Testing general relativity via direct measurement of black hole kicks
本文提出通过直接测量双黑洞并合中残余黑洞的反冲效应来检验广义相对论，利用多普勒频移信号和数值相对论推断的差异构建零变量检验，发现未来探测器可高精度约束该效应。
2024-10-16 astro-ph.HE gr-qc
Kicks in charged black hole binaries
本文计算了准圆形带电黑洞双星在完全广义相对论数值演化中由引力辐射和电磁辐射引起的线动量发射。我们推导出缓慢移动的物体的解析表达式，并在数值上探索各种质量比和荷质比。我们发现，对于等质量的情况下，我们的解析表达式是在极好的协议与观察值，相反，发生在真空的情况下，我们发现，在电磁场的存在下，有发射的动量由引力波。我们还发现，具有不相等的质量的双星的强引力踢影响的电磁踢，使他们强烈偏离开普勒的预测。对于在这项工作中考虑的荷质比的值，我们观察到的电磁反冲的幅度总是小于引力的。
2022-11-09 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Binary Natal Kicks in the Galactic Center: X-ray Binaries, Hypervelocity Stars, and Gravitational Waves
理论和观测研究表明，恒星双星存在于大量的星系核，如我们自己的银河系中心。中子星（NS），以及有争议的黑洞（BH）和白矮星（WD），在出生时都会受到出生时的刺激。在这项工作中，我们研究的影响，两个连续的出生踢人口的恒星双星轨道上的大规模黑洞（MBH）在我们的银河系中心。这些出生踢可以以各种方式显着改变双星轨道，以及MBH周围的双星轨道。我们发现了各种动态的结果，从这些踢，包括一个陡峭的尖点的单一NS相对于初始的二进制分布。此外，超高速恒星和候选双星，包括超高速X射线双星，是出生踢的常见结果。此外，我们表明，人口的X射线双星在银河系中心可以被用来作为一个诊断BH出生踢分布。最后，我们估计了出生踢，包括二进制合并和EMRI触发的引力波（GW）事件的速率。
2022-06-09 astro-ph.HE
Remnant Black Hole Kicks and Implications for Hierarchical Mergers
当双星黑洞在密集的星团中合并时，它们的残余物可以与星团中的其他黑洞配对，在一个被称为分层合并的过程中形成越来越重的黑洞。发生分层合并的最重要条件是合并形成的残余物被宿主星团保留。使用公开可用的引力波事件数据库，我们推断出由于引力波的各向异性发射而赋予残余黑洞的反冲速度的大小，并使用该大小来量化每个事件作为星团逃逸速度的函数的保留概率。在第二个引力波瞬变目录（GWTC-2）中，GW 190814提供了最严格的约束与${\rm V_{kick}}=74_{-7}^{+10}$ km/s在90%的可信水平上的反冲震级。我们发现逃逸速度为200 km/s的星团可以保留GWTC-2中约50%的事件。利用核星团和球状星团的逃逸速度分布，我们发现，如果所有的GWTC-2事件都发生在核（球状）星团中，那么GWTC-2的$\sim 17$（2）残留物可能被宿主星团所保留。我们的研究表明，在未来的研究层次合并的反冲速度推断折叠的重要性。
2021-09-15 astro-ph.HE gr-qc
Anomalies in the gravitational recoil of eccentric black-hole mergers with unequal mass ratios
线性动量的辐射对合并中的黑洞双星系统的质心产生反冲（或“反冲”）。最近的数值相对论计算表明，对于自旋位于轨道平面内的等质量自旋双星（“超级反冲”配置），偏心率可导致反冲速度增加约25%[U Sperhake et al. Phys. Rev. D 101（2020）024044（arXiv：1910.01598）]。在这里，我们调查的非零偏心的非自旋，不等质量的黑洞双星的反冲幅度和引力波发射的影响。我们证实，非零的偏心率在合并可能会导致更大的踢高达25%的准圆形的情况下。我们还发现，反冲速度$v$有一个振荡的偏心率的依赖关系，我们解释为合并时的落入方向和远心点（或近心点）方向之间的角度变化的结果。
2021-05-11 astro-ph.HE gr-qc
Effects of Rotation on the Gravitational Momentum Transfer in Neutron-Star Kicks and Implications for Spin-Kick Alignment
Department of Physics and Astronomy, University of Rochester（罗切斯特大学物理与天文学系）
研究旋转对引力拖船机制的影响，发现自旋-反冲角由两个因子决定，快速旋转可抑制垂直拖力，但所需转速不切实际，除非磁场有效传输角动量。
2026-09-07 astro-ph.HE astro-ph.SR
Black-hole kicks from numerical-relativity surrogate models
双黑洞在合并时以引力波辐射线性动量。施加到黑洞残骸上的粒子速度可以达到数千公里/秒，从而将黑洞从它们的宿主星系中喷射出来。我们利用引力波形建模的最新进展，快速，可靠地提取反冲赋予通用，进动，黑洞二进制文件。我们的程序使用一个数值相对论代理模型，以获得一组二元参数的引力波形，然后从这个波形，我们直接积分的引力波线性动量通量。这完全绕过了在天体物理学背景下通常用于模拟黑洞反冲的拟合公式的需要。我们对参数空间中的黑洞反冲现象进行了深入的探索，总结并扩展了之前关于该主题的数值结果。我们的提取过程作为名为SURRKICK的Python编程语言的模块公开提供。在标准的现成机器上，踢评估需要~0.1s，因此使我们的代码非常适合移植到大规模天体物理研究中。
2018-05-28 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Evidence of large recoil velocity from a black hole merger signal
双黑洞合并后留下的最后一个黑洞可以达到反冲速度，或“反冲”，达到5000 km/s。这一现象对引力波天文学、黑洞的形成、广义相对论的检验和星系演化都有重要的意义。我们考虑的引力波信号的双黑洞合并GW 200129_065458（以下简称为GW 200129），已被证明表现出强有力的证据，轨道岁差。利用数值相对论代理模型，在90%的可信度下，将GW 2 0 0 1 2 9的井涌速度约束为$v_f \sim 1542^{+747}_{-1098}$ km/s或$v_f \gtrsim 698$ km/s（单侧极限）。这标志着第一次识别出单个引力波事件的大反冲速度。考虑到GW 200129的反冲速度，我们估计合并后残留的黑洞被球状星团（核恒星）保留的概率小于$0.48\%$（$7.7\%$）。最后，我们表明，踢效应预计不会造成偏见，在振铃测试的广义相对论为这一事件，虽然这可能会改变在未来改进的探测器。
2022-04-29 astro-ph.HE gr-qc
Black holes and fundamental fields: hair, kicks and a gravitational "Magnus" effect
标量场在理论物理中无处不在，是解决暗物质问题、实现QCD中的Peccei-Quinn机制或弦轴宇宙方案的基本要素。它们也是更复杂的物质相互作用的有用代表，例如吸积盘或极端条件下的物质。在这里，我们研究标量“云”和旋转黑洞之间的碰撞。对于这个问题，我们第一次能够比较分析估计和强场，非线性数值计算。当黑洞穿过云时，它根据邦迪-霍伊尔的预测吸积，但通过纯粹的运动学引力“反马格努斯”效应被偏转，我们预测在黑洞与吸积盘相互作用期间也存在这种效应。在相互作用结束后，我们发现在横向方向上的大反冲速度。如果标量是无质量的，则该过程的终态属于真空克尔族，但如果基本标量是有质量的，则该过程的终态可以是多毛的黑洞。
2014-05-19 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Resonantly enhanced kicks from equatorial small mass-ratio inspirals
我们计算了一个偏心的黑洞二进制inspiral，因为它通过一个共振的轨道配置，系统的进动暂时停止演变所产生的踢。因此，引力波的非对称发射效应在大量轨道上连贯地积累起来。我们的结果是用黑洞微扰理论在轨道物体质量比$ε=m/M$较小的极限下计算的。所得到的井涌速度按比例缩放为$ε^{3/2}$，比由最终合并产生的井涌的$ε^2$缩放快得多。对于一个非常偏心的（$e\sim 1$）螺旋围绕一个最大旋转黑洞的最极端的情况下，我们发现踢接近$30,000\;ε^{3/2}$ ~km/s，足以驱逐一个黑洞从它的主机集群，甚至星系。事实上，这种极端的灵感应该是非常罕见的。尽管如此，在不太极端的吸气中，踢的天体物理影响可能是天体物理学上重要的。
2014-08-19 astro-ph.HE gr-qc
Neutron star kicks by the gravitational tug-boat mechanism in asymmetric supernova explosions: progenitor and explosion dependence
超新星爆发早期的不对称物质抛射可以使新生的中子星产生反冲速度。对于中微子驱动的爆炸NS加速被证明主要是由各向异性驱逐内喷出物的引力吸引，而流体动力学的贡献在次主导的水平上，和不对称中微子发射只起次要作用。二维和三维流体动力学模拟表明，这种引力拖船机制可以解释观测到的年轻NS的空间速度高达1000 km/s以上。在这里，我们讨论了如何NS踢取决于能量，喷出物的质量，和不对称的SN爆炸，和哪种作用的紧凑性的预塌缩恒星核心起到的动量转移到NS。我们还提供了简单的解析表达式NS速度在这些数量。参考文献中的流体动力学模拟的结果，我们认为，为什么在讨论的情况下NS加速，电子捕获SNe，低质量铁核SNe和超剥离SNe可以预期有相当低的内在NS踢比核心崩溃SNe的大规模恒星核心。我们的基本论点仍然有效，如果祖星拥有大规模的不对称性，在其对流硅和氧燃烧层。可能的情况下，自旋踢对齐勾勒。我们的大部分讨论仍然是在概念和定性的水平上，需要更多的工作，在数值模拟方面，以确定所涉及的参数，其处方的依赖性将需要配方，可用于更好地描述NS踢在二进制进化和人口合成研究。
2017-02-16 astro-ph.HE astro-ph.SR
Drifting through the medium: kicks and self-propulsion of binaries within accretion disks and other environments
致密双星是引力波和电磁波探测器可以探测到的，对于我们理解天体物理环境和致密天体的组成是很重要的。有大量的工作致力于这种双星在背景介质中的演化，例如在共同包络演化、吸积盘和暗物质迷你尖峰中。在这里，我们将进一步探索在环境中演化的引力约束二进制文件。我们表明，耗散效应，如引力拖曳和吸积赋予的质心的非对称双星的动量。我们在数值上发展的二进制文件在牛顿设置和显示，根据介质密度，质心可以加速到高速度-在某些情况下$300\, {\rm km/s}$或更多-在inspiral，与潜在的可观察到的签名。我们的数值结果是完全一致的\textit{analytical}的结果CM的发展在一阶介质密度。
2020-08-03 astro-ph.HE gr-qc physics.flu-dyn
Lorentz transformation of three dimensional gravitational wave tensor
近年来，人们对运动源的引力波越来越感兴趣。这就引入了一个引力波的洛伦兹变换问题。虽然Bondi-Metzner-Sachs（BMS）理论原则上已经包含了引力波的洛伦兹变换，但三维引力波张量的变换还没有明确的计算过。在四维时空中，引力波具有“助推权为零”和“自旋权为2”的性质。这一事实使引力波的洛伦兹变换难以理解。本文采用传统的三维张量描述引力波。这样一个横截无迹张量直接描述了引力波的自由度。我们导出了引力波张量的显式洛伦兹变换。该变换类似于电场矢量和磁场矢量的洛伦兹变换，它们是三维矢量。从推导出的引力波三维张量的洛伦兹变换出发，只要给出相应静止波形的波形，就可以构造出任意速度运动源的引力波波形。作为一个例子，我们将我们的方法应用于双黑洞的反冲速度的影响。给出了由井涌速度调整的波形。
2023-02-15 astro-ph.HE gr-qc
The Evolution of Kicked Stellar-Mass Black Holes in Star Cluster Environments
我们考虑如何动态摩擦作用于黑洞接收速度踢，而位于引力势的中心，类似于一个星团，由于出生踢或各向异性发射的引力波在黑洞-黑洞合并。我们的调查特别关注如何以及各种基于Drachasekhar的动力学摩擦模型可以预测踢黑洞的轨道衰变与$m_{bh} \lesssim 100 M_\odot$由于不均匀的背景恒星场。一般来说，被踢黑洞的轨道演化遵循阻尼振子的轨道演化，其中两体相遇和动力学摩擦作为阻尼源。然而，我们发现模型近似的动力学摩擦的影响不准确预测的能量损失的黑洞，如果初始踢速度$v_{k}$大于恒星速度色散$σ$。对于所有的踢速度，我们还发现，两个身体遇到附近的恒星可能会导致被踢BH的能量演化偏离标准的动力学摩擦理论，因为遇到有时会导致能量增益。对于较大的反冲速度，我们发现一个黑洞的轨道衰减完全背离经典理论的黑洞的轨道振幅随时间线性衰减，而不是指数。因此，我们已经开发了一个线性衰减形式主义的规模与黑洞的质量和$\frac{v_{k}}σ$，以占当地的引力势的变化。
2017-11-24 astro-ph.GA astro-ph.HE
Explaining LIGO's observations via isolated binary evolution with natal kicks
我们比较二进制演化模型与不同的假设黑洞出生踢的第一个引力波观测LIGO探测器进行。我们的比较试图调和合并率，质量，自旋和自旋轨道错位的所有当前的观测与国家的最先进的形成方案的二元黑洞形成孤立。我们估计，黑洞（BH）应该接受出生踢的顺序$σ\simeq 200$（50）公里/秒，如果潮汐过程不重新调整恒星的自旋。我们的估计是由两个简单的因素驱动的。出生反冲离差$σ$是从上方限定的，因为大反冲破坏了太多的双星（将合并率降低到观测值以下）。相反，出生踢分布是有界的，因为适度的踢需要产生一系列的自旋轨道错位。如果所有的黑洞都可能有出生自旋，那么错位的分布增加了我们的模型与LIGO观测的兼容性。与采用具体BH出生自旋处方的相关工作不同，我们探索了一系列可能的BH出生自旋分布。在我们的模型的上下文中，对于这里使用的所有$σ$的选择，以及在一个简单的基准参数化自旋分布的上下文中，观测结果有利于低BH出生自旋。
2018-06-20 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
Hydrodynamical Neutron-star Kicks in Electron-capture Supernovae and Implications for the CRAB Supernova
中子星（NS）在诞生时通常获得每秒几百公里的反冲。引力拖船机制可以解释这些踢的后果不对称的质量喷射在超新星（SN）爆炸。支持这种流体动力学的解释提供了与相关的NS，这证实了预测的大部分爆炸喷出物，特别是硅和铁组之间的化学元素，主要是在半球排出的NS踢的方向相反的SN残余的意见。在这里，我们提出了一个大型的二维和三维爆炸模拟的电子捕获SNe，考虑爆炸能量之间的~ 3 × 10^49尔格和~ 1.6 × 10^50尔格。我们发现，在陡峭的密度梯度界定的O-Ne-Mg核心的祖SN冲击的快速加速，使中微子加热的物质，中微子驱动的对流的增长迅速冻结在一个高模式的球谐模式的快速膨胀。由于喷出物的动量不对称性很小，快速膨胀的喷出物的重力加速度迅速减弱，NS反冲速度最多为几km/s。因此，O-Ne-Mg核心祖星的极低核心致密性有利于流体动力学NS反冲，远低于蟹状星云脉冲星测量的~160 km/s。这表明蟹状星云不是电子捕获SN的残留物，而是低质量的铁核心祖先，或者蟹状星云脉冲星不是由引力拖船机制加速的，而是由非流体动力学机制加速的，例如，各向异性中微子发射
2018-08-17 astro-ph.HE hep-ph
Natal Kicks of Stellar-Mass Black Holes by Asymmetric Mass Ejection in Fallback Supernovae
雷佩托、戴维斯和西古德森最近对银河势中包含黑洞的低质量X射线双星的轨道进行了积分，结果表明，只有当黑洞受到明显的出生踢时，才能解释银河平面上方某些系统的大距离。令人惊讶的是，他们发现黑洞反冲速度的分布（而不是动量的分布）应该与中子星相似。在这里，我认为，这个结果可以理解，如果中子星和黑洞踢是一个后果，大规模的不对称性创造的超新星喷出物的爆炸机制。非对称排出物质的各向异性引力不仅通过“引力拖船机制”加速新生中子星。它也可以导致延迟黑洞的形成，因为初始喷出物的最慢部分不对称地回落到瞬时存在的中子星上，在此过程中，黑洞的动量可以随着回落质量的增加而增加。因此，黑洞反冲速度不会像由新生中子星的各向异性中微子发射引起的反冲那样，因中子星与黑洞质量之比而减小。
2013-05-31 astro-ph.HE astro-ph.SR
Strong Black Hole Natal Kicks in Magnetized Accretion-Powered Explosions
Columbia University（哥伦比亚大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Flatiron Institute（平顿研究所）
通过三维广义相对论磁流体动力学模拟，发现磁化坍缩星形成的黑洞可获得10^2--10^3 km/s的强诞生速度，影响黑洞保留与双星演化。
2026-09-11 astro-ph.HE
The Distribution of Coalescing Compact Binaries in the Local Universe: Prospects for Gravitational-Wave Observations
合并的紧凑双星是最可行的和最好的研究候选人的引力波（GW）检测的全面运作网络的地面观测站。在第一次探测的预期中，GW源在局部宇宙中的预期分布是相当感兴趣的。在这里，我们调查的全相空间分布的合并紧凑的双星在$z = 0$使用暗物质模拟的结构形成。事实上，这些双星系统获得大的重心速度在出生时（“踢”）的合并网站的分布，更广泛地分布相对于他们的推定主机，与合并发生的距离几个Mpc的主机晕。因此，仅仅基于投影中最近的星系的红移估计可能是不准确的。另一方面，与宿主星系的大偏移可以帮助探测微弱的光学对应物，在设计后续观测策略时应该考虑到这一点。GW源的投影天空分布中的各向同性的程度被发现是增加增加踢速度和被严重增强，如果祖系统具有大踢推断从已知的人口的恒星和双紧凑双星。即使在没有观测到电磁对应物的情况下，GW天文台也可以在先进LIGO的预期精度和检测率范围内识别出不同反冲速度模型产生的双星天空分布的差异-特别是增加更多的干涉仪。
2010-11-04 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Testing the weak equivalence principle with the binary neutron star merger GW170817: the gravitational contribution of the host galaxy
中子星（BNS）合并双星GW 170817及其电磁（EM）双星的成功探测，为探索宿主星系和银河系（MW）的联合作用对弱等效原理（WEP）检验的影响提供了机会。本文利用Navarro $-$ Frenk $-$ White（NFW）轮廓和Herquist轮廓，提出了一个计算银河系势的解析模型，其中考虑了由观测角偏移和第二超新星（SN 2）反冲引起的源的可能位置。结果表明，GW 170817与伽玛暴（GRB 170817 A）比较时，$Δγ$的上限为$10^{-9}$; GW 170817与明亮的光学瞬变（SSS 17 a，目前IAU的标识为AT 2017 gfo）比较时，$Δγ$的上限为$10^{-4}$。这些限制是更严格的一至两个数量级，比那些只由测量的MW潜力在文献中。我们表明，WEP测试是加强从宿主星系的夏皮罗时间延迟的贡献。同时，我们还发现，大的出生踢产生的最大偏差约$20\%$的结果与典型的踢速度400 $\sim$ 500 km s $^{-1}$。最后，我们分析了NGC 4993晕质量的影响，发现最大质量为$10^{12.4}h^{-1} M_{\odot}$的$Δγ$的上限比最小质量为$10^{12.0}h^{-1} M_{\odot}$的上限严格近两倍。
2020-08-04 astro-ph.HE gr-qc
Lidov-Kozai Cycles with Gravitational Radiation: Merging Black Holes in Isolated Triple Systems
我们表明，黑洞双星与外部同伴可以经历Lidov-Kozai周期，导致近心通道，导致快速合并，由于引力波发射。这种情况经常发生在伴星的质量与双星的折合质量相当，伴星轨道的半长轴在双星半长轴的$\sim 10$倍之内的系统中。使用一个简单的人口合成模型和3体模拟，我们估计在外地的三重黑洞系统的合并率约为6每Gpc $^3$每年在出生踢的情况下，在黑洞形成。这个值是在90%可信区间的低端，从目前的LIGO结果推断出的总黑洞黑洞合并率。在这些计算中有许多不确定性，其中最大的是出生踢的未知分布。即使是适度的出生踢$40\mbox{km s}^{-1}$将减少合并率的40倍。这些系统中的百分之几在首次进入aLIGO可检测的频带（10 Hz以上）时，偏心率将大于0.999。
2017-01-25 astro-ph.HE
Nonlinear Gravitational Recoil from the Mergers of Precessing Black-Hole Binaries
我们目前的结果从88进动，等质量的大自旋黑洞双星（83与内禀自旋0.8和5与内禀自旋0.9）的广泛研究，并使用这些数据来模拟新的非线性贡献的引力反冲赋予合并的黑洞。我们发现了一个新的效果，交叉踢，提高了反冲部分对齐的二进制超出hangup踢效果。这导致反冲大于2000 km/s的概率增加了近两倍，因此，黑洞从星系中被弹射出来的概率也增加了，在最近合并的星系核心中观察到大的微分红移/蓝移。
2014-01-12 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Kick & spin: new probes for multi-messenger black-hole mergers in AGNs
The Chinese University of Hong Kong（香港中文大学）；Instituto Galego de Física de Altas Enerxías, Universidade de Santiago de Compostela（加利西亚高等物理研究所，圣地亚哥-德孔波斯特拉大学）
该研究提出了一种统计框架，通过分析GW-EM关联的证据轴，约束活动星系核中黑洞并合的喷射和自转特性。
2025-12-09 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational Radiation From Pulsar Creation
我们估计的引力波振幅作为频率的函数产生的过程中产生的恒星的引力坍缩的大质量恒星。所需的三个主要量是产生脉冲星反冲的磁场的大小，决定脉冲星速度的温度和引力辐射的持续时间。
2019-12-05 astro-ph.HE
Neutron Star - White Dwarf Binaries: Probing Formation Pathways and Natal Kicks with LISA
本文利用双星族群合成预测LISA可探测约百个中子星-白矮星双星，并表明其偏心率和啁啾质量分布可用于研究中子星诞生踢动与公共包层演化，同时探讨了射电对应体识别前景。
2024-04-09 astro-ph.HE gr-qc
Perturbed disks get shocked. Binary black hole merger effects on accretion disks
双黑洞系统的合并过程会对环双星盘产生强烈的影响。在目前的工作中，我们研究的影响，中心质量减少（由于通过引力波的能量损失）和一个可能的黑洞反冲（由于不对称的引力辐射发射）。对于质量减少的情况下，反冲沿磁盘的角动量，振荡诱导的磁盘，然后调制的内能和韧致辐射光度。另一方面，当反冲方向有一个垂直于圆盘角动量的分量时，圆盘的动力学受到强烈的影响，产生相对论性冲击。激波加热在我们的辐射、总内能和韧致辐射光度的替代物中留下了它的特征。有趣的是，对于反冲速度低于盘中最小轨道速度的情况（在真实活动星系核中很可能出现这种情况），我们观察到盘的内能有一个共同的特征模式。井涌速度的变化仅仅提供了特征模式中的相位偏移，这意味着对这种特征的观测可以仅通过电磁信号产生井涌速度的测量。
2009-07-07 astro-ph.HE gr-qc
Natal kicks of compact objects
Sternberg Astronomical Institute, Lomonosov Moscow State University（莫斯科国立大学斯特恩伯格天文研究所）；School of Physics and Astronomy, Monash University（蒙纳士大学物理与天文学院）；OzGrav, Australian Research Council Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery（澳大利亚引力波发现卓越中心）
本文介绍了超新星爆发形成的致密天体的natal踢动速度特征，阐明其与超新星物理的关联及在引力波探测、微引力透镜观测等天体物理领域的重要研究价值。
2025-10-29 astro-ph.HE
State of the field: Binary black hole natal kicks and prospects for isolated field formation after GWTC-2
高级LIGO和高级Virgo新发布的GWTC-2引力波探测目录提供了有关合并二元黑洞（BBH）的自旋幅度和方向的前所未有的信息。值得注意的是，BBH人口的分析表明，存在的双星的组件自旋显着失调，相对于他们的轨道角动量。显著错位的自旋通常被预测为与通过标准的共同包络（CE）演化形成的孤立场不一致，因此是致密星团内动态双星形成的“确凿证据”。在这里，我们探讨了LIGO/Virgo对自旋轨道不对准的观测是否确实排除了BBH完全通过标准CE演化在该领域形成的可能性。特别是，我们试图了解是否，通过改变出生踢黑洞接收形成后，我们可以调用CE的情况下，自洽地解释所观察到的自旋分布和合并率的BBH。我们发现，如果孤立的黑洞出生时具有小的出生自旋，那么通过CE形成的BBH需要极端的出生踢，以匹配观察到的BBH人口，速度分散$σ= 9.7^{+26.7}_{-5.9}\times10^2\,\mathrm{km}\,\mathrm{s}^{-1}$和$σ>260\,\mathrm{km}\,\mathrm{s}^{-1}$在99%的可信度。为了避免这种情况下，我们认为，有必要假设孤立的黑洞出生与非零出生自旋，一个或多个替代渠道有助于观察到的BBH人口，和/或其他不可预见的机制，产生大的自旋轨道不对准的领域。
2021-11-05 astro-ph.HE gr-qc
Forward Modelling the O3(a+b) GW transient mass distributions with BPASS by varying compact remnant mass and SNe kick prescriptions
我们提出了前向建模从BPASS代码套件的人口观察到的引力波（GW）的瞬态报告的LIGO/VIRGO联盟（LVC）在其第三次观测运行，O3（a+b）。具体来说，我们预测预期的啁啾质量和质量比分布GW瞬态，考虑到检测器的灵敏度，以确定有多少事件应该被检测到的O3（a+b）中的电流检测器网络。我们研究这些预测如何改变四个不同的残余质量估计方案和两个超新星（SNe）踢处方之间的交替。我们发现，从这些变化产生的模型人口准确匹配整个O3（a+b）GW瞬态目录。然而，一些模型与部分目录的一致性表明了实现更完全匹配的方法。这些措施包括减少接近质量间隙的低质量黑洞（BH）的数量，同时也增加了低于对不稳定SN极限的高质量黑洞的数量。最后，我们发现，从恒星模型的剩余质量的值和选择的SN踢之间的相互作用是复杂的，不同的踢处方可能需要取决于是否形成一个中子星或BH。
2022-01-13 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Gravitational-wave detection rates for compact binaries formed in isolation: LIGO/Virgo O3 and beyond
使用模拟进行人口合成代码MOBSE，我们计算的合并率密度和检测率的紧凑的二进制合并形成隔离的第二代和第三代引力波探测器。我们估计利率是如何影响的关键恒星物理参数，即共同的包络演变和出生踢的不确定性。我们估计未来的升级将如何增加合并事件的可用目录的大小，我们讨论的合并率密度，将成为第三代探测器访问的功能。
2019-10-03 astro-ph.HE gr-qc
Supernova and prompt gravitational-wave precursors to LIGO gravitational-wave sources and short-GRBs
最近通过引力波发射探测到了双黑洞和双中子星的合并，后者随后是合并后的电磁对应物，在合并后几秒钟到几周内出现。虽然理论上已经预测到合并后的电磁对应物，但很少有人提出GW源的电磁前兆，而且尚未观察到。在这里，我们表明，一小部分的${\rm a}\,{\rm few\times}10^{-4}-10^{-1}$的LIGO GW源和短伽玛暴，可能是由超新星爆炸前几年到几十年的合并。GW源中的每一个BH/NS-祖先都被认为是在超新星之后形成的，可能伴随着对新生致密天体的出生速度。演化和出生踢决定了幸存双星的轨道，因此也决定了致密双星的诞生和最终合并之间的延迟时间。我们使用的数据从二进制进化人口合成模型表明，延迟时间分布有一个不可忽略的尾巴的超短延迟时间在1-100年之间，从而产生潜在的可观察到的超新星前体GW源。此外，未来的LISA/DECIGO GW空间探测器将能够在最后合并之前的几周到几十年的合并前阶段探测GW-螺旋。因此，这些超短延迟时间源可以产生一种独特类型的迅速出现的LISA/DECIGO-GW源，伴随着\emph{coincident}超新星。档案（和/或直接）检测的前体（符合）SNe与GW和/或短伽玛暴将提供前所未有的合并双星的特点，以及他们以前的演变，通过超新星和出生踢，否则无法通过其他手段。
2017-10-24 astro-ph.HE astro-ph.SR
Constraints on compact binary merger evolution from spin-orbit misalignment in gravitational-wave observations
LIGO、Virgo和KAGRA合作对第一个确认的中子星-黑洞（NS-BH）双星合并的识别为研究确认和候选事件的早期样本的性质提供了机会。在这里，我们主要集中在相对于双星轨道角动量矢量的黑洞自旋的倾斜角，以及确定这种倾斜的物理过程的影响。GW200115和候选事件GW190426_152155和GW190917_114630的后倾分布在显著反对齐方向达到峰值（尽管显示宽分布）。通过孤立的双星演化产生这些倾斜将需要比通常认为的更强的出生踢（优先极性踢将被排除），和/或额外的倾斜源，如稳定的质量转移。早期样本的NS-BH事件的质量小于预期的经典形成通道，并可能提供有效的质量转移的证据，导致合并更大质量的NS-BH双星之前，他们的演变到紧凑的阶段是完整的。我们预测，未来的引力波探测的NS-BH事件将继续显示总的二进制质量的$\approx 7$ M $_{\odot}$和质量比的$q \sim 3$，如果这种解释是正确的。相反，候选行星GW191219_163120的高质量表明它是一个动力学捕获源。合并的NS-BH系统中很大一部分的大倾斜将削弱电磁探测的前景。然而，EM观测，包括未检测，可以显着收紧自旋和质量比的约束。
2022-01-07 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational waves from black hole-neutron star binaries I: Classification of waveforms
利用我们的新的数值相对论程序SACRA，对黑洞（BH）-中子星（NS）双星的螺旋和合并过程进行了长期模拟，重点研究了引力波形。作为初始条件，采用改进的移动穿孔方法制备了处于准平衡态的BH-NS二元系。BH采用无旋运动穿刺模型，NS采用$Γ=2$多方状态方程和无旋速度场。BH与NS的质量比$Q=M_{\rm BH}/M_{\rm NS}$在1.5和5之间的范围内选择。由${\cal C}=GM_{\rm NS}/c^2R_{\rm NS}$定义的NS的紧凑度被选择为在0.145和0.178之间。对于大的$Q$值，NS不被潮汐破坏，只是被BH吞噬，引力波的特点是螺旋，合并，和振铃波形。在这种情况下，波形定性地与BH-BH双星的波形相同。对于足够小的$Q \alt 2$值，NS可能在被BH吞噬之前被潮汐破坏。在这种情况下，合并和衰荡波形的振幅非常低，因此，引力波的特征在于螺旋波形和随后的快速衰减。合并和振铃波形的差异清楚地反映在频谱形状和"截止"频率上，在该频率以上频谱振幅急剧下降。当NS没有潮汐中断时（例如，对于Q = 5），由非对称引力波辐射引起的反冲速度与BH-BH双星合并时的反冲速度近似一致，而在发生潮汐扰动的情况下，反冲速度被显著抑制。
2012-07-22 astro-ph.HE gr-qc
Signatures of spin precession and nutation in isolated black-hole binaries
双星黑洞的自旋进动是由潮汐、风、吸积、共包络演化、出生踢和恒星核-包络耦合等现象的相互作用决定的。在以前的工作中，我们确定了参数空间的区域，可能会产生BBHs与大的错位从出生踢和高自旋幅度从三个机制-潮汐，吸积，或通过最小的核心-包络耦合的继承。在这里，我们探索自旋进动的BBHs使用五个参数，描述的振幅和频率与轨道角动量进动和章动的总角动量，调制的引力波发射。如果至少有一个黑洞在旋转，那么对于足够强的出生反冲来说，进动通常是可能的。章动是自旋-自旋耦合的结果，并且取决于三种上旋机制。潮汐同步可以在对齐的有效自旋和章动频率之间留下明显的相关性，但不会产生大的章动。当黑洞吸积伴星包层的$\gtrsim 20\%$时，进动的频率和幅度都很大。更少量的吸积，例如，$\approx 2\%$是必要的，以提供一个大的进动频率和振幅时，吸积体是沃尔夫-拉叶（WR）星。高出生WR自旋的遗传（$\gtrsim 5\%$的最大分裂值）通过最小的核心-包络耦合是最有希望的机制，产生章动BBH，这意味着从引力波观测章动的测量可能会建议孤立的二进制起源与最小的核心-包络耦合。
2023-02-02 astro-ph.HE gr-qc
Anisotropic Star Clusters around Recoiling Supermassive Black Holes
该研究探究反冲超大质量黑洞周围核星团的动力学特性，分析不同反冲角度和初始恒星构型下的结构特征，给出对应可观测图谱，为观测搜寻反冲黑洞提供关键依据。
2023-05-03 astro-ph.GA astro-ph.HE
Hangup Kicks: Still Larger Recoils by Partial Spin/Orbit Alignment of Black-Hole Binaries
我们重新审视的情况下获得的引力辐射反冲的最后残余的黑洞，通过研究一组配置，有组件的自旋都与轨道角动量和轨道平面。我们进行了一系列的42个新的完整的数值模拟等质量和等自旋星等的双星。我们扩展了以前的反冲拟合公式，包括非线性项的自旋，并成功地包括新的和已知的结果。新的预测的最大速度接近5000公里/秒的自旋部分对准轨道角动量，这导致了一个重要的增加的概率大反冲在一般的天体物理合并。我们发现不可忽略的概率反冲几千公里/秒的吸积对准双星。
2011-11-18 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
SNe Kicks in Hierarchical Triple Systems
大多数大质量恒星，如果不是全部的话，都是双星配置或更高的倍数。这些大质量恒星经历超新星爆炸，以黑洞或中子星的形式结束生命。最近的观测表明，中子星，甚至可能是黑洞，在诞生时都会受到巨大的速度冲击。这种出生踢和突然的质量损失可以显着改变系统的轨道配置。在这里，我们推导出一般的分析表达式，描述的影响，出生踢二进制分层三重系统。我们探讨了几个概念验证的应用，如黑洞和中子星双星和X射线双星与恒星或超大质量黑洞（SMBH）的同伴在一个广泛的轨道。踢可以破坏层次结构，尽管很难逃脱SMBH的势阱。一些双星系统确实逃离SMBH系统，导致超高速双星系统。此外，踢可以导致增加或减少轨道分离。减少轨道间隔可能会对这些天体物理系统产生重大影响。例如，缩小分离后超新星反冲可以导致内部致密双星的缩小，然后可能通过引力波（GW）发射合并。这一过程产生了一颗超新星，紧接着可能是一个GW-LIGO事件。有趣的是，我们发现，出生踢可以导致外轨道收缩，和二进制可能会越过第三洛希极限，打破了内部的二进制。因此，在SMBH伴星的情况下，这一过程可能导致潮汐破裂事件或GW-LISA检测事件与超新星前兆。
2019-01-03 astro-ph.HE astro-ph.SR
Machine-learning interpolation of population-synthesis simulations to interpret gravitational-wave observations: a case study
我们报告的进展，解释当前和未来的引力波事件的天体物理模拟。机器学习仿真器在数值人口合成预测上进行训练，并插入贝叶斯分层框架。在这个案例研究中，一个温和的，但国家的最先进的一套模拟孤立的双星内插在两个事件参数和一个人口参数。我们的管道的验证过程强调了省略一些事件参数可能会导致估计选择效应的错误，这将作为系统学传播到最终的人口推断。使用LIGO/Virgo的数据从O 1和O2，我们推断，黑洞的双星是最有可能接受出生踢与一维速度色散$σ$ = 105+44公里/秒。我们的研究结果展示了机器学习工具结合人口合成模拟和引力波数据的潜在应用。
2019-10-23 astro-ph.HE gr-qc
From 3D hydrodynamic simulations of common-envelope interaction to gravitational-wave mergers
模拟双星中引力波合并事件的祖先演化面临两个主要的不确定性：共包络相和超新星反冲。这两个过程对于包含中子星和黑洞的双致密天体系统的最终轨道构型至关重要。预测一维模型的共同信封相互作用是缺乏和多维模拟的挑战，相关的空间和时间尺度的广泛范围。在这里，我们提出了一个最初的$10\,M_{\odot}$红超巨星主星与黑洞和中子星伴星的共同包络相互作用的三维流体动力学模拟。我们表明，高质量制度是完全从头计算模拟。假设在我们的模拟结束时所有的复合能量仍然可用，继续帮助解开信封，几乎完全达到信封弹射。与以前的假设相反，我们发现，动力学陷入的两个同伴终止在轨道分离太宽的引力波合并系统在哈勃时间。我们讨论了系统的进一步演变的分析估计的基础上。随后从超巨星剩余的$3\,M_{\odot}$核心到致密伴星的质量转移事件也不会使轨道充分收缩。如果超新星反冲与轨道运动有利地对齐，那么仍然可以预期一小部分系统会发生中子星-中子星和中子星-黑洞合并。对于双中子星（中子星-黑洞）系统，我们估计约有$9 \%$（$1 \%$）个双星发生合并，而约有$77 \%$（$94 \%$）个双星被破坏，即在我们的例子中，超新星反冲实际上使引力波合并成为可能;然而，我们预计预测的引力波合并事件会减少。（abbr.）
2022-07-13 astro-ph.HE astro-ph.SR
Constraining Formation Models of Binary Black Holes with Gravitational-Wave Observations
双黑洞（BBH）合并产生的引力波（GW）为研究双星演化和致密双星的形成提供了新的途径。通过将不断增长的BBH系统样本与人口合成模型相结合，我们可以开始约束这些模型的参数，并收集有关支持双星恒星演化的内在物理过程的前所未有的知识。在这项研究中，我们应用一个层次贝叶斯模型的质量测量从合成GW样本约束人口模型中的物理处方和从各种渠道产生的系统的相对比例。我们采用人口模型的两个典型的形成方案在我们的分析-孤立的二元演化涉及一个共同的信封阶段和动态形成的球状星团-与模型的变化，为不同的黑洞出生踢处方。我们表明，仅与啁啾质量测量，它是可能的约束natal踢处方和相对分数的系统起源于每个形成通道与$\mathcal{O}(100)$的置信检测。这个框架可以扩展到包括额外的形成方案，模型参数和测量的属性的紧凑的二进制。
2017-09-08 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
The impact of natal kicks on black hole binaries
本研究探究恒星坍缩形成双黑洞过程中诞生踢对引力波并合时间的影响，划分出三种作用区间，指出高强度诞生踢与完全坍缩场景难以契合，提出电磁观测和大质量宽距双星是研究相关物理机制的重要方向。
2025-08-18 astro-ph.HE astro-ph.SR
A Theory for Neutron Star and Black Hole Kicks and Induced Spins
本研究通过20个三维核心坍缩超新星模拟，揭示了中子星、黑洞反冲速度与前身星致密性等的关联，探讨了自旋特性及对双中子星存续等的意义。
2024-01-31 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Electromagnetic Counterparts Powered by Kicked Remnants of Black Hole Binary Mergers in AGN Disks
研究AGN盘中BBH并合踢出残余体驱动的电磁辐射，提出喷流茧冷却辐射为主要可探测机制，预测软X射线瞬变作为对应体，支持多信使观测。
2023-11-17 astro-ph.HE
Probing supernovae and kicks in post-supernova binaries
该研究重新分析SGR 0755-2933观测数据，发现其中子星更可能源自普通Ib/c型超新星而非超剥离超新星，并强调需用超新星后完整运动学分析推断爆炸与前身星条件。
2024-01-23 astro-ph.HE astro-ph.SR
Implications of recoil kicks for black hole mergers from LIGO/Virgo catalogs
LIGO/Virgo合作的第一和第二个引力波瞬态目录包括$50$确认的合并事件，来自第一，第二和第三次观测运行的前半部分。我们计算反冲踢的分布赋予合并残余物和估计其保留概率在各种天体物理环境中的最大祖自旋（$χ_{\rm max}$）的函数，假设LIGO/处女座二进制黑洞（BBH）合并催化的动态组装在一个致密的星团。我们发现，对于$0.1$，$0.3$，$0.5$，$0.8$的最大祖自旋，平均反冲分布分别在$150$ km s $^{-1}$，$250$ km s $^{-1}$，$350$ km s $^{-1}$，$600$ km s $^{-1}$附近达到峰值.只有逃逸速度为$\gtrsim 100$ km s $^{-1}$的环境，如在银河系核星团以及最大质量的球状星团和超级星团中发现的那样，才能有效地保留LIGO/室女座BBH人口的合并残余，即使是低祖先自旋（$χ_{\rm max}=0.1$）。在高祖先自旋（$χ_{\rm max}\gtrsim 0.5$）的情况下，只有质量最大的核星团才能保留合并产物。我们还发现，如果GW 170729，GW 190412，GW 190519和GW 190620的祖先是中等自旋（$χ_{\rm max}\gtrsim 0.3$），而GW 190517的祖先是快速自旋（$χ_{\rm max}\gtrsim 0.8$），则可以再现有效自…
2021-01-26 astro-ph.GA astro-ph.HE
Three-dimensional core-collapse supernova simulations of massive and rotating progenitors
我们提出了三维模拟的大规模的旋转和非旋转的祖先进行的核心崩溃的广义相对论中微子流体动力学代码CoCoNuT-FMT和分析其爆炸特性和引力波信号。原型包括沃尔夫-拉叶星，初始氦星质量分别为$39\,M_{\odot}$和$20\,M_{\odot}$，以及一颗$18\,M_{\odot}$红超巨星。$39\,M_{\odot}$模型是一个快速旋转体，而其他两个祖先是非旋转的。两个沃尔夫-拉叶模型都产生了健康的中微子驱动的爆炸，而红超巨星模型则没有爆炸。在模拟结束时，对于$39\,M_{\odot}$和$20\,M_{\odot}$模型，爆炸能量已经分别达到了$1.1\times 10^{51}\,\mathrm{erg}$和$0.6\times 10^{51}\,\mathrm{erg}$。爆炸产生了相对高质量的中子星，但有适度的反冲。由于双极爆炸几何形状与旋转轴对齐，因此在$39\,M_{\odot}$模型中，旋转和反冲之间的$30^\circ$偏差相对较小。就引力波信号而言，质量大且快速旋转的$39\,M_{\odot}$前身因其巨大的引力波振幅而脱颖而出，这使得它可以被爱因斯坦望远镜探测到近2 Mpc。对于这个模型，我们发现，旋转显着改变的f-模式上的原始中子星参数的特征引力波频率的依赖性相比，非旋转的情况下。其他两个祖先有相当小的检测距离，尽管显着的低频发射在最敏感的频带的电…
2020-02-24 astro-ph.HE
Can supernova kicks trigger EMRIs in the Galactic Centre?
由即将到来的LISA天文台探测到的最有希望的引力波（GW）源之一是所谓的极端质量比吸气（EMRI），即恒星质量致密物体对超大质量黑洞（SMBH）的GW驱动吸气。在本文中，我们认为，超新星（SN）踢可能会触发EMRI在星系核的散射新生恒星黑洞和中子星在极偏心轨道，因此，这些紧凑的对象预计通过GW发射到中央SMBH螺旋的时间尺度可能会变得比其他轨道扰动发生的时间尺度短。通过将这一论点应用于银河系中心，我们表明，S-集群和顺时针盘是产生这种事件的最佳区域：在S-集群（顺时针盘）中发生的约10 000（100 000）个SN中的一个预计将引起EMRI。如果我们假设影响恒星黑洞的出生反冲比中子星经历的要慢得多，我们会发现大多数SN驱动的EMRI都涉及中子星。我们进一步估计，从SN到最后陷入SMBH的时间跨度是几百万年的顺序。最后，我们推断每个银河系中SN驱动的EMRI的速率高达10^-8/年，因此我们预计LISA每年将检测到数十个SN驱动的EMRI。
2019-02-26 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.IM
Detailed properties of gravitational-wave mergers from flyby perturbations of wide binary black holes in the field
宽黑洞双星（宽BBHs; $\geqslant 10^3$ AU）在现场可以扰动随机恒星飞越激发他们的偏心率。一旦一个宽的双星被驱动到一个足够小的近心点，引力波（GW）的发射变得显着，和双星吸气和合并。在我们以前的研究中，使用宽BBHs的简化模型，我们发现连续的飞越导致宽BBHs在小于哈勃时间内的合并分数，使得飞越扰动机制成为GW源产生率的相关贡献者。然而，所产生的GW源的确切速率和详细性质取决于宽的二元祖元。在本文中，我们使用详细的人口合成模型的初始宽BBH人口，考虑几个人口对应于不同的自然踢模型和金属丰度，然后遵循宽BBH的演变，由于飞越扰动和GW排放。我们发现，飞掠的累积效应是有利于GW源的产生在不可忽略的$1-20$ Gpc $^{-3}$ yr $^{-1}$，这是敏感的出生踢模型。这些速率与观测推断的速率有关。我们的模型，现在来自详细的人口的二进制文件，提供了详细的属性产生的GW源，包括质量函数和延迟时间。GW合并是圆形的，当进入aLIGO波段;有一个高速色散宿主星系（特别是椭圆星系）的偏好;有一个相对均匀的延迟时间分布;并可能有轻度相关（小于孤立的演化通道，大于动力学通道）的自旋自旋和自旋轨道。
2022-04-26 astro-ph.GA astro-ph.HE
Influence of Black Hole Kick Velocity on Microlensing Distributions
本文利用孤立黑洞微透镜事件 OB110462 与 OGLE-IV 事件计数，约束黑洞诞生踢速度，指出平均速度很可能不超过约 100 km/sec。
2024-05-13 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
An X-ray quiet black hole born with a negligible kick in a massive binary within the Large Magellanic Cloud
恒星质量的黑洞是出生时质量超过15个太阳的恒星的最后残余。预计有数十亿人居住在本星系群中，但只有少数人是已知的，大多数是通过从伴星吸积物质时发射的X射线探测到的。在这里，我们报告VFTS 243：一个巨大的X射线昏暗的双星在大麦云云。它的轨道周期为10.4 d，由一颗25太阳质量的O型恒星和一颗至少9太阳质量的看不见的伴星组成。我们的光谱分析排除了一个非退化的同伴在5西格玛置信水平。最小的伴星质量意味着它是一个黑洞。在我们的银河系之外，没有其他X射线宁静的黑洞是明确已知的。VFTS 243的（近）圆形轨道和运动学意味着其前身坍缩成一个黑洞与很少或没有喷出的物质或黑洞反冲有关。识别这种独特的双星系统将极大地影响引力波探测的预测速率和整个宇宙中核心坍缩超新星的性质。
2022-07-15 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
