High-Frequency QPOs and Overstable Oscillations of Black-Hole Accretion Disks
尽管经过多年的详细观测研究，黑洞X射线双星中高频QPO（HFQPO）的物理起源仍然是一个谜。虽然存在许多HFQPO模型，但其中许多只是“概念”或“概念”，而没有从流体或磁盘物理学中导出的实际计算。未来的进展需要结合数值模拟和半分析研究来提取物理见解。我们回顾了最近关于黑洞吸积盘中全局振荡模的研究工作，并解释了在广义相对论效应的帮助下，盘的微分旋转中储存的能量如何被泵入盘中的全局螺旋密度模，使这些模在一定条件下增长到大的振幅（“共转不稳定性”）.这些模式是强大的磁盘磁场和湍流的存在。计算的振荡模式频率与观测值在很大程度上是一致的BH X射线双星HFQPO。从该模型中也可以预期大约2：3的频率比。HFQPOs与其他磁盘属性（如生产的幕式喷流）的连接进行了讨论。
2012-12-21 astro-ph.HE gr-qc
Period doubling and non-linear resonance in the black hole candidate IGR J17091-3624 ?
Altamirano和Belloni（2012）最近在黑洞候选者IGR J17091-3624中报告的两个高频准周期振荡（HFQPO）频率比为5：2（164 Hz至66 Hz）。这个比值强烈暗示着倍周期和非线性共振，类似于金牛座RV型脉动星中已知的现象（最近也在天琴座RR型和BL武仙座BL型变星的振荡中发现）。根据非线性相互作用对频率比的解释，并与GRS 1915+105中报告的HFQPO进行比较，可能意味着IGR J17091- 3624中的黑洞的质量约为6个太阳质量。
2012-03-12 astro-ph.HE physics.flu-dyn
Inertial-Acoustic Oscillations of Black-Hole Accretion Discs with Large-Scale Poloidal Magnetic Fields
研究了大尺度磁场对黑洞周围吸积盘最内层非轴对称惯性声学模（也称为p模）的影响.这些全局模可以解释在BH X射线双星中观测到的高频准周期振荡（HFQPOs）。可能有这样的大规模磁场在磁盘中的存在，因为在相同的光谱状态时，HFQPO检测到的幕式喷流观察到的观测证据。我们发现，大尺度极向磁场可以增强共转不稳定性，增加纯流体动力学过稳p模的增长率。此外，我们表明，这些过稳定的p-模式的频率可以进一步减少这样的磁场，使他们同意更好地与观测。
2015-04-09 astro-ph.HE
High-Frequency Quasi-Periodic Oscillations from GRS 1915+105
我们报告了对明亮黑洞双星GRS 1915+105的所有档案Rossi X射线定时探测器（RXTE）观测的系统定时分析结果，以检测高频准周期振荡（HFQPO）。我们在两个能带中产生功率密度谱，并将分析限制在30-1000 Hz的频率范围内。我们发现51个峰值的单次试验显著性大于3 σ。由于除了三个之外，所有的质心频率都分布在63和71 Hz之间，我们认为其中大多数都是重要的，无论涉及的试验次数如何。平均质心频率和FWHM分别为67.3 +/- 2.0 Hz和4.4 +/- 2.4 Hz。它们的分数均方根值在0.4%和2%之间变化（总频带检测），在0.5%和3%之间变化（硬禁止检测）。由于GRS 1915+105在长于1秒的时间尺度上表现出很大的变化，我们分析了16秒间隔的数据，发现探测仅限于色图中的特定区域，对应于源的B态，此时能谱由明亮的吸积盘成分主导。然而，HFQPO的均方根谱是非常硬的，并且在40 keV以下没有表现出平坦化，其中分数均方根达到11%。我们讨论了我们的研究结果，目前提出的模型，并将其与其他黑洞双星和中子星双星的结果进行比较。
2013-03-19 astro-ph.HE
Effects of Strong Photospheric Dissipation on the Spectra and Structure of Accretion Disks with Non-zero Inner Torque
本文对适用于近爱丁顿光度黑洞X射线双星（BHB）的吸积盘模型的光谱和结构进行了数值计算。我们的工作采用了非零扭矩的ISCO以及几个耗散配置文件的基础上的第一性原理三维磁盘内部模拟。我们发现光球附近的显着耗散可以产生陡峭的幂律光谱的模型与中等视角跨越一系列的黑洞自旋，同时包括内部扭矩推动光谱峰值更高的能量。与以前的研究相一致，我们还得出结论，在内部边缘的压力盘仍然是可行的模型，高频准周期振荡（HFQPO），特别是考虑到增加附近的光球耗散实际上导致QPO功率谱更高的品质因数相比，在最近的工作中发现的。
2019-10-24 astro-ph.HE
Evolution of Shock Structures and QPOs After Halting BHL Accretion onto Kerr Black Hole
本文首次研究停止BHL吸积后克尔黑洞周围新等离子体结构中螺旋激波激发的QPOs，发现LFQPOs仅出现在超声速流中，非线性耦合共振仅出现在快速旋转黑洞中，模拟频率与多个观测源一致，统一解释了QPOs的持续性与间歇性。
2025-08-18 astro-ph.HE
Secular Spin-orbit Resonances of Black Hole Binaries in AGN Disks
本文研究了AGN盘中恒星质量黑洞双星围绕超大质量黑洞演化时的长期自旋-轨道共振，发现该共振可激发高倾斜角和自旋-自旋失准，但受限于吸积模式，该共振在AGN盘中较为罕见。
2023-04-13 astro-ph.HE
Disk Tearing Leads to Low and High Frequency Quasi Periodic Oscillations in a GRMHD Simulation of a Thin Accretion Disk
黑洞X射线双星（BHXRB）具有多种多样的光谱变化现象，从长时间的光谱状态变化到短时间的宽带光谱变化和准周期振荡（QPO）。一个特别令人困惑的方面是QPO的产生，如果正确理解的话，QPO可以作为黑洞吸积和演化的强大诊断工具。在这项工作中，我们分析了一个高分辨率的三维广义相对论磁流体动力学模拟的几何薄吸积盘是倾斜的$65^{\circ}$相对于黑洞自旋轴。我们发现，来自快速旋转的10 $M_\odot$黑洞的Lense-Thirring扭矩导致几个子盘在$\sim 10-20$引力半径内撕裂。撕裂以秒为时间尺度循环发生。在每个撕裂周期内，内子盘在落入黑洞之前进动1-5个周期。我们发现一个进动频率的$\sim 3\rm Hz$，与观察到的低频QPO一致。此外，我们发现一个高频QPO（HFQPO）的中心频率为$\sim55$ Hz的功率谱的质量加权半径的内盘。这个信号是由一个致密的气体环在撕裂半径的径向周转振荡引起的，这强烈表明X射线光变曲线的相应调制，因此可以解释一些观察到的HFQPO。
2022-01-09 astro-ph.HE gr-qc
Precursor flares of short gamma-ray bursts from crust yielding due to tidal resonances in coalescing binaries of rotating, magnetized neutron stars
GW 170817和GRB 170817 A的同时探测表明，短伽马射线暴可能与中子星-中子星合并事件有关。虽然很罕见，但有些爆发显示出早期发射的情节，在主爆发之前的$\sim 10$秒内观察到前兆耀斑。当恒星因引力波发射而螺旋上升时，相互引潮力的作用导致恒星振荡模的激发，这些振荡模可能与轨道运动发生共振。模式振幅大幅增加，在一段时间的共振潮汐能沉积到恒星。中子星的地壳由于振荡而受到剪切应力，如果共振振幅足够大，可能会变得过度紧张。这种过度紧张可能导致断裂或地震，释放能量，从而在合并之前为前兆活动提供燃料。使用一些简单的麦克劳林球体模型，我们调查的磁场和快速旋转的潮汐强迫$f$ -和$r$ -模式的影响，并连接相关的本征频率与轨道频率相对应的前兆事件，例如，GRB 090510。
2020-03-27 astro-ph.HE
Meta-analysis of Electron Cyclotron Resonance Absorption Features Detected in High-Mass X-ray Binaries
使用最近汇编的详细X射线观测和光谱模型的特殊质量，我们记录的电子回旋共振吸收（ECRA）的功能，已检测到45脉动高质量X射线双星（HMXB）和超铝X射线（ULX）源窝藏中子星，虽然这些检测仍然是有疑问的，另外21个是单一的和/或没有独立证实。根据Jaisawal \& Naik和Staubert等人的综合星表以及最近的几次观测，我们给出了两个HMXB ECRA源的列表：一个包含17个源的列表，其中可以看到多条ECRA线或单个极低能线，我们可以合理地假设最低能量揭示了每个源的基本回旋能级;以及一份38个污染源的“污染”清单，其中包括21个可能（不）是更高级别谐波的ECRA单线检测。这两个列表都证实了我们以前通过模拟麦哲伦HMXB中子星的螺旋桨线独立获得的结果：HMXB中子星的表面偶极磁场$B_*$围绕五个不同的值分离，其中$B_* = 0.28\pm 0.08, 0.55\pm 0.11, 1.3\pm 0.37, 3.0\pm 0.68$和$7.9\pm 3.1$以TG为单位。目前对这一现象缺乏解释。我们发现这些$B_*$值和相应的观测到的自旋周期、自旋周期导数、轨道周期、最大X射线光度、中子星质量或伴星质量之间没有相关性。
2019-05-17 astro-ph.HE
Enhanced Blackhole mergers in AGN discs due to Precession induced resonances
本文研究AGN盘中IMBH–SBH双星的进动诱导共振，解析推导共振位置、宽度、天平动时标及最大偏心率，揭示缓慢迁移捕获可将偏心率激发至0.9并促进黑洞并合。
2023-08-16 astro-ph.HE
Tidal Excitation of Oscillation Modes in Compact White Dwarf Binaries: I. Linear Theory
研究了周期从几分钟到几小时的致密白矮星双星系统引力模（g模）的潮汐激发。随着系统的轨道通过引力辐射衰减，轨道频率增加，并与白矮星的g模式发生一系列共振。在每一次共振中，潮汐力将g模激发到相对较大的振幅，将轨道能量转移到恒星振荡中。计算了实际非旋转白矮星模型g模的本征频率及其与潮汐场的耦合系数。利用这些模式的属性，我们数值计算的激发模式的振幅在线性近似的轨道通过共振，包括轨道上的模式的反作用。我们还推导出了模式振幅和共振持续时间的解析估计，这些估计准确地再现了我们对大多数二元参数的数值结果。我们发现，g-模式可以激发到无量纲（质量加权）振幅高达0.1，与模式的能量接近$10^{-3}$的引力结合能的恒星。这表明，在双星合并之前的几千年，白矮星可能因潮汐相互作用而显着升温。然而，需要更多的研究，因为激发的振荡模式的物理振幅在恒星的外层变得高度非线性，这可以减少潮汐激发获得的模式振幅。
2012-09-20 astro-ph.HE
Merging Compact Binaries Near a Rotating Supermassive Black Hole: Eccentricity Excitation due to Apsidal Precession Resonance
研究了在一个旋转的超大质量黑洞（SMBH）附近的三重结构中合并致密双星的动力学。我们包括各种广义相对论的影响，耦合的内轨道，外轨道和自旋的SMBH。在引力辐射引起的轨道衰变过程中，内双星会遇到“拱心进动共振”，并经历偏心激发。当内双星的拱点进动速率与外双星的拱点进动速率相匹配时，就会发生这种共振，这种进动由牛顿相互作用和各种后牛顿效应驱动。偏心率激励要求外轨道具有有限的偏心率，并且对于具有小的相互倾斜的三重体是最有效的，与充分研究的Lidov-Kozai效应相反。共振和相关的偏心率增长可能发生在双星发射低频带的引力波时，并且可能被未来的天基引力波探测器探测到。
2020-07-14 astro-ph.HE gr-qc
Resonant Capture of Stars by Black Hole Binaries: Extreme Eccentricity Excitation
研究了大质量黑洞双星通过平均运动共振俘获恒星并引发潮汐瓦解事件（TDE）的机制，发现恒星偏心率会被激发至接近1，该电磁对应体有助于未来LISA任务定位引力波事件。
2024-10-16 astro-ph.HE
Numerical studies of (in)stabilities of shocks in perturbed advective flows around black holes
通过二维流体动力学模拟，研究黑洞吸积流中激波在非轴对称扰动下的不稳定性，揭示QPO频率范围及其对观测的解释能力，并分析绝热指数对激波形态的影响。
2025-05-06 astro-ph.HE
General-relativistic treatment of tidal $g$-mode resonances in coalescing binaries of neutron stars. II. As triggers for precursor flares of short gamma-ray bursts
在某些短的伽马射线暴中，观测到了在主事件发生前$\sim$秒出现的前兆耀斑。当轨道频率为几百赫兹时，这些耀斑可能与内旋的最后几个周期有关。在这些最后的周期中，潮汐力可以共振地激发吸气恒星中的准正常模式，导致其振幅迅速增加。已经表明，这些模式可以施加足够强的应变到中子星地壳煽动屈服。由于$g$ -模式的典型频率是$\sim 100\text{ Hz}$，它们与轨道频率的共振与前兆定时相匹配，因此需要进一步研究。采用现实的状态方程和解决的广义相对论脉动方程，我们研究了$g$模式的共振在合并准圆双星，在那里我们考虑不同的恒星自转速率，分层程度，和磁场结构。我们表明，对于某些恒星参数的组合，共振激发的$g_1$ -和$g_2$ -模式可能会导致地壳破裂和触发前兆耀斑。
2021-09-14 astro-ph.HE gr-qc
Quasi-periodic oscillations, trapped inertial waves and strong toroidal magnetic fields in relativistic accretion discs
本文通过局部和全局线性分析，发现强环向磁场可减弱垂直磁场的不利影响，恢复r-modes俘获区与ISCO的隔离，表明磁场对俘获惯性模式的负面影响小于此前预期。
2018-11-07 astro-ph.HE
Planetary Desert around Compact Binaries: Dynamical Instability Triggered by Resonance-Induced Eccentricity Excitation
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）；Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学李政道研究所）；Department of Astronomy, Center for Astrophysics and Planetary Science, Cornell University（康奈尔大学天文学系天文与行星科学中心）
研究通过模拟多行星双星系统的长期动力学，发现共振诱导的偏心率激发可引发连锁反应，导致双星行星沙漠的形成。
2026-02-28 astro-ph.EP astro-ph.HE
Iron lines in model disk spectra of galactic black hole binaries
我们提出了10 M $_\odot$黑洞周围吸积盘的角度依赖的宽带强度谱。在我们的计算中，假设圆盘是细长的，这意味着在计算圆盘的有效温度时考虑了径向平流。我们试图重建软态X射线双星的连续谱和线谱，即由多温度形状的盘分量主导。我们遵循如何铁线复杂依赖于外部照射，吸积率和黑洞自旋。计算了10种主要元素的全部辐射转移，包括康普顿散射、自由-自由跃迁和所有重要的束缚-自由跃迁。此外，我们在这里包括基本系列的类氦和类氢离子的铁线，和荧光K $_α$和K $_β$线从低电离铁。我们考虑两种情况：不旋转的黑洞和旋转的黑洞，几乎最大自旋a=0.98，并获得了从硬X射线到红外的五个吸积盘的光谱。在未辐照的圆片中，类氦铁和类氢铁的共振线主要出现在吸收区。这种盘光谱在整个能量范围内表现出边缘暗化。外照射使发射中出现铁共振线。此外，随圆盘有效温度的变化，圆盘发射谱中出现了荧光铁K $_α$和K $_β$线，所有模型的X射线反射连续谱都出现了边缘增亮。我们表明，恒星黑洞周围的盘本身是热的，足以产生强的铁吸收共振线。只有在热盘大气中，外部X射线的加热超过热过程时，才能观察到发射线。在X射线连续谱中，被照射过的圆盘通常在边缘上看起来更亮，而在正面上看起来更暗。
2010-11-09 astro-ph.HE
Probing Intrinsic Ellipticity in Compact Star Binaries
Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao Tong University（上海交大李政道研究所）；Tsinghua University（清华大学）
本研究提出致密星双星的自旋-轨道共振机制，其与子星椭率相关，可产生引力波相位信号，还对O4a目录中子星双星搜索未发现阳性事件。
2026-08-21 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Eccentricity and Inclination Excitation of Stellar Orbits around merging Black-Hole Binaries
School of Astronomy and Space Science, Nanjing University（南京大学天文与空间科学学院）；Key Laboratory of Modern Astronomy and Astrophysics in Ministry of Education, Nanjing University（南京大学现代天体学与天体物理教育部重点实验室）
本研究构建含第三体摄动和后牛顿效应的框架，揭示并合黑洞双星周围恒星轨道经四极阶及八极阶共振激发倾角与偏心率，为探测并合BHBs提供间接途径。
2026-09-23 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
Accelerating Compact Object Mergers in Triple Systems with the Kozai Resonance: A Mechanism for "Prompt" Type Ia Supernovae, Gamma-Ray Bursts, and Other Exotica
白矮星-白矮星（WD-WD）和中子星-中子星（NS-NS）合并可能分别产生Ia型超新星和伽马射线暴（GRB）。一个普遍的问题是如何产生半长轴足够小的双星，以显着小于哈勃时间（t_H），从而适应观察，这些事件密切关注恒星形成的插曲。我探讨的可能性，这样的系统是不是在所有的二进制，但实际上coeval，或动态形成，三重系统。第三纪在内部双星中引起Kozai振荡，将其驱动到高偏心率，并减少其引力波（GW）合并的时间尺度。这种效应显著增加了二元周期P的允许范围，使得合并时间为t_merge < t_H。原则上，如果P ~ 300天的双星系双星包含一个倾角足够大的太阳质量第三系，那么它们可以在<tH时合并。对于逆行第三系，使得t_merge < t_H的最大P更大。相比之下，在没有三级的情况下需要P < 0.3天。我讨论了这些发现的影响，通过紧凑的对象二进制合并形成的瞬态生产。根据统计的太阳型双星，我认为，许多这样的双星应该在三重系统的影响下的Kozai共振。如果为真，则修改对来自各个源的mHz GW信号、漫射背景和GW实验（如LISA）的前景的预期。这项工作激发了未来的研究的三元组系统的A，B和O星，和新类型的搜索WD-WD二进制三元组系统。
2011-07-08 astro-ph.CO astro-ph.HE
Distinguishing black-hole spin-orbit resonances by their gravitational wave signatures. II: Full parameter estimation
合并中的双黑洞产生的引力波在合并前对它们的自旋演化进行了编码。在后牛顿体系和旋进时间尺度上，这种演化有三种形态之一，自旋要么围绕两个固定点之一振动（“共振”），要么自由循环。在这项工作中，我们进行完整的参数估计共振双星固定的质量和自旋幅度，改变三个参数：保守的“投影有效自旋”$ξ$和共振家庭$ΔΦ=0,π$（唯一标记的源），倾斜$θ_{JN}$的二进制的总角动量相对于视线（这决定了强度的进动效应的波形），和信号幅度。我们证明，共振可以区分为广泛的二进制文件，除了高度对称的配置，岁差效应被抑制。基于对双自旋演化的新认识，我们引入了新的变量来表征进动黑洞双星，这自然反映了系统的时间尺度分离，从而更好地编码了引力波所携带的动力学信息.
2016-02-15 astro-ph.HE gr-qc
Magnetic topology in coupled binaries, spin-orbital resonances, and flares
我们考虑磁耦合旋转双星的拓扑结构（例如，合并中子星或相互作用的恒星-行星系统）。我们讨论的条件时，恒星的自旋和轨道运动几乎“补偿”对方，导致非常{ \it慢}整体绕组的耦合磁场;缓慢绕组配置允许逐渐积累的磁能，这是最终释放的耀斑时，达到不稳定的阈值。我们发现，这种缓慢的缠绕可以是全球性的和/或本地的。我们描述的拓扑结构的相关空间$\mathbb{F}=T^1S^2$的单位切丛的两个球，并找到条件缓慢的绕组配置的磁矩，自旋和轨道动量。这些条件在拓扑分叉点附近变得模糊不清;在某些情况下，它们还取决于自旋和轨道运动的相对相位。在合并磁化中子星的情况下，如果其中一颗恒星是毫秒脉冲星，以$\sim$ 10毫秒的速度旋转，那么在合并前大约1秒，就会发生全局共振$ω_1+ω_2= 2 Ω$（自旋加拍频是轨道周期的两倍）;耀斑的总能量可以与总磁能的$10\%$一样大，产生亮度的爆发$\sim 10^{44}$ erg s $^{-1}$。高阶局部共振可以具有类似的功率，因为所涉及的磁通量管的量可以与总连接通量相当。
2021-09-22 astro-ph.EP astro-ph.HE physics.plasm-ph
Exploring the accelerating black holes from the observations of quasi-periodic oscillations in X-ray binaries
本文通过计算加速黑洞周围测试粒子的基本频率，结合共振模型和贝叶斯MCMC方法，分析多个X射线双星的QPO观测，发现无自旋对齐加速度证据，表明这些系统处于孤立环境。
2025-10-27 astro-ph.HE gr-qc
Emission and Absorption Features of Magnetically Driven Disk Winds in Black Hole X-Ray Binaries
本研究针对银河系黑洞X射线双星中的吸积盘风，构建磁驱动热等离子体外流模型，通过MONACO蒙特卡罗模拟求解三维辐射转移方程，计算高/软态下的合成光谱，揭示了高极角观测系统的不对称多离子吸收线与P-Cygni型发射特征，证实致密盘风因有效散射难以饱和。
2025-10-28 astro-ph.HE
Resonance Locking of Anharmonic $g$-Modes in Coalescing Neutron Star Binaries
本研究发现并合中子星双星中最低阶非简谐$g$模会发生共振锁定，使模能量远超线性理论预测，对引力波相位产生约3 rad的额外修正，可用于探测中子星内部结构细节。
2025-03-21 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Hierarchical black hole triples in young star clusters: impact of Kozai-Lidov resonance on mergers
在第二代地基引力波探测器（Advanced LIGO和Virgo）的频率范围内，致密天体双星的合并是最强大的引力波（GW）源之一。对年轻致密星团（SC）的动力学模拟表明，所有双致密天体双星中约有27%是层次三元系统（HT）的成员。在本文中，我们认为570 HT的组成的三个紧凑的对象（黑洞或中子星），动态形成的N体模拟的年轻致密的SC。我们模拟他们的哈勃时间与一个新的代码的基础上Mikkola的算法正则化方案，包括2.5后牛顿项。我们发现，约88%的模拟系统开发Kozai-Lidov（KL）振荡。KL共振触发合并的内部二进制在三个系统（对应于0.5%的模拟HT），通过增加偏心率的内部二进制。考虑KL振荡导致总的预期合并率增加约50%.All的二进制合并，因为KL振荡是由动力学交换形成（即没有一个是原始的二进制）和啁啾质量>20 Msun。这一结果可能是至关重要的解释最近发现的第一个GW事件的形成通道。
2016-08-18 astro-ph.GA astro-ph.HE
Confrontation of Observation and Theory: High Frequency QPOs in X-ray Binaries, Tidal Disruption Events, and Active Galactic Nuclei
我们汇编观测的高频准周期振荡（QPO）周围的黑洞，恒星和超大质量，并比较它们的位置在参数空间的黑洞质量，自旋和振荡频率。我们发现，超大质量黑洞占据一个单独的区域的参数空间比恒星，并进一步，QPO看到周围的潮汐破裂事件，而不是Seyfer-type活动星系核占据一个完全不同的空间。然后，我们比较这些结果的轨道共振，diskoseismic，翘曲盘，和磁盘喷流耦合理论模型的起源，高频QPO。我们发现，虽然恒星质量黑洞周围的振荡通常与上述模型一致，但超大质量黑洞显然不是。在潮汐扰动事件中看到的振荡与最内层稳定圆轨道（ISCO）频率附近的振荡一致，而活动星系核中的QPO没有被考虑的任何物理模型所解释。这表明，尽管QPO频率和黑洞质量之间数十年的相关性暗示了吸积过程的尺度不变性，但任何高频QPO理论都必须将频率与质量和自旋联系起来。
2020-11-10 astro-ph.HE
Probing the Spins of Supermassive Black Holes with Gravitational Waves from Surrounding Compact Binaries
合并的致密黑洞（BH）双星可能存在于超大质量黑洞（SMBH）周围的核星团中，如Sgr A $^\ast$。它们也可能形成于活动星系核的吸积盘中。这种紧凑的双星可以发射低频带（0.001-1 Hz）的引力波（GW），可以被几个计划中的星载GW天文台探测到。我们表明，紧凑的二进制的轨道轴可能会经历显着的变化，由于与SMBH的自旋的帧拖动效应。轨道轴的动力学行为可以被理解为一种共振现象。我们表明，二进制轨道轴的变化率编码的SMBH的自旋信息。因此，从SMBH周围的致密双星中探测GW，特别是与双星轨道轴变化相关的波形调制，可以为SMBH的自旋提供新的探测。
2022-01-24 astro-ph.HE gr-qc
Resonance locking: radian-level phase shifts due to nonlinear hydrodynamics of $g$-modes in merging neutron star binaries
本文研究中子星双星旋近中 $g$-模的非线性流体动力学，解析阐明最低阶四模耦合导致的共振锁定机制，并验证其可产生约 3 弧度的引力波相位修正。
2025-03-14 astro-ph.HE gr-qc
Observational signatures of neutron stars in low-mass X-ray binaries climbing a stability peak
在Gusakov、Chugunov和Kantor（2014）最近的论文中，提出了一种描述低质量X射线双星中快速旋转中子星演化的新方案。这种情况解释了在某些特定的恒星内部温度（“共振温度”）下，正常r模与超流惯性模的共振相互作用。这种相互作用的结果在增强阻尼的r模式和外观的“稳定性峰”的温度-自旋频率平面，分裂的r-模式的不稳定性窗口附近的共振温度。这种情况表明，热的和快速旋转的NS花费了它们生命中的大部分时间爬上这些山峰，特别是现在在那里被观察到。我们详细分析了这一建议可能的观测签名。特别是，我们表明，这些对象可能会表现出“反毛刺”-突然频率跳跃的时间尺度上的小时，月。
2015-12-09 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Corotation resonance and overstable oscillations in black-hole accretion discs: general-relativistic calculations
我们研究了相对论旋转圆盘中围绕黑洞的螺旋波和振荡模的动力学。推广牛顿理论，我们表明，波吸收可以发生在共转共振，波的模式频率匹配的背景光盘旋转速率。我们推导出了圆盘涡度（涡度除以表面密度）的广义相对论表达式，它决定了近共转时密度扰动的行为。根据广义圆盘涡度的梯度，共旋波吸收可以导致螺旋波的放大或阻尼。本文应用相对论波动力学的一般理论计算了囚禁在黑洞吸积盘最内部区域的非轴对称惯性声学模（也称为p模）。由于广义相对论改变了径向周转频率和靠近黑洞的内部圆盘边缘附近的圆盘涡度的轮廓，这些p模在适当的条件下可以变得过稳定。我们给出了不同黑洞自旋和模型盘参数（表面密度分布和声速）下p模的频率和增长率的数值结果，并讨论了它们对理解在黑洞X射线双星中观测到的神秘的高频准周期振荡的意义.
2013-07-30 astro-ph.HE
Excitation of f-modes during mergers of spinning binary neutron star
潮汐效应对包含中子星（NS）的双星合并最后阶段发射的引力波（GW）有重要的影响。当NS振荡与轨道运动发生共振时，动力潮汐可能很重要;理解这一过程对于准确建模这些二元体的GW发射以及从GW数据中提取NS信息非常重要。本文系统地研究了聚并双星中自旋NS基模的潮汐激发，重点研究了NS自旋与轨道角动量反向排列的情况，在这种情况下，潮汐共振最有可能发生.我们首先扩展NS振荡到恒星本征模式，然后得到一个哈密顿量，支配潮汐耦合轨道模式的演变。接下来，我们找到了一个新的近似，可以导致潮汐激发的解析表达式的高精度，并在所有制度的二元演化：绝热，共振和后共振是有效的。使用密切轨道的方法，我们得到半解析近似的轨道演化和GW的排放量，他们的协议与数值结果给我们信心，在我们的理解系统的动力学。特别是，我们恢复的平均后共振演化，这不同于前共振点粒子轨道的轨道能量和角动量的变化，以及由潮汐运动驱动的瞬时扰动。最后，我们利用Fisher矩阵技术研究了动力潮汐对参数估计的影响。我们发现，动力潮汐可能会提供一个额外的渠道来研究的物理NS。本文提出的方法具有通用性，不局限于f模式，也可应用于其他类型的潮汐。
2020-06-04 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational Collider Physics via Pulsar-Black Hole Binaries
我们建议用脉冲星-黑洞双星作为引力对撞机物理的探测器。在脉冲星引力作用下，黑洞周围玻色子云的原子跃迁反作用于黑洞的轨道运动。这就导致双星周期衰减与广义相对论预言的结果有偏差，而脉冲星到达时的Rømer延迟可以直接探测到这一偏差。这种方法的灵敏度和准确度估计为两个典型的原子跃迁。它示出，一旦过渡发生在可观察的窗口内，脉冲星定时精度几乎总是足以捕获的共振现象。
2020-09-19 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Nonradial oscillations of stratified neutron stars with solid crusts: Mode characterization and tidal resonances in coalescing binaries
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））；University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；Yangzhou University（扬州大学）；Kyoto University（京都大学）
研究非径向振荡的中子星固壳在双星并合中的模式特征和潮汐共振，揭示低频模式对引力波相位的影响及壳层破裂机制。
2026-01-29 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Migration of massive black hole binaries in self--gravitating accretion discs: Retrograde versus prograde
研究了在自引力逆行环双星盘中迁移的黑洞双星的质量传递、吸积和引力矩之间的相互作用。直接比较与一个完全相同的双折射盘表明：（i）由于没有共振，腔的大小是一个因素a（1+e）小逆行盘;（ii）尽管如此，收缩的圆形二进制的半长轴，a，是相同的，在这两种情况下;（iii）一个圆形的二进制逆行盘仍然是圆形的，而偏心的二进制变得更加偏心。对于非圆双星，我们测量了轨道衰减率和偏心率增长率的指数，只要双星轨道在其盘平面内。此外，对于这些共面系统，我们发现，相互作用（~非零扭矩）源于仅从腔边缘加上a（1+e）在光盘，即为动力学的目的，光盘可以被视为一个小的径向范围的环。我们发现，简单的“尘埃”模型，其中的二进制盘的相互作用是纯粹的引力可以占所有主要的数值结果，无论是对逆行和逆行盘。此外，我们还讨论了高偏心双星发生不稳定性的可能性，使它离开盘平面，长期倾斜和收敛到一个椭圆系统。结果表明，自引力盘中双星存在两种稳定的构型：一种是特殊的圆形逆行构型，另一种是偏心（e~ 0.6）的椭圆形构型。
2013-07-24 astro-ph.HE gr-qc
Cassini states for black hole binaries
ASD, IMCCE-CNRS UMR8028, Observatoire de Paris（巴黎天文台）；CIDMA, Departamento de Física, Universidade de Aveiro（阿威罗大学）
基于哈密顿形式化，研究黑洞双星自旋动力学中的卡西尼状态，揭示其非共振本质，并预测旋进阶段结束时的自旋分布。
2026-06-12 astro-ph.EP astro-ph.HE gr-qc
Probing Boson Clouds with Supermassive Black Hole Binaries
Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院高能物理研究所）；School of Physics Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理科学学院）；Center for High Energy Physics, Peking University（北京大学高能物理中心）
本文研究了超大质量黑洞双星中玻色子云的探测方法，探讨了轨道演化与电离效应的关系。
2026-02-06 astro-ph.HE hep-ph
Binary Systems as Resonance Detectors for Gravitational Waves
适当频率的引力波可以与双星系统发生共振相互作用，导致其轨道发生变化。随机引力波背景导致双星的轨道要素执行经典的随机行走，轨道要素的方差随时间增长。因此，在长时间尺度上以高精度监测的双星中缺乏这种随机游走，可以用来确定引力波背景的上限。利用Hulse-Taylor双星脉冲星30年的近星点时间数据，我们得到了在10^（-4）Hz处h_c < 7.9*10^（-14）的界，其中h_c是每对数频率间隔的应变振幅。我们的限制补充了脉冲星定时阵列的限制，脉冲星定时阵列探测的频率要低得多，地面引力波观测探测的频率要高得多。在我们的频带，其中重叠的建议的空间为基础的天文台的低灵敏度的频率，有趣的来源，包括白矮星/超大质量黑洞二进制在早期/后期阶段的inspiral，和TeV规模的预热或相变。该界限随着（时间跨度）^（-2）和（采样率）^（-1/2）而提高。在未来十年中，通过适当的观测活动，Hulse-Taylor约束可以改进到~3.8*10^（-15）。我们的方法也可以应用到其他的二进制文件，包括（适当的照顾）的地月系统，以获得在不同的频率约束。用SKA观测附加双星，灵敏度可达h_c ~ 3*10^（-17）。
2013-03-01 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Runaway Eccentricity Growth: A Pathway for Binary Black Hole Mergers in AGN Disks
本研究首次开展AGN盘中顺行与逆行偏心双黑洞的高分辨率三维模拟，发现逆行双黑洞偏心率会失控增长可加速并合，顺行双黑洞收缩时保持中等偏心率，且盘驱动进动可抑制相关共振与循环。
2023-12-18 astro-ph.GA astro-ph.HE
Efficient multi-timescale dynamics of precessing black-hole binaries
本文采用多时间尺度方法与加权自旋差参数化，推导二阶后牛顿双黑洞自旋进动的闭合动力学，并在 PRECESSION v2 中实现 50 倍加速。
2023-07-25 astro-ph.HE gr-qc
Greatly enhanced merger rates of compact-object binaries in non-spherical nuclear star clusters
银河系和相当一部分星系被观测到拥有一个嵌入在非球形核星团中的中央大质量黑洞（MBH）。我们研究的长期轨道演化的致密物体的双星在这些环境中，并表征激发极大的偏心率，可以导致合并的引力辐射。我们发现，偏心率激发发生最有效的节点进动的时间尺度的二进制的轨道周围的MBH由于非球形集群变得可比（在一个因素~10）的时间尺度上的二进制是扭转的MBH由于Lidov-Kozai（LK）机制。我们表明，在这种制度的扰动，由于集群增加的系统，达到极端偏心率（$1-e\sim10^{-4}-10^{-6}$）的一个因素~10-100相比，理想化的情况下，一个球形集群的分数，增加合并率的紧凑型物体由一个类似的因素。我们确定了两个主要渠道，导致这种极端的偏心率激励：（i）由于共振重叠的偏心率的混沌扩散;（ii）集群驱动的变化之间的相互倾斜的二进制轨道和它的质心轨道周围的MBH，这可以加强LK振荡。我们估计我们的机制可以产生黑洞-黑洞和黑洞-中子星双星合并率分别高达$\approx 15$ $\rm{Gpc}^{-3}yr^{-1}$和$\approx 0.4$ $\rm{Gpc}^{-3}yr^{-1}$。因此，我们提出了集群增强Lidov-Kozai机制作为一个新的渠道合并的紧凑型对象的二进制文件，竞争的情况下，调用孤立的二进制演化或动态形成的球状星团。
2017-08-22 astro-ph.GA astro-ph.HE
Quasiperiodic oscillations and Tomimatsu-Sato δ = 2 space-time
我们用Tomimatsu-Sato δ = 2（TS 2）度规模拟了低质量X射线双星的时空，研究了轨道和周转频率的性质。数值分析表明，该黑洞的特征振荡频率与Kerr黑洞的特征振荡频率没有本质区别。本文用非线性共振模型估计了三个恒星质量的候选黑洞GRO 1655-40、XTE 1550-564和GRS 1915+105的角动量。我们发现协议的基础上的3：2的非线性共振模型的TS 2背景和目前的估计发现在文献中的预测。
2012-12-12 astro-ph.HE gr-qc
Dissecting environmental effects with eccentric gravitational wave sources
本文研究了引力波驱动下偏心双星中时变微扰力与本轮运动的共振效应，系统推导了由此引起的GW信号相位偏移，发现该效应在气体嵌入双星中显著主导相位偏移，并提出通过分解傅里叶模式来探测双星与环境耦合。
2025-08-08 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Enhanced Black-Hole Mergers in Binary-Binary Interactions
研究了四重系统中黑洞（BH）双星的轨道演化，其中第三重双星通过Lidov-Kozai（LK）振荡激发BH双星的大偏心率，导致BH双星通过引力辐射合并.对于典型的BH二进制的质量$m_{1,2}\simeq 20M_\odot-30M_\odot$和初始半长轴$a_0\sim100$ AU（这样的二进制有没有机会合并自己在$\sim10^{10}$ yrs），我们表明，二进制的相互作用可以显着增加合并的LK窗口（范围的同伴倾斜，允许BH二进制合并在10~Gyrs）。这种增加是由BH双星的LK振荡和由第三双星驱动的外（双星-双星）轨道的节进动之间的长期共振引起的。因此，在存在第三双星的情况下，BH合并分数增加到$10-30\%$，比在类似的三元系统中发现的合并分数大一个数量级。我们的分析（适当的缩放）可以很容易地适应其他配置的系统，如相对紧凑的BH二进制和适度层次的三元组，这可能会产生更高的合并分数。由于恒星四重体在银河场中的出现率并不比恒星三重体小得多，我们的结果表明，动力学诱导的BH合并可能是LIGO/VIRGO观测到的BH合并产生的一个重要通道.
2018-12-25 astro-ph.HE gr-qc
Remnant Masses, Spins and Recoils from the Merger of Generic Black-Hole Binaries
我们得到的经验公式的最终残余黑洞的质量，自旋和反冲速度从合并黑洞二进制与任意质量比和自旋。我们的公式是基于质量比和自旋依赖性的后牛顿表达式的瞬时辐射能，线动量，角动量，以及ISCO结合能和角动量。不同项之间的相对权重由通过最近可用的完全非线性数值模拟的最小二乘拟合选择的幅度参数固定。这些公式可用于星系核和星系团的N体模拟以及超大质量黑洞的宇宙学生长的统计研究。作为一个例子，我们使用这些公式来获得一个普遍的自旋大小分布的合并黑洞和反冲速度分布的干和热/冷湿合并。我们也重新审视长期的轨道进动和共振，并讨论它们如何影响自旋分布之前的合并制度。
2010-04-20 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
On the orbital evolution of binaries with circumbinary discs
环双星盘一般被认为是通过轨道共振引起的引力力矩，从双星轨道上吸收角动量和能量。这个过程导致双星轨道随时间的收缩，并且在各种天体物理学背景下都很重要，包括恒星双星的轨道演化，原行星盘中行星的迁移，以及黑洞双星（恒星和超大质量）的演化。致密双星的合并提供了宇宙中引力波的来源。最近，几个研究小组报告了环双星盘的数值模拟，得出了相反的结果，发现双星随着时间的推移而膨胀。在这里，我们认为，这一结果主要是由于模拟参数的选择，数值的原因，这不同于现实的光盘参数在许多情况下。我们提供的物理参数，然后证明与三维流体动力学模拟，厚（高压，高粘度）光盘驱动器足够的吸积高角动量材料，迫使二元膨胀，而在更现实的情况下薄（低压，低粘度）光盘有较少的吸积和二元收缩。在后一种情况下，潮汐通常将角动量和能量从旋转速度更快的物体（双星）转移到旋转速度较低的物体（圆盘），是圆盘双星演化的主要驱动力。这会导致二进制文件缩小。因此，我们的结论是，对于常见的环双星盘参数，非极端质量比的双星预计会随着时间的推移而缩小。如果盘的粘度异常高，双星的膨胀可能会发生，这可能发生在非常厚的盘中，例如环行星盘，超级爱丁顿活动星系核，或被动原恒星盘的外部区域被加热。（节略）。
2020-07-22 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.HE
The background gas humming and multi-messenger transients of stalled supermassive black hole binaries
Universitat Politècnica de València（巴伦西亚理工大学）；Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics（马克斯·普朗克地外物理研究所）；Dipartimento di Fisica e Astronomia “Galileo Galilei”, Univ. di Padova（帕多瓦大学伽利略·伽利莱物理与天文学系）；Fesenkov Astrophysical Institute（费森可夫天文物理研究所）
研究通过连续小波变换分析超大质量黑洞双星停滞在环二进制盘中的间歇性质吸过程，揭示了非线性激波形成与多信使辐射机制，发现高频率引力波侧带'背景气体嗡鸣'。
2026-03-25 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Scattering of wave dark matter by supermassive black holes
本文从第一性原理推导了双黑洞周围波动暗物质的共转密度轮廓，指出其源于束缚态共振散射，并证明该过程能改变脉冲星计时阵列谱斜率，为通过低频引力波观测暗物质提供了新途径。
2025-04-01 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
