Black Hole Spin Energy Contribution to Black Hole Mass and the Spin Energy Reservoir
黑洞的质量是不可约质量和与黑洞的旋转或自旋能量相关的质量之和。本文研究了自旋能（除以$c^2$）对黑洞总质量的贡献，包括576个LINER源、100个经典双射电源、80个相对局域活动星系核和102个恒星质量X射线双星系统的测量结果。可以提取黑洞的自旋质量-能量，导致黑洞的质量减小。对于这里所研究的源，自旋质能与黑洞质量的比值在10%到30%之间，而这个量的最大可能值接近30%。对于所研究的样品，可用于提取的黑洞质量的典型分数约为$0.2 \pm 0.1$。黑洞的自旋能量代表了一个主要的储存库，当被利用时，可能会影响直接和扩展的黑洞环境，减少黑洞质量，并可能改变黑洞质量和星系性质之间的关系。这些结果与基于其他观测和数值模拟的预期一致。
2020-05-25 astro-ph.GA astro-ph.HE
The relation between black hole spin, star formation rate, and black hole mass for supermassive black holes
本研究利用48个低红移超大质量黑洞样本，通过光谱能量分布多波段拟合探究了黑洞自转、恒星形成率与黑洞质量的关系，发现黑洞质量与自转和恒星形成率呈非单调关系，揭示了小质量黑洞以气体吸积生长而大质量黑洞主要通过并合生长的机制。
2025-03-05 astro-ph.GA astro-ph.HE
The Black Hole Remnant of Black Hole-Neutron Star Coalescing Binaries
提出了一个确定具有平行轨道角动量和初始黑洞自旋的黑洞-中子星合并的黑洞残骸的无量纲自旋参数和质量的模型。这种方法是基于双黑洞的Buonanno，Kidder和Lehner方法，并成功地对数值相对论模拟的结果进行了测试：无量纲自旋参数的预测与绝对误差$\lesssim 0.02$，而最终质量的相对误差为$\lesssim 2$ %，其分布在测试中被发音峰值为$1$ %。因此，我们的方法和Foucart（2012）报告的环面残余质量的拟合构成了一个易于使用的分析模型，可以准确描述黑洞-中子星合并的残余。研究了由双星质量比、初始黑洞自旋、中子星质量和状态方程组成的参数空间。我们间接支持了黑洞-中子星合并的黑洞残余的宇宙监督猜想。我们发现中子星的存在影响了黑洞遗迹的准正规模频率，从而表明引力波信号的衰荡时期实际上可以用来（1）区分黑洞-黑洞和黑洞-中子星合并以及（2）约束中子星状态方程。
2013-11-22 astro-ph.HE gr-qc
Stars and Black Holes in Massive Gravity
一般来说，大质量引力在恒星周围产生非唯一的引力场。对于一类特殊的大质量引力理论，我们证明了恒星的引力场是唯一的，并且是观测上可接受的，即接近于爱因斯坦引力场。在这一系列的理论中的黑洞解也进行了研究，并表明是奇特的。黑洞有一个近视界的喉道，曲率在视界处发散。我们证明了在视界非奇异的黑洞中存在一个大质量引力理论的子族。
2011-06-13 astro-ph.HE hep-th
Regular Black Holes as Particle Accelerators
本文研究了球对称静电荷规则黑洞（Barnival黑洞，Ayón-Beato和García黑洞，Hayward黑洞）无限红移面附近碰撞粒子的质心（CM）坐标系中任意高能量的可能性.我们证明了在\emph{extreme}规则黑洞的无限红移面附近碰撞粒子的CM能量是任意大的，而非极端规则黑洞的CM能量是有限的.计算了与黑洞吸积盘理论最相关的最内稳定圆轨道（ISCO）、边缘束缚圆轨道（MBCO）和圆光子轨道（CPO）方程。
2014-10-10 astro-ph.HE gr-qc
Black holes with massive graviton hair
无毛定理排除了四维静态渐近平坦黑洞时空之外非平凡标量和大质量矢量毛的存在。通过明确地建立非线性解，我们证明了在大质量引力理论中，黑洞可以支持大质量引力子。这些毛茸茸的解决方案，最有可能的是，最近发现的史瓦西黑洞在大质量引力子理论中的不稳定性的通用最终状态。
2013-09-03 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Probing the Black Hole Metric. I. Black Hole Shadows and Binary Black-Hole Inspirals
在广义相对论中，黑洞的时空有三个基本性质：（i）它们在自旋的最低阶上与恒星物体的度规相同;（ii）当用几何单位表示时，它们与质量无关;（iii）它们由克尔度规描述。在本文中，我们量化的上限可能黑洞度量偏差所施加的观测黑洞阴影和二进制黑洞的灵感，以探讨目前的实验限制可能违反最后两个预测。我们发现，这两种类型的实验提供了相关的偏差参数的约束，主要是在TT-组件的时空，当表示在面积坐标。我们的结论是，目前，没有证据表明偏离克尔度规跨越8个数量级的质量和16个数量级的曲率跨越的两种类型的黑洞。此外，由于当前引力波源样本中黑洞的特定质量，这两个实验所施加的相关性是一致的，并且当用远场、后牛顿的度规预测来表示时，它们的大小相似。如果未来合并的黑洞双星有两个低质量（例如，~3 Msun）分量，结合内旋约束和黑洞阴影测量结果，可以打破偏差参数之间的简并性。
2020-12-03 astro-ph.HE gr-qc
Biases in estimates of black hole kicks from the spin distribution of binary black holes
LIGO和Virgo引力波天文台现已观测到超过50个二元黑洞合并。虽然中子星在超新星诞生时被赋予了很大的速度，但黑洞是否会受到类似的撞击，以及多大的撞击，仍然是一个悬而未决的问题。最近，Callister等人（2021）在假设它们都是通过孤立的双星演化形成的前提下分析了双星黑洞群，并声称合并的双星黑洞的自旋分布需要大的黑洞反冲（在99%的置信度下大于260 km/s）才能与观测结果相匹配。在这里，我们强调Callister等人（2021）提出的一个关键假设-所有次级黑洞都可以潮汐旋转-并不是由物理模型驱动的，并且可能导致他们对黑洞撞击幅度的估计存在偏差。我们只对Callister et al.（2021）模型进行了微小的修改，考虑了潮汐同步无效的更广泛的合并双星。我们表明，这自然会产生一个双峰自旋分布的二级黑洞，并在二进制黑洞人口中观察到的自旋轨道错位可以解释为更典型的黑洞踢的顺序100公里/秒，踢推断银河X射线双星包含黑洞一致。我们的结论是，大多数的二进制黑洞人口是一致的形成通过孤立的二进制演化。
2022-02-08 astro-ph.HE gr-qc
Black hole-neutron star mergers for 10 solar mass black holes
黑洞-中子星合并的广义相对论模拟目前仅限于低质量的黑洞（小于7个太阳质量），即使人口合成模型表明，大多数合并可能涉及更大质量的黑洞（10个太阳质量或更多）。我们首次对黑洞-中子星与10个太阳质量的黑洞合并进行了广义相对论模拟。对于大质量黑洞来说，作用在中子星上的潮汐力通常太弱，在中子星到达黑洞最里面的稳定圆形轨道之前，它不会被破坏。在a/M = 0.5-0.9范围内改变黑洞的自旋，我们发现只有当a/M>0.7-0.9时，合并才导致恒星的破裂和大质量吸积盘的形成。从这些结果中，我们得到更新的约束BHNS合并的能力是短伽马射线暴的质量和自旋的函数的黑洞的祖先。我们还讨论了引力波信号对黑洞参数的依赖性，并提供了从合并前7-8个轨道开始的模拟波形和频谱。
2012-03-12 astro-ph.HE gr-qc
Compact Binaries in Star Clusters I - Black Hole Binaries Inside Globular Clusters
我们研究了星团中的紧凑的二进制人口，重点是包含黑洞的二进制，使用自洽的Monte Carlo处理动力学和完整的恒星演化。我们发现，黑洞经历强烈的质量分离，成为集中。在核心中，黑洞之间的相互作用非常强烈，形成了非常有效的黑洞-黑洞双星。然而，强相互作用也会破坏或弹出黑洞-黑洞双星。在我们的模拟中，我们没有发现黑洞-黑洞合并，但产生了许多硬逃逸者，它们将在哈勃时间内合并到银河系中。我们还发现了几个高度偏心的黑洞-黑洞双星是潜在的LISA源，这表明星团是天基探测器的有趣目标。我们的结论是星团必须考虑到预测紧凑的二进制人口统计。
2010-09-16 astro-ph.HE astro-ph.SR
Do black hole shadows merge?
所谓的黑洞阴影不是黑洞的轮廓，而是一个坍缩物体或白洞的图像。因此，当黑洞彼此合并时，黑洞的阴影是否彼此合并是重要的。本文通过分析描述黑洞合并的Kastor-Traschen时空中事件视界的零测地线生成元，我们发现存在永远看不到黑洞阴影合并的观测者。
2020-08-06 astro-ph.HE gr-qc
Wandering of the central black hole in a galactic nucleus and correlation of the black hole mass with the bulge mass
我们研究了一个位于星系中心的超大质量黑洞在星系核区域内游荡的机制。假设中心黑洞在核球中受到附近分子云的引力吸引而移动，但通过周围恒星的动力学摩擦而制动。我们估计的近似动能的黑洞之间的平衡的能量增益率通过引力吸引和能量损失率通过动力学摩擦，在一个核球组成的一个核恒星盘和一个核星团从我们的银河系观察。当黑洞质量相对较小时，黑洞在核球引力势中的漂移距离估计为几十pc。然而，随着黑洞质量的增加，距离缩小，当黑洞质量超过一个上限时，能量增益和损失之间的平衡解消失。结果表明，黑洞质量的演化过程是这样的：当黑洞质量小于上限时，环核区域星际物质的质量吸积导致活动星系核的活动，使黑洞质量增大。然而，当质量达到上限时，黑洞失去了对抗动力学摩擦的平衡力，并开始螺旋下降到重心。通过简单的参数标度，我们发现黑洞的质量上限与黑洞的核团质量成正比，这可以解释观测到的黑洞质量与核团质量的相关性。
2021-02-06 astro-ph.GA astro-ph.HE
Black Holes LIGO/Virgo Domination and Single-lined Binaries with a Black Hole Candidate Component
在这封信中，我们注意到，在LIGO / Virgo实验中观察到的黑洞探测率与双星中子星探测率之比需要假设大质量恒星“保守”坍缩成黑洞：坍缩恒星的几乎所有质量都在视界之下。这与LIGO/Virgo探测到的大质量黑洞是一致的。另一方面，在坍缩成黑洞的过程中，物质损失很小的假设与单线双星的小偏心率是一致的。同时，解释了在有蓝色恒星的双星系统中，大多数黑洞没有X射线的现象。我们认为，三套LIGO / Virgo的观测和数据的单线双星与候选黑洞组件确认的情况下，大规模的场双星的演变。
2021-01-22 astro-ph.HE hep-th
Are the black hole remnants produced from binary black hole mergers in GWTC-3 thermodynamically stable?
黑洞热力学为引力、热力学和量子理论之间的深刻而基本的联系提供了强有力的线索。如果黑洞的行为确实像一个自然的热力学系统，那么它在清洁的环境中应该是热力学稳定的。本文利用LIGO、Virgo和KAGRA探测器观测到的双星黑洞（BBH）合并的观测数据，检验了LIGO-Virgo-KAGRA星表GWTC-3中由BBH合并产生的黑洞残余物是否是热力学稳定的。热力学稳定性的判据非常简单，并且与黑洞的自旋直接相关，即热力学稳定的黑洞残余物需要其无量纲自旋$a>a_* \simeq 0.68$。我们对GWTC-3中83个黑洞残骸的最终自旋$a_f$的后验分布进行了检验，发现整个残骸总体符合具有$99.98\%$概率的双稳态黑洞.这是首次验证了由BBH合并产生的黑洞残余物的热力学稳定性。
2022-02-22 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Black Hole Vision: An Interactive iOS Application for Visualizing Black Holes
Vanderbilt University（范德堡大学）；Harvard University（哈佛大学）；OpenAI
黑洞视野是一款利用黑洞透镜效应模拟用户周围环境的iOS应用，通过结合摄像头视频流和透镜方程，展示黑洞引力对视觉的影响。
2026-03-06 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Probing Massive Black Hole Binary Populations with LISA
ESA和NASA正在推进在2034年左右发射LISA的计划。从插图宇宙学模拟的数据，我们提供了LISA检测率的分析，伴随着合并的大规模黑洞人口的特征。总质量为$\sim10^5-10^{10} M_\odot$的大质量黑洞是本研究的重点。我们发展的大规模黑洞合并，形成在分离的模拟分辨率（$\sim$ kpc尺度）的顺序，通过合并与两种不同的治疗的二元大规模黑洞的演化过程。人口的合并时间，以及黑洞的物理性质，形成了每一个进化处理的统计基础。在此基础上，我们用蒙特卡罗方法综合了大质量合并黑洞种群的多种实现，建立了模拟LISA探测星表。我们分析了我们的大规模黑洞二元演化模型如何影响检测率和相关的参数分布测量LISA。用我们的模型，我们发现了大质量黑洞二进制检测率与LISA的$\sim0.5-1$年$^{-1}$质量大于$10^5M_\odot$的大质量黑洞。这应该被视为一个下限，主要是因为我们的大质量黑洞样本不包括低于$10^5M_\odot$的质量，这可能会显着增加观测到的速率。我们提出的原因，我们预测较低的检出率相比，许多文献。
2019-11-01 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Black hole-naked singularity dualism and the repulsion of two Kerr black holes due to spin-spin interaction
我们报告的可能性相互作用克尔源存在于两个不同的国家-黑洞或裸奇点-这两个国家的特点是相同的质量和角动量。另一个令人惊讶的发现是，尽管两个Kerr黑洞之间不存在平衡，但它们可以相互排斥，这为通过观测天体物理黑洞双星来实验探测自旋-自旋排斥力提供了很好的机会。
2019-03-18 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Can the Reissner-Nordström black hole or Schwarzschild black hole be the stable Planck-scale particle accelerator?
结果表明，在考虑粒子的反作用效应和引力效应的情况下，极端Reissner-Nordström黑洞、多散射粒子的非极端黑洞和径向迎头粒子的Schwarzschild黑洞在视界附近粒子碰撞下是稳定的.此外，在具有天体物理典型质量的Reissner-Nordström黑洞附近的碰撞不能产生普朗克尺度的质心能量.然而，典型的原始黑洞附近的正面碰撞可能只发生在普朗克能量尺度上。
2011-11-22 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Charging up Boosted Black Holes
与黑洞会迅速放电的普遍假设相反，我们认为黑洞在通过环境磁场增强时可以优先充电。虽然细节上有很大的不同，但对电荷的偏好与周围磁场中旋转黑洞上的沃尔德电荷沉淀有关。引力电动力学取代了关于屏蔽电场以确定电荷累积值的天真论点。带电的测试粒子，建立了黑洞电荷，表现出混沌的行为证明了动力学区域之间的分形盆地边界。带电的、增强的黑洞将产生它们自己的电磁场，从而产生它们自己的发光信号，即使它们最初是裸露的。因此，我们将增强的黑洞添加到越来越多的潜在可观察的黑洞签名列表中，与黑洞电池和黑洞电池一起。这一推论应该与相对于银河系磁场增强的超大质量黑洞以及与磁化中子星合并的黑洞有关。
2022-12-04 astro-ph.HE gr-qc hep-th
