The Megamaser Cosmology Project: IV. A Direct Measurement of the Hubble Constant from UGC 3789
在巨脉泽宇宙学计划(MCP)的论文I和II中,我们报告了在星系UGC 3789中心的一个超大质量黑洞的吸积盘对水脉泽的初步观测,给出了到星系的角直径距离和Ho的估计,不确定度为16%。从那以后,我们对这些水脉泽的空间速度结构进行了更多的VLBI观测,并继续监测其光谱,以更好地测量脉泽加速度。这些更广泛的观察,结合改进的建模的脉泽在吸积盘的中央超大质量黑洞,证实了我们以前的结果,但与显着提高精度。我们发现Ho = 68.9 +/- 7.1 km/s/Mpc; Ho的这种估计与其他方法无关,并且精确到+/-10%,包括系统误差的来源。这使得UGC 3789的距离为49.6 +/- 5.1 Mpc,中心超大质量黑洞为(1.16 +/- 0.12)x 10^7 Msun。
2013-02-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
Cosmology and the Hubble Constant: On the Megamaser Cosmology Project (MCP)
哈勃常数Ho不仅描述了在红移z ~ 0处局域空间的膨胀,而且是决定宇宙演化的基本参数。最近的测量Ho锚定造父变星的观测已经达到了百分之几的精度。然而,这个问题是如此重要,以至于需要从几种方法中得到证实,以更好地约束Ho,以及暗能量和空间曲率。一个特别直接的方法涉及到本地星系的距离,远到足以成为哈勃流的一部分,通过水蒸气(H2O)脉泽绕核超大质量黑洞。本文的目的是描述Ho与基本宇宙学问题的相关性,并概述与哈勃常数有关的“巨脉泽宇宙学计划”(MCP)的最新进展。
2012-05-03 astro-ph.CO
The Origin of Keplerian Megamaser Disks
在活跃星系的核中发现了几个薄的开普勒亚秒差距巨脉泽盘的例子,并用于精确确定其宿主黑洞的质量。我们发现,有一个经验的线性相关性之间的磁盘半径和黑洞的质量,这样的磁盘是自然形成的分子云通过星系核和暂时吞没中央超大质量黑洞。当初始云柱密度低于10^{23.5} cm^{-2}时,盘是非自引力的,但当云柱密度更高时,盘会碎裂并产生类似于银河系中心人马座A* 周围观测到的致密恒星盘。
2012-04-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
Measuring Gas Accretion and Angular Momentum near Simulated Supermassive Black Holes
利用动态范围超过1000万的宇宙学模拟,我们研究了气体质量和角动量通过含有超大质量黑洞(SMBH)的盘状星系的环核区域的输运。模拟遵循星系演化的相对静止阶段(没有合并),并且没有活动星系核(AGN)的反馈,作为使用最先进的高分辨率宇宙学模拟来模拟星系和黑洞共同演化的第一阶段的一部分。我们提出了在不同的红移(z=6,4和3)和三个不同的黑洞质量(3000万,9000万和3亿太阳质量;在z=4),以及模拟,包括一个处方,近似在dennis区域的光学厚冷却的模拟结果。整个环核盘的内部气体质量作为时间的函数表现出瞬态和混沌行为。内部气体质量的傅立叶变换在整个区域内遵循斜率为-1的幂律,这表明,在没有星系合并和活动星系核反馈的影响下,质量波动是随机的,在每次模拟的持续时间(~ 1-2百万年)内没有首选的吸积时间尺度。在小于100万年的时间尺度上,气体盘的角动量相对于盘在千秒差距尺度上改变方向,反映了环核区域的混沌和瞬态气体动力学。由于环核盘的动力学状态而向内驱动的气体团,可能在确定SMBH的自旋演化中发挥重要作用,正如在随机吸积情景中所建议的那样。
2010-05-06 astro-ph.CO
Instability of Circumnuclear Gas Supply as An Origin of "Changing-look" Phenomenon of Supermassive Blackholes
本研究针对超大质量黑洞“变貌”现象起源问题,通过分析重复变貌活动星系核样本,发现特征时标与黑洞质量负相关,提出该现象源于环核气体供应突变引发的吸积率变化。
2024-05-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
Refining the M_BH-V_c scaling relation with HI rotation curves of water megamaser galaxies
黑洞-星系标度关系提供了关于超大质量黑洞和其宿主星系共同演化的信息。我们比较了黑洞质量-圆速度(MBH - Vc)关系和黑洞质量-膨胀恒星速度色散(MBH - sigma)关系,看看标度关系是否可以被动地从大量的合并中产生,或者需要一个物理机制,例如来自活动核的反馈。我们对五个星系(包括三个水巨泽星系)进行了VLA H I观测,以测量圆周速度。使用22个星系,通过动态MBH测量和延伸到大半径的Vc测量,我们的最佳拟合MBH - Vc关系式log MBH = alpha + beta log(Vc /200 km s^-1)得出alpha = 7.43+/-0.13,beta = 3.68+1.23/-1.20,内禀散射λ_int = 0.51+0.11/-0.09。内禀散射很可能高于0.51,因为我们非常小心地归因于保守的大观测误差。我们在MBH - sigma关系中发现了类似的散射,λ_int = 0.48+0.10/-0.08,而纯粹的合并情况可能会导致比重子(sigma)性质更紧密的暗晕标度(如Vc所示)。相反,来自活动核的反馈可以作用于凸出尺度以相对于MBH-Vc关系收紧MBH-sigma关系,如所观察到的。
2013-09-20 astro-ph.CO
A general relativistic mass-to-distance ratio for a set of megamaser AGN black holes
在这项工作中,我们进行贝叶斯统计拟合,以估计质量距离比和退缩红移的10个不同的黑洞在中心的活动星系核,即星系NGC 5765 b,NGC 6323,UGC 3789,CGCG 074-064,ESO 558-G 009,NGC 2960,NGC 6264,NGC 4388,J 0437 +2456和NGC 2273。我们的广义相对论方法利用了在天空中的位置和水超脉泽在其吸积盘上绕中心黑洞作圆周运动的频移观测。这种方法也使我们能够量化的引力红移,这是不考虑在牛顿分析。离黑洞最近的超脉泽的引力红移在1-6 km/s范围内。拟合的黑洞质量的阶数对应于超大质量黑洞,并位于$10^6 - 10^7$ M_{sun}范围内
2022-10-27 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
A Scaling Relation Between Megamaser Disk Radius and Black Hole Mass in Active Galactic Nuclei
在活动星系的核中发现了几个薄的开普勒亚秒差距的超脉泽盘,并用于精确确定其宿主黑洞的质量。我们发现,有一个经验的线性相关性之间的磁盘半径和黑洞质量。我们证明,这样的磁盘是自然形成的部分捕获分子云通过星系核和暂时吞没中央超大质量黑洞。云的物质在穿过黑洞的两侧后发生碰撞,其角动量的不完全抵消导致了致密盘的形成。盘的径向范围由该过程的效率和黑洞的Bondi-Hoyle俘获半径决定,并且自然地产生脉泽分布的径向范围与黑洞质量的经验线性相关。该盘具有足够的列密度,以允许来自中心源的X射线辐射产生有利于形成22 GHz H2O脉泽的物理和化学条件。当初始云柱密度小于~10^{23.5} cm^-2时,盘是非自引力的,这与边缘超脉泽盘的有序运动学相一致;当云柱密度较高时,盘会碎裂并产生一个致密的恒星盘,类似于在银河系中心的人马座A* 周围观测到的情况。
2012-03-26 astro-ph.CO astro-ph.GA
Searching Water Megamasers By Using Mid-infrared Spectroscopy (I): Possible Mid-infrared Indicators
22千兆赫的水超脉泽与星系中的气体盘配置提供了最精确的测量超大质量黑洞的质量,以及在附近的宇宙中的哈勃常数的独立约束。其他类型脉泽的存在,如喷流脉泽或外流脉泽,代表了活动星系核科学的另一种示踪剂。然而,星系中水超脉泽的探测率极低。40多年来,只有$\sim$ 160个星系被发现有脉泽发射,其中$\sim$ 30%的星系在其脉泽发射中显示出盘状几何特征。因此,提高脉泽的探测率是扩大脉泽研究的关键。我们提出了一个脉泽星系样本和塞弗特2控制样本之间的中红外光谱数据的比较。我们发现脉泽星系在中红外光谱中表现出显着的特点:(1)脉泽星系在$τ$ 9.7 $μ$ m处的硅酸盐吸收比对照样品强;(2)PAH 11.3 $μ$ m发射在脉泽星系中比对照样品弱得多;(3)脉泽星系在20-30 $μ$ m处的光谱指数比对照样品的光谱指数陡,并趋向于中红外增强星族。我们的结论是,在中红外和远红外可能有很好的指标,可以区分脉泽和非脉泽Seyfert 2星系。未来的红外线设施,如詹姆斯·韦伯太空望远镜,也许能够利用这些和其他有用的标准和示踪剂进行水的超脉泽观测。
2021-07-20 astro-ph.CO astro-ph.GA
Population search for dark matter spikes in megamaser rotation curves
Kavli Institute for Astrophysics and Department of Physics, Massachusetts Institute of Technology(麻省理工学院卡弗里天体物理研究所与物理系);Harvard Laboratory for Particle Physics and Cosmology and Department of Physics, Harvard University(哈佛大学粒子物理与宇宙学实验室与物理系)
本研究提出利用水巨脉泽盘的旋转曲线搜索暗物质尖峰,应用于11个盘,发现NGC 1194和NGC 4258支持尖峰,但翘曲消除多数偏好,且尖峰质量上限约为黑洞质量的10%,为暗物质研究提供新窗口。
2026-09-30 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Estimating the mass-to-distance ratio for a set of megamaser AGN black holes by employing a general relativistic method
本研究利用全广义相对论模型与贝叶斯拟合方法,基于公开观测数据估算4个巨脉泽活动星系核中心超大质量黑洞的质距比等参数,并计算了近核脉泽的引力红移,为探测这类系统的相对论效应提供支持。
2024-06-27 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Star formation and accretion in the circumnuclear disks of active galaxies
我们探讨的超大质量黑洞(SMBH)的演化中心在一个环核盘(CND)作为一个功能的质量供应从主机星系和考虑不同的恒星形成的法律,这可能会引起一个自我调节通过注入超新星驱动的湍流。求解了一个描述恒星形成、黑洞吸积和角动量输运的轴对称盘方程组,其中引力势包括黑洞、盘和宿主星系的贡献.我们的模型扩展了Kawakatu等人(2008)提供的框架,分别考虑了盘的内部和外部,并引入了恒星形成速率对气体表面密度和湍流速度的潜在非线性依赖关系。恒星形成配方校准使用观测数据的NGC 1097,而吸积模型是基于湍流粘度作为源的角动量输运在一个薄的粘性吸积盘。我们发现,目前的数据没有提供强有力的约束恒星形成配方,特别是不能区分模型完全由表面密度,模型包括依赖于湍流速度。另一方面,黑洞质量的演化强烈依赖于所应用的恒星形成定律,以及来自宿主星系的质量供应。我们建议用高分辨率ALMA观测来探索活动星系核中的恒星形成过程,以打破不同恒星形成模型之间的简并性。
2013-09-19 astro-ph.CO
High-frequency water megamasers as precision probes of black holes, galaxies and cosmology: A case for a next-generation sub-mm/mm interferometer
New York University Abu Dhabi(阿布扎比纽约大学);ASTRON, Netherlands Institute for Radio Astronomy(荷兰射电天文研究所);Black Hole Initiative, Harvard University(哈佛大学黑洞倡议项目);European Southern Observatory (ESO)(欧洲南方天文台);University of Geneva(日内瓦大学);National Sun Yat-Sen University(国立中山大学);Bucknell University(巴克内尔大学);Toyo University(东洋大学);Institute of Astronomy and Astrophysics, Academia Sinica(中央研究院天文及天文物理研究所);National Radio Astronomy Observatory(美国国家射电天文台)
本文提出下一代亚毫米/毫米干涉仪ALMA2040,其灵敏度、基线性能的提升可拓展水脉泽研究,实现黑洞质量、H₀等的精密测量,为黑洞、星系与宇宙学研究提供新工具。
2026-11-06 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
Infrared Spectral Energy Distribution and Variability of Active Galactic Nuclei: Clues to the Structure of Circumnuclear Material
活动星系核(AGN)现象是由超大质量黑洞吸积周围的气体和尘埃物质而产生的。红外波段提供了大部分信息来描述从星系到黑洞的尘埃结构,为黑洞的生长和宿主星系的演化提供了线索。在过去的几十年里,随着各种地面,空中和空间红外观测设施的调试,我们的解释活动星系核环核结构有了显着的进步,通过提高了解他们的尘埃排放量如何变化的波长函数,以及如何加热的尘埃结构响应的变化,从中央引擎释放的能量。在这篇综述中,我们总结了目前的观测知识的活动星系核红外宽波段光谱能量分布(SED)和红外时间变化的行为,涵盖了大范围的活动星系核的光度和红移,并讨论了一些一阶的洞察力的遮蔽结构和宿主星系的红外特性,可以通过整合相关的观测到一个相干的图片。
2022-05-27 astro-ph.CO astro-ph.GA
Discovery of an active supermassive black hole in the bulge-less galaxy NGC 4561
本文介绍了对NGC 4561中钱德拉探测到的核X射线源的XMM-牛顿观测。硬X射线能谱可用一个由吸收的幂律组成的模型来描述,其中γ = 2.5^{+0.4}-0.3},柱密度N_H=1.9^{+0.1}-0.2} × 10^{22}原子cm^{-2}。该源的吸收校正光度为L(0.2 - 10.0 keV)= 2.5 × 10^{41}尔格·秒^{-1},测热光度超过3 \times 10^{42}尔格·秒^{-1}。根据光谱和光度,我们确定NGC 4561的核X射线源是活动星系核,其质量M_BH > 20,000太阳质量的黑洞。在这个无膨胀星系的中心存在一个超大质量黑洞,这表明黑洞的质量与膨胀特性并不必然相关,这与一般的看法相反。诸如此类的观测结果对BH的几个理论模型提出了质疑-星系共同进化是基于合并驱动的BH增长;长期过程显然起着重要作用。在软X射线光谱的源,可以很好地参数化的吸收与非太阳的一些重元素丰度的扩散热等离子体中检测到几条发射线。类似的软X射线发射观测光谱的塞弗特2星系和低光度活动星系核,表明起源于环核等离子体。
2012-09-06 astro-ph.CO
The growth of supermassive black holes fed by accretion disks
超大质量黑洞可能存在于大多数星系的中心。有一个共识是,这些奇异的物体是由种子的生长形成的,或者是通过从环核盘吸积质量和/或通过合并过程中的聚结。被中心物体捕获的盘的质量分数和相关的时间尺度仍然是悬而未决的问题,以及这些量如何取决于盘或种子的初始质量或角动量输运机制等参数。本文论述了吸积盘演化和种子生长的这些特殊方面。对一个轴对称圆盘的含时流体动力学方程进行了数值求解,其中的引力势既包括中心物体的贡献,也包括圆盘本身的贡献。数值代码是基于欧拉形式主义,使用二阶有限差分法,根据交错网格上的Van Leer迎风算法。目前的模拟表明,种子捕获约一半的初始磁盘质量,结果弱依赖于模型参数。吸积盘质量的50%所需的时间尺度是在130-540百万年的范围内,这取决于所采用的参数。这些时间尺度允许解释明亮的类星体在z ~ 6.5的存在。此外,在年底的磁盘演化,一个“环面状”的几何形状的发展,提供了一个自然的解释,这些结构的存在,在活动星系核的中心区域,代表一个额外的支持统一的模型。
2010-09-19 astro-ph.CO
The starburst-AGN connection: the role of young stellar populations in fueling supermassive black holes
追踪环核区(CNR)的恒星形成历史是理解恒星暴增与活动星系核联系的关键一步。然而,明亮的核心比整个宿主星系更亮,这阻碍了对I型活动星系核周围CNR的恒星星族的分析。中央环面对星系核的遮蔽为研究活动星系核宿主星系的恒星星族提供了一个独特的机会。我们收集了斯隆数字巡天第四版数据中的10848个红移范围为$0.03\le z\le 0.08$的II型活动星系核样本,并测量了过去1亿年中中心$\sim1-2$ kpc的平均比恒星形成率(SSFR)。我们发现中央黑洞(BH)的爱丁顿比($λ$)和平均SSFR之间存在紧密的相关性,强烈暗示超新星爆炸(SNexp)在气体向星系中心的运输中发挥了作用。我们概述了一个模型,这种连接占SNexp的CNRs的动态中的作用。在我们的模型中,由SNexp激发的湍流的粘性增强,因此角动量可以有效地传输,驱动流入星系中心。我们的模型解释了观测到的$λ\propto \rm SSFR^{1.5-2.0}$关系,表明活动星系核是由CNRs中的SNexp触发的。
2009-03-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
Does Feedback from Supermassive Blackhole Co-evolve With Host In Type 2 Quasars?
本研究通过分析221个2型类星体的光谱数据,发现外流强度与恒星族年龄负相关,且类星体遵循赛弗特星系的爱丁顿比-D_n(4000)序列,证实了超大质量黑洞反馈与寄主星系的共同演化。
2023-04-19 astro-ph.CO astro-ph.GA
Hydrodynamic simulations of the Disk of Gas Around Supermassive black holes (HDGAS) -I; Molecular Gas Dynamics
本文通过HDGAS流体动力学模拟结合CHIMES化学网络,研究AGN机械反馈对环核盘分子气体动力学的影响,发现AGN促进CO形成,且风速5000 km/s、高质量加载因子的模型能较好解释NGC 1068中气体盘的反向旋转与位置角稳定性。
2023-06-26 astro-ph.CO astro-ph.GA
Schwarzschild black hole and redshift rapidity: A new approach towards measuring cosmic distances
本文提出红移快度这一可观测相对论不变量,在史瓦西时空中建立解析公式以分离黑洞质量与距离,从而为测量宇宙距离提供一种完全广义相对论的新方法。
2024-06-10 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
The close environments of accreting massive black holes are shaped by radiative feedback
宇宙中绝大多数吸积的超大质量黑洞都被巨大的气体和尘埃柱所掩盖。在过去的几十年里,这种模糊材料的位置和演变一直是激烈研究的主题,并且仍然存在高度争议。通过对整个电磁波谱进行的研究发现,随着吸积率的增加,环核物质的覆盖因子会减小。这种趋势的起源被认为是由尘埃升华导致的具有入射光度的遮蔽材料的内半径的增加、由黑洞的引力势、由辐射反馈或由流出和流入之间的相互作用驱动的。然而,由于缺乏一个大的、无偏见的和完整的吸积黑洞样本,以及关于气柱密度、光度和质量的可靠信息,导致调节遮蔽的主要物理机制尚不清楚。通过对硬X射线选择的黑洞进行系统的多波长测量,我们发现尘埃气体上的辐射压力确实是调节环核物质分布的主要物理机制。我们的结果意味着这些物体中的大部分模糊的尘埃和气体位于黑洞的影响范围内(即,几秒差距到几十秒差距),并且即使在低辐射输出率下,它也可以被扫走。因此,造成暗吸积黑洞与非暗吸积黑洞之间差异的主要物理驱动因素是它们的质量归一化吸积率。
2017-09-27 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Eccentric Accretion Disks in Active Galactic Nuclei
Shanghai Astronomical Observatory, Chinese Academy of Sciences(中国科学院上海天文台)
研究揭示了超大质量黑洞周围偏心吸积流产生的偏心级联现象,解释了活动星系核的多波段辐射和变化,提出偏心吸积盘作为统一BLR和X射线冠的模型。
2026-03-30 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Black hole mergers: do gas discs lead to spin alignment?
在这封信中,我们重新讨论的参数,表明巴丁-彼得森效应可以coalign的自旋中央超大质量黑洞双吸积从一个circumbinary(或circumnuclear)的气体盘。我们通过增加对系统参数的依赖性来改进以前的估计,并注意到在薄粘性盘中翘曲传播的非线性性质影响对齐。这降低了光盘的能力,沟通翘曲,并可能严重降低光盘辅助自旋对齐的有效性。我们测试我们的预测与随机错位和吸积率的Monte Carlo实现,我们发现,结果强烈依赖于自旋幅度。我们估计一个慷慨的上限对齐的概率,使整个有利于它的假设。即使有这些假设,大约40%的黑洞与$a \gtrsim 0.5$没有时间与光盘对齐。如果残余未对准不小,并且它被维持到最终的聚结阶段,则这可以为合并的孔提供强大的反冲速度。因此,高速旋转的黑洞更有可能受到强反冲的影响,目前对这种情况的发生还存在争议。
2012-11-01 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE