Effects of massive central objects on the degree of energy equipartition of globular clusters
本文通过101个球状星团蒙特卡洛模拟，系统研究恒星质量黑洞系统和中等质量黑洞对能量均分程度的影响，发现二者可阻止或反转能量均分演化，并与银河系球状星团观测相符，为识别候选体提供依据。
2023-08-07 astro-ph.GA
N-body simulations of globular clusters in tidal fields: Effects of intermediate-mass black holes
中等质量黑洞（IMBHs）可能提供了理解早期宇宙中超大质量黑洞生长的缺失环节。一些形成方案预测IMBH可能是由球状星团（GC）中的失控碰撞形成的。了解GC中心的IMBH对其环境的影响可能会提供间接检测方法。我们的目标是测试不同的初始组成的GC对它们在潮汐场中的演化的影响。我们确定了关键的观测值，表明在集群的中心存在一个IMBH。除了中心IMBH，我们还考虑了不同的恒星质量的黑洞保留和恒星的二元分数的影响。我们进行了一组22 N体模拟和不同的粒子数，IMBH质量，恒星质量黑洞保留分数，和恒星二元分数。这些模型都运行在一个外部的潮汐场，研究黑洞对集群的质量损失，质量函数和寿命的影响。最后，我们将我们的结果与观测数据进行了比较。我们发现，一个中心的大质量黑洞增加了高质量恒星从星团中的逃逸率，这意味着在低质量端的质量函数的相对耗尽进行得不那么快。此外，我们发现了一个类似的行为，一个集群托管大量的恒星质量的黑洞，而不是一个巨大的中央IMBH。IMBH的存在也微弱地影响了由恒星残骸构成的星团质量的比例，就像原始双星的存在一样。我们将我们的模拟与文献中的观测数据进行了比较，发现我们的模型与观测到的GC的质量函数和结构参数之间有很好的一致性。我们利用这一协议，以确定GC可能潜在的主机IMBH。
2013-09-02 astro-ph.GA
Globular clusters hosting intermediate-mass black-holes: no mass-segregation based candidates
最近，恒星的质量分离和双星分数均匀测量相对较大的样本的银河系球状星团（GC）。模拟结果表明，无论是相当大的双星人口和中等质量黑洞（IMBHs）淬火放松GC的质量分离。因此，在气相色谱中的质量偏析与可靠的二元分数测量是一个有价值的探针，以限制IMBHs。在本文中，我们结合质量偏析和二进制分数测量从文献中建立一个样本的33 GC（与测量的核心二进制分数），和一个样本的43 GC（与二进制分数测量的核心半径和半质量半径之间的区域）。在这两个样本中，我们试图识别IMBH宿主候选者。这些应该具有相对低的质量偏析，低二元分数（< 5%）和短（< 1 Gyr）弛豫时间。考虑到岩心二元馏分样品，没有合适的候选者出现。如果考虑核心和半质量半径之间的二进制分数，会发现两个候选者，但这可能是由于统计波动。我们还考虑了一个更大的样本54 GC，我们获得了估计的核心二进制分数使用的预测关系的基础上金属丰度和综合绝对星等。最后，我们考虑了GC核心与半质量半径的比值，对于包含IMBH或双星的GC，这一比值预计会更大。我们发现，具有大的核心与半质量半径比的GC的质量分离较少（并且显示出较大的二元分数），证实了理论预期，即负责大核心的能量来源也是淬火质量分离
2016-04-12 astro-ph.GA
Wandering off the centre: a characterization of the random motion of intermediate-mass black holes in star clusters
尽管最近的观测努力，还没有发现球状星团（GC）中存在中等质量黑洞（IMBH）的明确迹象。特别是当IMBH的存在是通过恒星运动学的动力学模型的约束，它是根本的帐户的位移，IMBH可能有相对于GC中心。在本文中，我们分析了IMBH徘徊周围的恒星密度中心使用一组现实的直接N体模拟星团演化。由模拟结果的指导下，我们开发了一个基本而准确的模型，可用于估计平均IMBH径向位移（$\left<r_\mathrm{bh}\right>$）的结构量作为核心半径（$r_\mathrm{c}$），质量（$M_\mathrm{c}$），速度色散（$σ_\mathrm{c}$），除了平均恒星质量（$m_\mathrm{c}$）和IMBH质量（$M_\mathrm{bh}$）。该模型可以用方程$\left<r_\mathrm{bh}\right>/r_\mathrm{c}=A(m_\mathrm{c}/M_\mathrm{bh})^α[σ_\mathrm{c}^2r_\mathrm{c}/(GM_\mathrm{c})]^β$表示，其中自由参数$A,α,β$是通过与IMBH位移的数值结果进行比较来计算的。然后将该模型应用于银河系GC，发现对于质量等于GC质量的0.1%的IMBH，对于大多数银河系GC，推定的IMBH的典型预期位移在$1''$附近，但IMBH可以在某些对象中漂移到更大的角距离，包括NGC 513…
2018-03-04 astro-ph.GA
Limits on Runaway Growth of Intermediate Mass Black Holes from Advanced LIGO
越来越多的证据表明，中等质量黑洞（IMBH）（这里定义为质量在M=500-10^5 Msun之间）存在于某些球状星团（GC）的致密中心。它们与其他IMBH或星团中的恒星BH合并产生的引力波（GW）大多以<10 Hz的频率发射，不幸的是，这是目前地面天文台如高级LIGO（aLIGO）无法达到的。尽管如此，我们表明，aLIGO测量可以用来有效地探测一个可能的形成机制的IMBHs在GC中，即一个失控的合并过程中的恒星种子BH。在这种情况下，aLIGO将对合并阶梯的较低质量梯级敏感，范围从种子BH质量到质量>~50-300 Msun，其中来自标准合并的背景预计非常低。假设这个通用的IMBH形成的情况下，我们计算的质量函数，对应于可能的合并树的限制情况。基于对GCs数密度的估计，并考虑到仪器的灵敏度，我们发现目前的观测并不能有效地限制由GCs中恒星黑洞的失控合并所形成的IMBHs的占据分数f_occ。然而，我们发现，在设计灵敏度下运行六年的aLIGO将能够在99.9%的置信水平下探测到f_occ<3%，或者找到这种形成机制的证据，或者如果含有IMBH的GC的比例更高，则需要其他证据。
2018-03-01 astro-ph.GA astro-ph.HE
Synthetic extinction maps around intermediate-mass black holes in Galactic globular clusters
在过去的几十年里，人们一直致力于解释由恒星演化理论估计的团内介质（ICM）的数量与观测中出现的球状星团（GC）之间的差异。一种可能的情况是这种介质被星系团中心的中等质量黑洞（IMBH）吸积。在这项工作中，我们的目标是模拟集群颜色过剩的配置文件作为示踪剂的ICM密度，无论有没有IMBH。比较的配置文件与观测，使我们能够测试IMBH的存在和它们可能的作用，在清洁的ICM。我们从流体动力学模型的吸积到一个中央IMBH在GC的团内密度分布，我们确定相应的尘埃密度。这个模型适用于25个银河系GC的列表。我们发现，中央IMBHs减少了几个数量级的ICM。在9个星团的子集中，没有黑洞，加上星团内介质温度低，这与目前的气体质量含量估计不一致。因此，我们得出结论，IMBH是一种有效的清洁机制的ICM的GC。我们构造了M62和ω Cen的合成消光图，这两个星系团是9个小子集中的两个星系团，具有观测到的二维消光图。我们发现，在合理的假设下的模型参数，如果在M 62的气体温度接近8000 K，IMBH需要调用。ICM对GC中气体和尘埃的进一步观测可能有助于解决这个问题。
2016-05-11 astro-ph.GA astro-ph.SR
Constraining Intermediate-Mass Black Holes in Globular Clusters
在首次预言球状星团（GC）中存在中等质量黑洞（IMBH）的几十年后，仍然没有明确的观测证据证明它们的存在。IMBH最有希望的签名被发现在GC的核心，现在的证据来自恒星的速度分布，表面密度分布，并在非常深的观测，质量分离的档案集群中心附近。然而，解释的数据，特别是中央IMBH群众的限制，需要使用详细的集群动力学模型。在这里，我们提出的结果，从Monte Carlo集群模拟的GC港口IMBHs。作为应用的一个例子，我们比较速度色散，表面亮度和质量偏析的GC M10的观测资料，并限制在这个集群中可能的中央IMBH的质量。我们发现，虽然M10似乎不具有尖形的表面密度分布，存在的IMBH的质量高达0.75%的总集群质量，对应于约600 Msun，不能被排除。这也与表面亮度轮廓一致，尽管我们发现它的约束较少，因为它由巨星的光主导，导致它显著波动。我们还发现，质量分离的配置文件不能用来区分模型与不IMBH。原因是M10还没有动态地演化到足以使质量偏析的淬灭生效。最后，在中心密度与M10一样低的星团中检测速度色散尖点是非常具有挑战性的，并且必须依赖于只有20-40颗明亮的恒星。只有当质量低至0.3 Msun的恒星被包括在内时，速度尖点才被采样到足够接近IMBH的地方，以便在核心速度色散以上显着增加，从而变得可以检测到。
2012-07-10 astro-ph.GA
Eccentric binary black hole mergers in globular clusters hosting intermediate-mass black holes
球状星团（GC）的中心可能存在中等质量黑洞（IMBH）。在这些动态活跃的环境中，恒星质量的黑洞（SBH）在形成后不久就会下沉到中心，由于动力学摩擦，并开始与中心的IMBH相互作用。很可能，一些SBH将与IMBH形成结合系统。其中一小部分将是由二进制SBH和IMBH作为第三个遥远的扰动组成的三重系统。如果SBH双星轨道足够倾斜，它可以发展Lidov-Kozai（LK）振荡，这可以将系统驱动到高偏心率，并最终由于引力波（GW）在短时间尺度上的发射而合并。在这项工作中，我们专注于IMBH-SBH-SBH三元组的动力学，并说明这些系统可以是GWs的可能来源。这种情况的一个独特特征是，当进入LIGO波段（$10$ Hz）时，这些合并中有相当一部分是高度偏心的。假设GC的$\sim 20\%$是IMBH的宿主，并且GC密度在$n_{_{\rm GC}}=0.32$ - $2.31\,\mathrm{Mpc}^{-3}$范围内，我们估计了这些事件的速率$Γ=0.06$ - $0.46\,\mathrm{Gpc}^{-3}\,\mathrm{yr}^{-1}$。这表明，在这种情况下，动态驱动的二进制SBH合并可能有助于LIGO/VIRGO观察到的合并事件。完全$N$ -身体模拟的GC窝藏IMBH是非常可取的，以给出一个更精确的约束，这种情况下。
2019-07-20 astro-ph.GA astro-ph.HE
Searching for Intermediate Mass Black Holes in Globular Clusters Through Tidal Disruption Events
该研究通过建模球状星团中心中等质量黑洞的潮汐瓦解事件特征，在NGVS近4000个球状星团样本中搜寻无果，指出需更优模拟与更大样本才能约束球状星团中中等质量黑洞的占据率。
2023-12-19 astro-ph.GA astro-ph.HE
Detection of IMBHs from microlensing in globular clusters
球状星团被预测为拥有中等质量的黑洞（IMBH），或者几乎不可能形成并将它们保留在它们的中心。在过去的十年里，积累了足够的理论和观测证据，相信许多星系球状星团的中心可能有IMBH，就像星系一样。超大质量黑洞和它们的宿主星系之间已经确立的相关性确实表明，在外推中，球状星团（GC）遵循相同的关系。大多数寻找中心黑洞（BH）的尝试都不是直接的，并且由于GC核心中恒星的拥挤而带来了巨大的观测困难。在这里，我们提出了一种新的方法来检测中央BH -星团恒星的中央BH的微透镜。如果星系团的核心被解析，则可以直接确定透镜曲线和透镜系统参数;如果未解析，则可以应用差分成像技术。我们计算的光学深度中央BH微透镜选定的列表中的银河系GC和估计的平均持续时间的事件。我们提出的观测策略，并讨论使用2米级望远镜的微透镜事件的可探测性。
2009-12-08 astro-ph.GA
A Chandra Survey of Milky Way Globular Clusters. III. Searching for X-ray Signature of Intermediate-mass Black Holes
球状星团（GC）被认为是长期寻找的中等质量黑洞（IMBH）的栖息地。我们提出了一个假定的IMBH在81银河系GC的系统搜索，档案钱德拉X射线观测的基础上。我们发现，在只有六个GC的一个显着的X射线源的位置与集群中心一致，其中有0.5-8千电子伏的亮度之间的$\sim1\times 10^{30}~{\rm erg~s^{-1}}$到$\sim 4\times10^{33}~{\rm erg~s^{-1}}$。然而，这六个来源的光谱和时间特性也可以用双星来解释。剩下的75个GC没有可检测的中心源，大多数的$3σ$上限在$10^{29-32}~{\rm erg~s^{-1}}$超过0.5-8 keV之间，这明显低于典型的邦迪吸积的预测。为了帮助理解微弱的X射线签名，我们进行流体动力学模拟的恒星风吸积到$1000~{\rm M_\odot}$ IMBH从最受约束的轨道恒星，恒星风的性质与主序星（MS）或渐近巨星分支（AGB）星一致。我们发现MS的合成X射线亮度（$\sim 10^{19}\rm~erg~s^{-1}$）远低于当前的X射线限制。另一方面，预测的AGB案例（$\sim 10^{34}\rm~erg~s^{-1}$）的X射线光度与探测到的中心X射线源，特别是Terzan 5和NGC 6652中的X射线源是一致的。然而，AGB星作为假定的IMBH周围最受束缚的恒星的概率非常低。我…
2022-08-19 astro-ph.GA astro-ph.HE
Gravitational wave sources from inspiralling globular clusters in the Galactic Centre and similar environments
我们模拟了球状星团（GCs）向星系核的内旋，星系核中有一个超大质量黑洞（SMBH），这是核星团形成的主要场景。我们考虑的情况下，GC包含一个中等质量的黑洞（IMBH）或人口的恒星质量的黑洞（BH），并研究引力波（GW）源的形成。我们进行直接求和$N$体模拟的GC的下落与不同的轨道偏心率在一个星系的现场背景下，无论是浅或陡峭的密度分布。我们发现，GC作为一个有效的载体的IMBH，促进形成一个绑定对。双星的硬化和演化敏感地依赖于星系的密度分布。如果宿主星系的轮廓较浅，硬化速度太慢，无法在哈勃时间内合并，除非初始星系团轨道高度偏心。如果星系中有一个核星团，硬化会导致$3-4$ Gyr内的GWs辐射合并。在这种情况下，我们发现IMBH-SMBH合并率为$Γ_{\rm IMBH-SMBH} = 2.8\times 10^{-3}$ yr $^{-1}$ Gpc $^{-3}$。如果GC中有恒星BH的星群，它们会沉积在离SMBH足够近的地方，形成极端质量比的螺旋，其合并速率为$Γ_{\rm EMRI} = 0.25$ yr $^{-1}$ Gpc $^{-3}$。最后，SMBH潮汐场可以促进从下落的GC释放的恒星黑洞双星的合并。此合并渠道的合并率为$Γ_{\rm BHB} = 0.4-4$ yr $^{-1}$ Gpc $^{-3}$。
2018-04-17 astro-ph.GA
Prospects for detection of intermediate-mass black holes in globular clusters using integrated-light spectroscopy
在银河系球状星团中发现中等质量黑洞一直是一个有争议的问题。为了通过积分场单元表征集成光光谱的有效性，我们分析了从具有中心IMBH的GC的最先进的蒙特卡罗模拟产生的现实模拟数据，考虑不同的设置和条件，改变IMBH质量，簇距离和中心确定的准确性。模拟观察建模与各向同性牛仔裤模型，以评估成功率，在确定IMBH的存在，我们发现这主要取决于IMBH质量。然而，即使对于相当大质量的IMBH（总GC质量的3%），分析也没有在五分之一的情况下得出结论性的结果，因为由于靠近IMBH视线的明亮恒星引起的散粒噪声。建模结果中的这种随机可变性随着BH质量的降低而增加，对于具有总GC质量的0.1%的IMBH，4次中约有3次失败。最后，我们发现，我们的分析通常无法排除在68%的置信度与质量的$10^3~M_\odot$在快照没有中央BH的IMBH。有趣的是，我们的结果对5-20 kpc内的GC距离不敏感，也不对小于2“（<核心半径的20%）的GC中心的错误识别敏感。这些研究结果突出了大型GC调查，系统故障可以占地面积分场光谱的价值，但强调离散运动学测量的重要性，受明亮恒星引起的随机性影响较小。
2017-02-06 astro-ph.GA
Using Binaries in Globular Clusters to Catch Sight of Intermediate-Mass Black Holes
球状星团（GC）的动力学演化与它们的双星数量有关，因为双星向星团中心分离，导致核心双星比例增加。这种中央过剩的主要是硬双星可以作为一个能源的集群，并有显着的影响所观察到的运动学，如人为增加所观察到的视线速度分散。我们分析了95个模拟GC的二进制分数和分布，有和没有中间质量黑洞（IMBH）在其中心。我们表明，IMBH不仅会停止对集群中心的二进制文件的隔离，而且，直接和间接地，破坏二进制文件的隔离，从而耗尽二进制文件的集群核心。我们说明了这一点，表明集群与IMBH有较少的二进制和平坦的径向二进制分布比他们的同行没有一个。二元分数和分布的这些差异为GC中存在中央IMBH提供了额外的指标。此外，我们分析了模拟GC中的视线速度色散的二进制分数的影响，发现二进制可以导致高估的核心半径内的速度色散高达$70\%$。使用Giesers等人（2019）最近对NGC 3201的VLT/MUSE观测，我们发现速度分散中对$32.2\pm7.8\%$的高估与模拟一致，并说明了在进行运动学或动力学分析时准确考虑二元种群的重要性。
2021-10-01 astro-ph.GA
Accessing Intermediate-Mass Black Holes in 728 Globular Star Clusters in NGC\,4472
根据定义，中等质量黑洞（IMBH）的质量为$M_{\rm IMBH} \sim 10^{2-5}~M_\odot$，这是一个几乎没有观测限制的范围。在球状星团（GC）中发现IMBH将验证早期宇宙中大质量黑洞种子的形成通道。在这里，我们模拟了一个60小时的观测与下一代甚大阵（ngVLA）的728 GC候选人在室女星系团星系NGC\4472。将射电探测阈值解释为IMBH吸积的特征，我们在三种情况下对IMBH质量阈值进行了基准测试，发现：（1）ESO\，243 -49 HLX-1的射电类似物在所有728个GC候选者中都很容易获得，它是一个强的IMBH候选者，在星团中具有$M_{\rm IMBH}^{\rm HLX} \sim 10^{4-5}~M_\odot$。(2)对于30个GC候选者与现存的X射线探测，经验的基本面关系，包括黑洞质量加上X射线和射电光度表明访问$M_{\rm IMBH}^{\rm FP} \sim 10^{1.7-3.6}~M_\odot$，与0.44 dex的不确定性。(3)一个基准邦迪吸积模型适用于所有728 GC候选人和GC候选人的无线电堆栈。该模型建议访问IMBH质量，具有0.39 dex的统计不确定性，对于单个GC候选者的$M_{\rm IMBH}^{\rm B} \sim 10^{4.9-5.1}~M_\odot$和对于约100-200个GC候选者的无线电…
2021-06-25 astro-ph.GA astro-ph.HE
Tidal Disruption Events and Gravitational Waves from Intermediate-mass Black Holes in Evolving Globular Clusters Across Space and Time
我们提出了一个半解析模型的自洽发展人口的球状星团（GC）在一个给定的宿主星系在宇宙时间。我们计算的GCs仍然托管中等质量黑洞（IMBHs）在给定的红移在早期和晚期类型的星系不同的质量和大小的分数，以及相应的潮汐破裂事件（TDEs）的速率，主序星（MS）和白矮星（WD）。我们发现，整个GC人口的综合TDE率可以超过相应的速率在一个给定的星系核和$\sim 90$ %的TDE驻留在GC内的最大半径为$\sim 2-15$千秒差距从宿主星系的中心。这表明，旨在识别TDE的观测工作不应该仅仅局限于星系核，还应该考虑外星系晕，那里有大量的古老GC，它们将居住在IMBH中。事实上，这里预测的这种偏离中心的TDE可能已经被观察到了。在$z\leq 0.5$（$z=2$），MS TDE率比WD TDE率常见30（100）倍。我们还计算了整个宇宙时间的IMBH-SBH合并率，发现在低红移时典型的IMRI率为$\sim 0.5-3$ Gpc $^{-3}$ yr $^{-1}$的数量级，在GC形成的峰值附近，它变得高达$\sim 100$ Gpc $^{-3}$ yr $^{-1}$。先进的LIGO与VIRGO、KAGRA、ET和LISA相结合，将能够分别观察IMBH群体的底端和顶端。
2018-11-01 astro-ph.CO astro-ph.GA
Did massive black holes in globular clusters initially satisfy galactic scaling relations?
星系中心的超大质量黑洞（SMBH，M_BH=10^6-10^11 Msun）的质量与宿主恒星椭球体的质量和速度色散有关。一个关键的问题是这些关系是如何产生的，以及它们在黑洞质量的范围内保持不变。据推测，中等质量黑洞（IMBH，M_BH=10^2-10^5 Msun）可能在SMBH的生长中起着重要作用。最近在银河系球状星团中发现了一些IMBH，但它们的质量与SMBH的星系标度关系不一致。在这封信中，我们得到的GC使用标准的分析演化模型，其中的自由参数是固定的独立约束的初始属性。我们发现，所观察到的IMBH质量最初遵循银河系SMBH标度关系，随后移动这些关系，由于其主机GC的动力学演化。本文最后简要讨论了大质量黑洞增长的不确定性及其可能的普遍性。
2013-06-03 astro-ph.CO astro-ph.GA
Simulations predict intermediate-mass black hole formation in globular clusters
本文通过逐星模拟发现球状星团母巨分子云中的高密度恒星形成可产生足够多的大质量恒星并合，从而在星团形成时直接产生质量超过10^3太阳质量、且能抵抗引力波反冲而被保留的中等质量黑洞。
2024-06-10 astro-ph.GA
Formation and Evolution of Compact Binaries Containing Intermediate Mass Black Holes in Dense Star Clusters`
本研究通过N体模拟，研究了含中等质量黑洞的星团中IMBH-SBH双星的形成与演化，预测了未来引力波望远镜（如ET和LISA）对中等质量比旋进的探测率，证实了其探测能力。
2025-03-28 astro-ph.GA
Upper limits on the dark matter content in globular clusters
本文通过对9个邻近球状星团进行球状金斯分析，系统搜寻暗物质和中等质量黑洞，未发现二者存在的证据，并给出其质量上限。
2022-09-26 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Black Hole Mergers from Star Clusters with Top-Heavy Initial Mass Functions
最近对球状星团（GC）的观测提供了恒星初始质量函数（IMF）可能不具有普适性的证据，特别是IMF随着金属丰度的降低和气体密度的增加而变得越来越头重脚轻。非正则IMF可以极大地影响GC的演化，主要是因为高端决定了有多少黑洞（BH）形成。在这里，我们计算一组新的GC模型，在观测不确定性内改变IMF。我们发现，GC与头重脚轻IMF失去了他们的大部分质量在几个陀螺通过恒星风和潮汐剥离。通过BH质量偏析加热团簇大大增强了这一过程。我们发现，当它们接近完全溶解时，具有头重脚轻IMF的GC可以演变成由质量主要为BH的“暗簇”。除了产生更多的BH，具有头重脚轻IMF的GC也产生更多的二元BH（BBH）合并。即使这些集群是短暂的，弹出BBH的合并继续在一个速度相媲美，或更大的，是什么发现与规范IMF的长寿GC。因此，这些星系团，虽然它们今天不再可见，但仍然可以对LIGO/Virgo探测到的局部BBH合并率做出显着贡献，特别是对于具有更高组件质量的源，以及进入BH质量间隙。我们还报告说，我们的GC模型与头重脚轻IMF产生几十个中等质量黑洞（IMBH）的质量$M>100\,{\rm M_\odot}$，包括一个与$M>500\,{\rm M_\odot}$。最终，额外的引力波观测将提供强有力的约束，在旧的GC恒星IMF和形成的IMBHs在高红移。
2021-01-06 astro-ph.GA astro-ph.HE
MOCCA-Survey Database: Extra Galactic Globular Clusters. III. The population of black holes in Milky Way and Andromeda-like galaxies
在这项工作中，我们研究了银河系（MW）和仙女座星系（M31）中球状星团（GC）的黑洞（BH）布居。我们结合人口综合代码MASinGa和MOCCA调查数据库I推断GC窝藏BH子系统（BHS），IMBH，或两者都没有的属性。我们发现，具有BHS，IMBH或没有的GC的典型数量在银河系外围变得相当，而银河系内部区域主要由GC主导，没有显着的黑暗成分。我们的模型表明，GCs窝藏BHS稍重，与总人口相比，具有较大的半质量半径。我们检索的二进制BH（BBHs），要么合并在过去的3 Gyr或生存在他们的父集群，直到现在的属性。我们发现，约80%的合并BBH形式由于动力学相互作用，而其余的起源于原始双星的演化。我们推断的合并率BBH在本地宇宙的$1.0-23\,\,\rm{yr^{-1}\,Gpc^{-3}}$，根据所采用的假设。我们发现大约有100-240个BBH存活到今天，并且大多集中在星系内部的几个kpc。我们还估计了通过坠落星团进入星系核的黑洞数量，发现在12 Gyr的时间跨度内大约有1，000 - 3，000个黑洞和100-200个BBH被输送。这使得我们能够限制潜伏在核星团中的BH和BBHs双星的总量，即$N_{BHs}=(1.4-2.2)\times10^4$和$N_{BBHs}=700-1,100$。
2023-01-20 astro-ph.GA
Extrapolating SMBH correlations down the mass scale: the case for IMBHs in globular clusters
恒星质量黑洞（M_bh<10^2 M_sun）和超大质量黑洞（SMBH，M_bh>10^5 M_sun）的经验证据都是很好的。此外，每一个星系的隆起似乎主机SMBH，其质量与隆起的质量，甚至更强烈的中央恒星速度色散σ_c，'M-西格玛'的关系。另一方面，“中等质量”黑洞（IMBH，质量在1^2 - 10^5太阳质量）的证据相对稀少，只有少数在球状星团（GC）、矮星系和低质量活动星系核中的质量测量报告。我们探讨的问题，是否球状星团扩展的M-西格玛关系的星系，以较低的黑洞质量，并发现现有的数据球状星团是一致的外推这种关系。我们使用这个外推的M-西格玛关系来预测那些被认为存在中心IMBH的球状星团的假定黑洞质量。我们讨论了如何球状星团可以被用来作为一个约束的理论作出具体的预测低质量端的M-西格玛关系。
2009-12-03 astro-ph.GA
Hierarchical black hole mergers in young, globular and nuclear star clusters: the effect of metallicity, spin and cluster properties
我们探讨层次黑洞（BH）合并在核星团（NSC），球状星团（GC）和年轻星团（YSC），占原始和动态组装的二进制黑洞（BBH）。我们发现，第一代和第n代动力学合并的中位质量是较大的GC和YSC相对于NSC，因为较轻的BH从较低质量的集群超新星踢弹出。此外，第一代和第n代黑洞的质量受到祖星金属丰度的强烈影响：在贫金属（富金属）的NSC中，第n代合并的初级黑洞的质量中值为$\sim{}24-38$ M $_\odot$（$\sim{}9-15$ M $_\odot$）。BH的最大质量主要取决于逃逸速度：在NSC中形成质量高达几千M $_\odot$的BH，而YSC和GC宿主质量高达几百M $_\odot$的BH。此外，我们计算的合并与至少一个组件中的对不稳定的质量间隙（$f_{\rm PI}$）和中等质量BH制度（$f_{\rm IMBH}$）的分数。在具有金属性$Z=0.002$的动力学BBH的基准模型中，我们分别在NSC、GC和YSC中发现了$f_{\rm PI}\approx{}0.05$、$0.02$和$0.007$（$f_{\rm IMBH}\approx{}0.01$、$0.002$和$0.001$）。$f_{\rm PI}$和$f_{\rm IMBH}$都在太阳金属丰度时下降至少一个数量级。最后，我们研究了GW190521的形成，假设它是一个几乎等质量的BBH或中间质量比i…
2021-05-06 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Growing the Intermediate-mass Black Hole in Omega Centauri
针对半人马座ω核心快速恒星揭示的中等质量黑洞（IMBH），通过蒙特卡洛N体模型模拟其从500-5000 M⊙种子经12 Gyr增长至50,000 M⊙的过程，再现观测特征并揭示其增长机制与并合、潮汐瓦解事件率。
2025-08-20 astro-ph.GA astro-ph.HE
Halo millisecond pulsars ejected by intermediate mass black holes in globular clusters
中等质量黑洞是当代天体物理学中最难以捉摸的天体之一。关于它们存在的理论和观测证据都是争论的主题。相反，理论和观测都证实了存在大量的毫秒双星（MSP）和低质量的同伴居住在球状星团（GC）中心。如果IMBH在GC中心也很常见，那么动力学相互作用将不可避免地使许多这样的双星解体，导致星系晕中几个快速MSP的喷射。这种群体的快速晕MSP，难以产生与“标准”MSP的产生机制，将提供一个强有力的，虽然间接的证据，在GC中存在大量的IMBH的人口。在本文中，我们详细研究了这种快速MSP人口的动态形成和演变，突出了相关的观测特性和评估检测前景与即将到来的无线电调查。
2012-08-21 astro-ph.GA
The mass budget for intermediate-mass black holes in dense star clusters
中等质量黑洞（IMBH）可能是由年轻的大质量星团（YMC）中的大质量恒星失控合并而形成的。我们结合了一套数值模拟的YMC形成与半解析模型的动态摩擦和合并的大质量恒星和演化的中心准星，预测如何最终准星和遗迹IMBH质量规模与集群属性（并与观测比较）。模拟认为，内部YMC密度分布在形成陡峭的（接近等温），产生一些有效的合并，即使在集群与相对较低的有效密度，不像模型，假设平坦的中心配置文件类似的球状星团（GC）{ \em后}中央松弛。我们的结果可以近似通过简单的分析标度，与$M_{\rm IMBH} \propto v_{\rm cl}^{3/2}$其中$v_{\rm cl}^{2} = G\,M_{\rm cl}/r_{\rm h}$是圆速度的初始集群质量$M_{\rm cl}$和半质量半径$r_{\rm h}$。虽然这表明IMBH形成是{ \em可能}，即使在典型的集群，我们表明，预测的IMBH质量为这些系统是小的，$\sim 100-1000\,M_{\odot}$或$\sim 0.0003\,M_{\rm cl}$，甚至低于最保守的观测上限在所有已知的情况下。IMBH的质量在中心核星团、超致密矮星或致密椭圆星系中可能达到$\gtrsim 10^{4}\,M_{\odot}$，但在所有这些情况下，预测仍然远低于目前在这些系统中观测到的超大质量BH质量。
2020-08-28 astro-ph.GA
Evidence of Dark Contents in the Center of NGC 6517
该研究利用毫秒脉冲星加速度分布模拟分析NGC 6517中心，发现需中心暗质量过剩解释测得加速度，虽暂无法区分中等质量黑洞或暗致密天体聚集，但更多脉冲星数据有望揭示不发光物质来源。
2023-11-20 astro-ph.GA astro-ph.HE
The most stringent upper limit from dynamical models on the mass of a central black hole in 47 Tucanae
本研究基于作用积分分布函数的自洽动力学模型，结合Multi Unit Spectroscopic Explorer和Hubble Space Telescope数据分析47 Tucanae中心三维运动学，得出该星团中心黑洞质量不超过578 M$_\odot$的最严格上限。
2023-10-23 astro-ph.GA
Revisiting the Evidence for an Intermediate-mass Black Hole in the Center of NGC 6624 with Simulations
LMXB 4U 1820-30的加速度是由其轨道周期导数$\dot P_{\rm b}$导出的，这被认为是银河系球状星团（GC）NGC 6624中存在中等质量黑洞（IMBH）的证据。然而，我们发现异常的$\dot P_{\rm b}$主要是由于引力波发射，而不是在集团势的加速。利用GC的标准结构模型，我们模拟了星系团中心区域内星系的加速度分布。通过对J1823- 3021 A的加速度与模拟的分布轮廓（最大值）进行拟合，表明质量为$M\gtrsim 950^{+550}_{-350}~M_{\odot}$的IMBH可能存在于星团中心。进一步证明了J1823- 3021 A的二阶周期导数$\ddot P$可能是由附近恒星的引力摄动引起的。
2022-09-14 astro-ph.GA astro-ph.HE
Interpretable machine learning for finding intermediate-mass black holes
本文利用anchors解释XGBoost和CORELS可解释规则模型，并结合核密度估计衡量分布外风险，以从球状星团观测数据中可靠识别中等质量黑洞候选体。
2023-10-28 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Mass Segregation in NGC 2298: limits on the presence of an Intermediate Mass Black Hole
理论研究表明，在某些球状星团（GC）的核心存在中等质量黑洞（IMBH，质量在100-10000 Msun范围内）。在本文中，我们提出了第一个应用程序的一个新的技术，以确定存在或不存在的中央IMBH的球状星团，已达到能量均分通过两体弛豫。该方法是基于测量的径向分布的平均质量的恒星在系统中，使用的事实，即淬火的质量分离时，预期存在的IMBH。本文利用HST-ACS的主序星测量了球状星团NGC 2298的质量分离径向分布。观测结果进行了比较，从直接的N-体模拟星团的动力学和没有IMBH的预期。NGC 2298的质量分离分布与从没有中心大质量物体的模拟中推断出的在观测探测的所有径向范围内的质量分离分布定量匹配，即从中心到大约两个半质量半径。模拟中包含的IMBH质量超过~ 300-500 Msun（取决于NGC 2298的假设总质量），而在3 sigma置信度下与数据不一致，无论为这些运行选择的IMF和二元分数如何。虽然在探测球状星团中心黑洞的探索中提供了零结果，但这里进行的数据-模型比较表明了该方法的可行性，该方法也可以应用于其他在其核心具有分辨测光的球状星团。
2009-04-21 astro-ph.GA astro-ph.SR
On the formation of compact, massive sub-systems in stellar clusters and its relation with intermediate mass black holes
在演化过程中，星团会经历质量分离，质量最大的恒星的轨道会缩小，而较轻的恒星则会从星团中心向外移动。在这种情况下，最近的观测和几个银河系和河外球状星团（GC）的动力学模型表明，他们中的大多数显示，靠近其中心，一个过剩的质量，其性质仍然是有争议的问题。例如，许多研究表明，轨道分离的恒星可能会以失控的方式相互碰撞，导致形成一颗质量非常大的恒星或一个质量与观测到的质量过剩相当的中等质量黑洞（IMBH）。另一方面，如果IMBH的形成失败，分离的恒星可以形成一个致密的系统。在本文中，我们研究了早期形成阶段的一个致密的，大规模的子系统（MSS）在几个GC模型使用最近开发的半解析处理的质量分离过程。为了研究MSS的性质如何依赖于主机集群的属性，我们改变了初始质量函数（IMF），总质量，空间分布和金属的我们的模型。我们的研究结果表明，国际货币基金组织有助于确定最终的MSS质量，而金属丰度和空间分布发挥次要作用。在本文中提出的方法，使我们能够提供连接MSS质量和主机集群质量与所观察到的相关性的标度关系。为了跟踪MSSs的早期形成阶段并改进我们的统计结果，我们对质量介于$10^3$和$2\times 10^5$太阳质量之间的星团进行了几次$N$体模拟。
2015-11-03 astro-ph.GA
A search for intermediate-mass black holes in compact stellar systems through optical emissions from tidal disruption events
本文利用ZTF数据在致密恒星系统中搜寻中等质量黑洞的潮汐瓦解事件，虽未探测到事件，但据此将CSS中TDE发生率上限约束为约10^-7 CSS^-1 yr^-1，并进一步限制了通过潮汐剥离形成的超致密矮星系数量。
2024-04-14 astro-ph.GA
The M_BH - sigma relation for intermediate-mass black holes in globular clusters
对于存在超大质量黑洞（SMBHs）的星系，观测到中心黑洞的质量（M_BH）与宿主星系的有效或中心速度色散（σ）密切相关。这种M_BH -σ标度关系的起源被认为是星系的合并历史，但关于它的起源和在不同质量范围内的行为仍有许多悬而未决的问题需要解决。本文的目标是研究低质量黑洞的黑洞标度关系，其中球状星团（GCs）中的中等质量黑洞（IMBH）进入制度。我们收集了所有现有的报告动态黑洞测量球状星团，提供黑洞质量或上限的14个候选人。我们绘制黑洞质量与不同的集群参数，包括总质量，速度色散，浓度和半质量半径。我们搜索趋势并测试相关性，以便使用一组不同的统计方法来量化其重要性。对于显示出较大显著性的相关性，我们执行线性拟合，考虑不确定性和上限。我们发现了IMBH的质量和球状星团的速度色散之间的一个明确的相关性。正如预期的那样，球状星团的总质量也与IMBH的质量相关。虽然M_BH -σ相关的斜率与SMBH观测到的有很大的不同，但其他标度关系M_BH - M_TOT和M_BH - L与星系中的相关相似。在本样本中没有发现黑洞质量与其他集群属性的显着相关性。
2013-04-26 astro-ph.CO astro-ph.GA
