观测有关的一些方面。
2020-10-25 astro-ph.HE gr-qc
The potential role of binary neutron star merger afterglows in multimessenger cosmology
双中子星合并提供了一个新的和独立的手段来测量哈勃常数$H_0$相结合的引力波推断的源光度的距离和它的红移从电磁跟踪。这种方法受到引力波信号中系统距离和轨道倾角之间的内禀简并的限制。观察到的余辉对应合并可以进一步限制倾斜角，允许这种简并被部分解除，并改善$H_0$的测量。在双星合并的中子星GW 170817的情况下，余辉光曲线和图像建模，从而允许改善$H_0$测量的3倍。然而，系统地获取余辉数据远未得到保证。事实上，尽管每一个都能让$H_0$的精确度有一个飞跃，但在即将到来的多信使战役中，这些余辉对应物应该是罕见的。我们结合模型的发射和检测的引力波和电磁辐射从二进制中子星合并现实的人口模型和余辉倾角的限制估计。使用这些模型，我们量化如何快速$H_0$将被连续的多信使事件与无余辉。我们发现，由于它的稀有性，虽然它大大细化角度估计，余辉对应物不应该显着有助于测量的$H_0$在长期运行。
2022-01-26 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
ESO Expanding Horizons White Paper: Electromagnetic counterparts of massive BH mergers with LISA
LISA将通过探测大规模黑洞合并的电磁对应体，推动引力波天文学的新发展。
2025-12-23 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.IM
Can an Off-axis Gamma-Ray Burst Jet in GW170817 Explain All the Electromagnetic Counterparts?
在GW 170817中首次发现了来自两颗中子星（NS）合并的引力波，以及各种电磁（EM）对应物。为了对NS合并产生的相对论喷流进行约束，我们计算了（1）离轴喷流产生的短伽马射线暴sGRB 170817 A，（2）喷流驱动茧产生的光红外macronova（或kilonova），特别是蓝色macronova，以及（3）喷流与星际介质相互作用产生的X射线和无线电余辉中的EM信号。我们发现，一个典型的sGRB喷流与这些意见是一致的，有一个参数空间，以解释所有的意见，在一个统一的方式与各向同性的能量$\sim 10^{51}$ - $10^{52}$ erg，开角$\sim 20^{\circ}$，和视角$\sim 30^{\circ}$。离轴发射比点源的情况下更少去波束，因为视角与开度角相当。我们还分析表明，射流能量加速合并喷出物的一个公平的分数，以亚相对论速度$\sim 0.3$ - $0.4$ c作为茧在很宽的参数范围内。环境密度可能是低的$\sim 10^{-3}$ - $10^{-6}$ cm $^{-3}$，这可以通过未来对射电耀斑和X射线残留的观测来检验。
2018-04-08 astro-ph.HE gr-qc
Dissecting the properties of neutron star - black hole mergers originating in dense star clusters
对中子星-黑洞合并过程中发射的引力波及其电磁对应物的探测将提供有关恒星演化核物质和广义相对论的丰富信息。虽然关于中子星-黑洞双星孤立形成的理论框架已经很好地建立起来，但对于那些通过动力学相互作用形成的双星，这一图景受到了松散的限制。在这里，我们使用N体模拟表明，合并形成的球状和核集群可以显示独特的标志相比，孤立的合并，即更大的质量，更重的黑洞，并倾向于没有相关的电磁对应物。这些特征可以成为解释即将出现的观测结果的有用工具。在本地宇宙中，由动力学合并发出的引力波可以被在分赫兹频段敏感的探测器解开，而那些发生在仙女座星系团和室女星系团的距离范围内的引力波可以被像LISA这样的低频探测器探测到。
2020-03-06 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Pre-Merger Localization of Gravitational-Wave Standard Sirens With LISA I: Harmonic Mode Decomposition
随着LISA观测到超大质量黑洞（SMBH）双星的逐渐螺旋，实时定位误差（天空位置和距离）的不断改善可以极大地帮助识别与合并相关的任何即时电磁对应物。我们开发了一种新的方法，基于傅立叶分解的时间依赖性，LISA调制的引力波信号，研究这个复杂的问题。该方法比标准的蒙特卡罗模拟快几个数量级。通过测量潜在的LISA源的参数空间，我们发现，与SMBH双星合并对应的总质量为10^5-10^7 M_Sun，红移z<3的双星，通常可以在合并前几小时到几周被定位在天文仪器的视场内（~deg^2）。这将允许在合并过程中有针对性地搜索可变的电磁对应物，以及监测最具能量的合并阶段。从这些引力波标准警报的电磁对应物的识别中，将出现一系列丰富的天体物理学和宇宙学应用。
2007-06-17 astro-ph gr-qc
Pre-Merger Localization of Gravitational-Wave Standard Sirens With LISA: Triggered Search for an Electromagnetic Counterpart
LISA观测到的超大质量黑洞双星合并的电磁（EM）对应物可以在合并前约10度^2小时到数周内被定位在天文仪器的视场内。任何即时EM对应物与引力定时合并的时间重合可能提供了识别唯一宿主星系的最佳机会。我们讨论了搜索即时EM同行所带来的挑战，并提出了新的观察策略来解决这些问题。特别是，我们讨论的大小和形状演变的LISA定位误差椭圆的天空，并量化的要求，专门的EM调查的区域合并之前。一个被触发的EM对应搜索活动将需要监控一个几平方度的区域。例如，它可以瞄准光学波段中2 - 4 -27等的变化，这相当于z=1-2时10^6-10^7 Msun BH的主要LISA源爱丁顿光度的1-10%，时间尺度为分钟到小时，这是双星在过去2-4周的轨道时间尺度。任何可变EM信号的周期与10-1000个周期内的准周期重力波形的互相关可以帮助检测。或者，EM搜索可以检测伴随聚结的瞬态信号。我们强调的光子和引力子从同一宇宙源的到达时间的差异的测量作为一个有价值的独立测试的质量性质的重力，并可能违反洛伦兹不变性的重力部门。
2007-12-07 astro-ph gr-qc
Rates of Short-GRB afterglows in association with Binary Neutron Star mergers
假设所有的双中子星合并产生短伽玛射线暴（SGRB），我们结合合并率的双中子星（BNS）的人口合成研究，先进的引力波（GW）干涉仪网络的灵敏度，并在各个波段的电磁（EM）设施，计算在这些波段的相关余辉的检测率。使用从GWs测量的倾斜角作为视角的代理，并假设3至30度之间的均匀分布的喷射开口角，我们使用开放访问的余辉流体动力学包BoxFit的X射线，光学和无线电波段生成对应物的光变曲线。对于不同的EM探测器，我们通过施加适当的检测阈值来获得在这三个波段中可检测到的EM对应物的分数。与由先进的GW干涉仪的五（三）探测器网络检测到的BNS合并相关联，假设BNS合并率为$0.6-774{\rm Gpc}^{-3}{\rm yr}^{-1}$ ~ \citep{dominik2012double}，我们发现余辉检测率（每年）分别为$0.04-53$（$0.02-27$），$0.03-36$（$0.01-19$）和$0.04-47$（$0.02-25$）。我们的比率代表了给定BNS比率的最大可能检测，因为我们忽略了EM随访观察中的节奏和视野的影响。
2018-03-17 astro-ph.HE gr-qc
Signatures of deconfined quark phases in binary neutron star mergers
本文研究了双中子星（BNS）并合中夸克的解除禁闭相变。我们采用一种新的有限温度组分依赖状态方程（EOS），考虑强子与退禁闭夸克之间的一级相变，对BNS并合进行了数值相对论模拟。由于相变导致的状态方程的软化导致合并残余物更紧凑，并在更早的时间坍缩成黑洞（BH）。相变是印在合并后的引力波（GW）信号的持续时间，振幅和峰值频率。然而，这种印记只有在有足够长的残留物的双星中才能检测到。此外，相变不会导致合并后GW峰值频率的准普遍关系的显着偏差。我们还研究了相变对动力学喷出物，剩余吸积盘质量，r-过程核合成产量和相关的电磁（EM）同行的影响。虽然在纯强子模型和具有相变的模型之间存在EM对应物和核合成产额的差异，但这些差异主要归因于两者之间的残余坍缩时间的差异。一个例外是非热余辉所造成的相互作用的最快的组件的动态喷出物和星际介质，这是有系统地推动与相变作为一个结果，他们的经验更加激烈的合并。
2021-10-07 astro-ph.HE gr-qc
Prompt Electromagnetic Transients from Binary Black Hole Mergers
二进制黑洞（BBH）合并提供了一个主要来源，目前和未来的干涉GW天文台。大规模的BBH合并可能经常发生在等离子体丰富的环境中，导致传统天文设施可观察到的并发电磁（EM）信号的令人兴奋的可能性。然而，关于产生这种对应方的许多关键问题仍然没有答案。我们探索的机制，可能会驱动EM同行磁流体动力学模拟治疗一系列的情况下，涉及等质量的黑洞双星浸没在一个最初均匀的流体与均匀的，轨道对齐的磁场。我们发现，坡印廷光度的时间发展，这可能会驱动喷流样的排放，是相对不敏感的方面的初始配置。特别地，在初始值的显著范围内，中心磁场强度被气流有效地调节以产生$10^{45}-10^{46} ρ_{-13} M_8^2 \, {\rm erg}\,{\rm s}^{-1}$的坡印廷光度，BBH质量缩放到$M_8 \equiv M/(10^8 M_{\odot})$和环境密度$ρ_{-13} \equiv ρ/(10^{-13} \, {\rm g} \, {\rm cm}^{-3})$。我们还计算了直接等离子体同步辐射处理通过测地线光线追迹。尽管透镜效应和动力学，我们发现所观察到的同步辐射通量变化不大导致合并。
2018-01-16 astro-ph.HE gr-qc
Models of Kilonova/macronova emission from black hole-neutron star mergers
黑洞-中子星合并是地面探测器有希望的引力波源之一，而黑洞-中子星合并产生的引力波有望在未来几年内被探测到。同时探测电磁对应物和引力波探测提供了关于合并事件的丰富信息。在黑洞-中子星合并可能的电磁对应物中，由放射性r过程核衰变提供能量的辐射，所谓的kilonova/macronova，是后续观测的最佳目标之一。基于最近进行的相对论数值模拟，我们推导出了一般黑洞-中子星合并中喷出物的质量和速度的拟合公式。我们结合这些拟合公式与一个新的半解析模型的黑洞-中子星kilonova/macronova光变曲线再现辐射传输模拟的结果。具体地说，半解析模型再现了~1 mag范围内辐射传输模拟得到的各带星等的结果。利用该半解析模型，我们发现在400 Mpc时，kilonova/macronova在小啁啾质量和高黑洞自旋的情况下亮度为22-24 mag，在大啁啾质量和低黑洞自旋的情况下亮度大于28 mag。以GRB 130603 B为例，我们证明了黑洞-中子星的并合是一个快速旋转的黑洞和一个大的中子星半径。
2016-09-02 astro-ph.HE gr-qc
Eccentricity as a signature of hierarchical subsolar-mass mergers in collapsar disks
California Institute of Technology（加州理工学院）；Cornell University（康奈尔大学）
通过数值相对论模拟，研究坍缩星吸积盘内碎片层级并合产生的引力波信号，发现最终并合可产生高达约0.6的初始偏心率，且部分偏心率（约0.1）可存活至最终中子星-黑洞并合，为层级形成场景提供强指示。
2026-05-27 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational recoil from binary black hole mergers in scalar field clouds
在真空中，两个黑洞合并后的最后一个黑洞的引力反冲完全取决于合并中的黑洞的质量比和自旋，以及双星的偏心率。如果存在物质，合并黑洞的吸积可能会显著改变它们的质量和自旋，改变双星的动力学和残余黑洞的引力反冲。本文考虑这种情况。我们研究了将双星浸没在标量场云中对最终黑洞反冲的影响。我们考虑两种类型的配置：一个与非旋转和不等质量的黑洞，第二个与相同的质量和旋转的孔。对于这两种类型，我们调查如何的引力反冲的最终黑洞的变化，因为我们改变的标量场的能量密度。我们发现，合并黑洞对标量场的吸积可能产生深远的影响。对于非旋转的不等质量双星黑洞，反冲一般比真空中的大，质量比为2：1的双星的速度约为1，200 km/s，比真空中的大一个数量级。对于等质量的双星系统，当黑洞自旋与轨道角动量一致时，反冲比真空中的大，对于自旋处于超反冲结构的系统，标量场触发了与真空情况下类似的反冲与入射角的依赖关系，但这种情况下取决于标量场的强度.
2022-09-23 gr-qc
Thermodynamics to infer the astrophysics of binary black hole mergers
本文引入了合并熵指数（$\mathcal{I}_\mathrm{BBH}$），这是一个新的度量广义相对论中任意一般双黑洞合并熵转移效率的参数。我们发现，$\mathcal{I}_\mathrm{BBH}$是有界的渐近最大值和最小值之间。对于LIGO和Virgo探测到的合并的观测种群，我们发现$\mathcal{I}_\mathrm{BBH}$是其理论最大值的$\lesssim30\%$。通过$\mathcal{I}_\mathrm{BBH}$在合并前后的状态之间施加物理上的一致性，我们展示了BRAHMA --一个新的框架来推断引力波探测的性质和天体物理意义。对于GW 190521-迄今为止观察到的最重的确认的二元黑洞合并-我们的框架排除了高质量比，负有效螺旋自旋和电磁对应物的要求。此外，我们的分析提供了一个独立的确认，GW 190521属于一个单独的群体。
2021-12-13 astro-ph.HE gr-qc
Scattered Short Gamma-Ray Bursts as Electromagnetic Counterparts to Gravitational Waves and Implications of GW170817 and GRB 170817A
在两颗中子星（NS）合并产生的微弱短伽马射线暴sGRB 170817 A和随后的引力波（GW）GW 170817中，光谱峰值能量太高，不能仅用正则离轴发射来解释。我们调查离轴外观sGRB提示发射散射的茧，这是通过射流合并喷出物相互作用，无论是次相对论或轻度相对论速度。我们发现，sGRB 170817 A的观测特性，特别是高峰值能量，可以一致地解释为具有典型sGRB喷流的汤姆逊散射发射，以及其典型的离轴发射，支持NS-NS合并是sGRB的起源。散射发生在离中央发动机不远的$\lesssim 10^{10}$- $10^{12}\,{\rm cm}$，这意味着sGRB瞬发辐射的光球或内部激波起源。喷流和茧之间的边界是尖锐的，这可以通过未来的离轴余辉观测来探测。散射模型预测的光谱峰值能量的分布与观测到的相似，但截止值在$\sim$ MeV能量附近，并且与全球Ws的亮度、持续时间和时间滞后相关，从而提供了一种将其与其他模型区分开来的方法。
2018-09-19 astro-ph.HE gr-qc
Detecting electromagnetic counterparts to LIGO/Virgo/KAGRA gravitational wave events with DECam: Neutron Star Mergers
Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）；University of Chicago（芝加哥大学）；University of Ferrara（费拉拉大学）；INFN, Sezione di Ferrara（意大利国家核物理研究所费拉拉分部）；INAF, Osservatorio Astronomico d’Abruzzo（意大利国家天体物理研究所阿布鲁佐天文台）；Universität Potsdam（波茨坦大学）；Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute)（马克斯·普朗克引力物理学研究所（爱因斯坦研究所））；Utrecht University（乌得勒支大学）；Nikhef（荷兰国家核物理与粒子物理研究所）；California Institute of Technology（加州理工学院）；University of North Carolina at Chapel Hill（北卡罗来纳大学教堂山分校）
利用DECam检测LIGO/Virgo/KAGRA引力波事件的电磁对应物，通过模拟中子星并合事件预测千新星的检测率及超大质量中子星残骸的形成比例。
2026-01-13 astro-ph.HE gr-qc
EM counterparts of recoiling black holes: general relativistic simulations of non-Keplerian discs
我们研究了由超大质量黑洞组成的双星系统合并产生的黑洞反冲速度和质量损失对环双星盘动力学的影响。我们首次对\textit{extended}非Keplerian盘进行了二维广义相对论流体力学模拟，并采用一种新的技术构造了一个“激波探测器”，从而确定了反冲黑洞在吸积盘中产生的激波的精确位置.通过这种方式，我们可以研究系统的性质，如黑洞的自旋、质量和反冲速度，如何影响质量吸积速率，并印刻在这些源的电磁辐射上。我们认为，估计的韧致辐射光度计算没有适当地考虑到辐射传输产量冷却时间是不切实际的短。同时，我们表明，通过基于相对论等温演化的近似，产生的光度可以达到一个峰值以上的$L \simeq 10^{43} \ {\rm erg/s} $在约$\sim 30\,{\rm d}$合并后的总质量$M\simeq 10^6 M_\odot$的二进制和持续几天的值是一个小的因素。如果通过更复杂的计算得到证实，这样的信号确实可能导致双黑洞系统合并的电磁对应物。
2010-09-12 astro-ph.HE gr-qc
Short Gamma Ray Bursts as possible electromagnetic counterpart of coalescing binary systems
由两个坍缩物体组成的合并双星系统是最有希望的高频引力波信号源之一，原则上可以通过地面干涉仪检测到。中子星或黑洞/中子星合并的双星系统也会产生短伽马射线暴，这是伽马射线暴的一个子类。因此，短硬伽马射线暴可能提供一个强有力的方法来推断两个坍缩天体双星的合并率。在大多数短伽马射线暴起源于中子星或黑洞/中子星合并双星的假设下，我们在这里概述了将短伽马射线暴作为合并双星系统的电磁对应物的可能性。
2010-04-27 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Accretion, Jets, and Recoil in a Merging Supermassive Black Hole Binary: A Prompt Electromagnetic Postmerger Counterpart for LISA
Rochester Institute of Technology（罗切斯特理工学院）
该研究通过三维广义相对论磁流体模拟，发现并合超大质量双黑洞的反冲遗骸能产生持续数小时的瞬态电磁辐射，为LISA探测提供并合后对应体。
2026-09-10 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Supermassive black hole mergers as dual sources for electromagnetic flares in the jet emission and gravitational waves
我们提出了一种新的观测类型的引力波发射的超大质量黑洞合并到他们的电磁同行。这种双重发射涉及到相对论性喷流的变化，这种喷流是由位于其底部的超大质量黑洞双星的自旋-轨道进动引起的。
2013-09-07 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
The role of core-collapse physics in the observability of black-hole neutron-star mergers as multi-messenger sources
最近详细的1D核心坍缩模拟带来了关于大质量恒星最终命运的新见解，这与常用的参数处方形成对比。在这项工作中，我们探讨了这些结果的影响，形成合并黑洞（BH）-中子星（NS）的双星，如候选事件GW190426_152155在GWTC-2报告。此外，我们调查的影响，出生踢和NS的半径上的合成这样的系统和潜在的电磁同行与他们联系。基于详细的堆芯坍塌模拟的合成模型导致BH-NS系统的合并检测率增加（$\sim 2.3$年$^{-1}$），比“标准”参数处方的预测大5至10倍。这主要是由于通过直接坍缩形成了低质量的BH，因此没有出生踢，这是详细模拟的结果。在观测到的系统中，将产生电磁对应物的比例，与详细的超新星引擎，范围从$2$ - $25$ %，取决于NS状态方程的不确定性。值得注意的是，在大多数有电磁对应物的合并系统中，NS是第一个出生的致密物体，只要NS的半径是$\lesssim 12\,\mathrm{km}$。此外，核心塌陷模型预测形成的低质量黑洞与可忽略的出生踢增加的检测率GW190426_152155类似事件的$\sim 0.6 \, $年$^{-1}$ ;与电磁对应物$\leq 10$ %的相关概率为所有超新星引擎。然而，增加直接坍缩低质量黑洞的产生也增加了二元黑洞的合成，过度预测了它们测量的局部合并密度率。在所有情况下，基于详细的核心崩溃模拟的模型预测BH-NS与二元BH合并率…
2020-12-03 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Long-term GRMHD Simulations of Neutron Star Merger Accretion Disks: Implications for Electromagnetic Counterparts
我们研究了中子星合并过程中黑洞吸积盘的长期演化。这些盘状物排出有助于$r$过程千诺瓦的物质，并能产生相对论性喷流，为短伽马射线暴提供动力。在这里，我们报告的结果是一个三维的，广义相对论磁流体动力学（GRMHD）模拟这样的磁盘是进化足够长的时间（$\sim 9$ s，或$\sim 6\times 10^5 r_{\rm g}/c$），以实现完成远离磁盘的质量喷射。我们的模型从极向场开始，并完全解决了最不稳定的模式的磁旋转不稳定性。我们参数化占主导地位的微观物理和中微子冷却效应，并与轴对称流体动力学模型与剪切粘度。GRMHD模型以两种方式激发质量：一种是由MHD介导的快速外流，另一种是当圆盘变成平流时的热驱动风。喷射出的未结合质量的总量（$0.013M_\odot$，或初始环面质量的$\simeq 40\%$）是流体动力学模型的两倍，具有较高的平均速度（$0.1c$）和较低平均值的宽电子分数分布（$0.16$）。将喷出的部分换算成$\sim 0.1M_\odot$的盘质量可以解释来自GW 170817的红色千诺瓦，但低估了蓝色分量。大约$\sim 10^{-3}M_\odot$的物质会经历中子冻结，并在合并后的最初几个小时内产生明亮的千诺瓦先驱物。我们的理想化的初始磁场配置，我们得到了一个强大的射流和足够的喷出物与洛伦兹因子$\sim 1-10$（过）产生的非热辐射从GW1708107…
2018-10-27 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Gravitational waves and mass ejecta from binary neutron star mergers: Effect of the stars' rotation
我们提出了新的（3+1）维数值相对论模拟的双中子星（BNS）合并，考虑到NS自旋。我们考虑不同的自旋配置，对齐或反对向的轨道角动量，相等和不等质量的BNS和两个状态方程。所有的模拟都采用了准平衡的圆形初始数据，在恒定的旋转速度的方法，即他们是一致的爱因斯坦方程和流体动力学平衡。我们研究了NS旋转对能量学、引力波（GW）和与动力学质量喷出物相关的可能的电磁（EM）辐射的影响。对于无量纲自旋大小的$χ\sim0.1$，我们发现，自旋-轨道相互作用和自旋诱导的四极形变影响后期的螺旋合并动力学。然而，后者是由有限尺寸效应主导的。自旋（潮汐）效应导致GW相位差在最后八个轨道合并期间累积高达5（20）弧度。类似地，合并后残余物的坍缩时间和GW谱图受NS旋转的影响。在质量不等的系统中，可以清楚地观察到动力学喷出物中的自旋效应，在这些系统中，质量喷出物起源于伴星的潮汐尾。因此，kilonovae和其他EM对应物受到自旋的影响。我们发现，自旋对齐的轨道角动量导致更明亮的EM对应物比反对齐自旋的亮度高达两个更高的因素。
2016-11-22 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
