The Population of Viscosity- and Gravitational Wave-Driven Supermassive Black Hole Binaries Among Luminous AGN
星系核中的超大质量黑洞双星（SMBHB）被认为是主要星系合并的常见副产品。我们使用简单的磁盘模型的环双星气体和双星磁盘的相互作用，以遵循轨道衰变的SMBHB的总质量（M）和质量比（q）的范围内，通过物理上不同的区域的磁盘，直到引力波（GW）接管他们的演变。在GW驱动阶段之前，粘性衰减处于停滞的“次级主导”状态。SMBHB在轨道周期t_var介于1天和1年之间的时间里，花费了不可忽略的10^7年。专门的光学或X射线测量可以统计地识别合并的SMBHB，作为周期性变化的类星体的群体，其丰度N_var与t_var^alpha成比例，在大约几十周的周期t_var范围内。M < 10^7 M_sun，0.5 < alpha < 1.5的SMBHB将探测粘性轨道衰变的物理学，而检测到α =8/3的更高质量的双星，将证实它们的衰变是由GWs驱动的。最低质量的SMBHB（M < 10^{5-6} M_sun）在激光干涉空间天线（LISA）的频带内以短轨道周期进入GW驱动区。虽然粘性过程在过去几年的合并中是强烈的次主导，但它们可以减少近静止LISA源的任何未解决背景的振幅。我们讨论了从现有数据中获得的SMBHB人口的限制，以及在未来调查中检测的灵敏度和天空覆盖要求。SMBHBs也可以确定其光谱中的速度变化，我们讨论了预期的丰富SMBHBs作为其轨道速度的函数。
2009-04-08 astro-ph.CO
A Joint Model of the X-ray And Infrared Extragalactic Backgrounds: I. Model Construction And First Results
我们提出了一个河外宇宙背景光的粒子数模型来解释X射线和红外波段丰富的高质量观测数据。该模型将恒星形成和超大质量黑洞（SMBH）吸积过程纳入一个协同演化的方案，同时拟合了617个包含19个自由参数的粒子数、红移分布和局域光度函数（LF）数据点.该模型有四个主要组成部分，总的IR LF，SMBH吸积能量分数在IR波段，恒星形成SED和清晰的SMBH SED熄灭HI柱密度分布。由于恒星形成和SMBH SED的观测不确定性，我们提出了几个变体的模型。最佳拟合的约化卡方^[2]小到2.7-2.9，其中很大一部分（>0.8）是由宇宙方差或与数据相关的警告所贡献的。与以前的模型相比，该模型的独特结果是限制SMBH的能量分数在红外波段，发现增加与红外光度，但减少红移z ~ 1.5，这一结果分别验证使用芳香族特征等效宽度数据。X射线和中红外数据的联合建模允许对被遮蔽的活动星系核，特别是康普顿厚度的活动星系核人口的约束。模型的所有变体都要求康普顿厚度的活动星系核分数随SMBH光度的增加而减少，但随红移的增加而增加，而1型活动星系核分数则有相反的趋势。
2012-12-15 astro-ph.CO
Cosmic Train Wreck by Massive Black Holes: Discovery of a kpc-Scale Triple Active Galactic Nucleus
等级星系合并将导致双星的形成，并且在双星合并之前的后续合并的情况下，三个超大质量黑洞（SMBHs），因为大多数大质量星系都有SMBHs。当黑洞同时吸积大量气体时，三重SMBH就变成了三重活动星系核（AGN）。在这里，我们报告发现一个kpc规模的三重活动星系核，SDSSJ 1027 +1749在z = 0.066，从我们的系统搜索的层次合并的活动星系核。该星系包含三个发射线核，其中两个在速度上偏移约450和110 km/s，在投影上与中央核的距离为2.4和3.0 kpc。根据光学诊断发射线比，这三个核都被归类为模糊活动星系核，根据在相关恒星成分中测量的恒星速度色散，黑洞质量估计为M_BH ~> 10^8 M_sun。根据动力学摩擦时间尺度的估计，SDSSJ 1027 +1749中的三个恒星成分将在约4000万年后合并，而它们相关的SMBH可能在约<20000万年后演化成一个引力相互作用的三重系统。我们的结果为z ~ 0.1的光选活动星系核中kpc尺度的三重态的分数设定了一个下限~ 5 × 10^（-5）。
2011-06-21 astro-ph.CO
Galaxy Assembly and SMBH/AGN-growth from Cosmic Dawn to the End of Reionization
我们提出了一个分层的、紫外-近红外、宇宙学宽波段和中波段成像和棱镜巡天，在两个历元中覆盖~10度^2，直到m_AB=28，在七个历元中覆盖~3度^2，直到m_AB=28，并且在20个历元中~1 deg^2至m_AB=30 mag。这样的测量是对JWST测量的重要补充（在λ> 1100 nm且z>~8处<~0.1 deg^2至m_AB<~31 mag）。我们的目标是：（1）通过对5.5<z<8的Lyα发射星系和Lyman-break星系的研究，了解星系是如何由原始密度场的扰动形成的，并追踪IGM的金属富集;（2）通过绘制PopII恒星形成、（矮）星系形成和星系组装的斜坡，测量星系光度函数（LF）暗端从z~8到z~0的演化，（3）直接研究氦再电离完成后，星系和弱活动星系核在z~4.0--2.5范围内λ <91.2nm的逃逸分数;（4）从z~5到z~0，测量与质量和环境相关的星系聚集过程，组合精确（sigma_z/（1+z）<~ 0.02）具有空间分辨的恒星星族和kpc尺度结构的>~ 5 × 10^6星系的photo-z's;（5）追踪星系合并速率的强烈时代依赖性，并限制暗能量如何影响星系组装和SMBH的生长;（6）研究类星体LF暗端（10 ° ^2以上）中的> 10^5个弱活动星系核/正在进食的SMBH，并测量SMBH的增长如何与星系组装和球状体增长保持同步，以及自z~8以来的宇宙时间…
2009-04-13 astro-ph.CO
Two-phase model for Black Hole feeding and feedback
研究活动星系核反馈流出对宿主星系多相星际介质的影响。我们认为，SMBH的增长是由密集的冷团块和细丝的吸积。活动星系核的反馈流出超过了冷介质，压缩了它，并引发了一个强大的恒星暴增--一个积极的活动星系核反馈。这预示了活动星系核的光度和高光度下恒星形成率之间的统计相关性。大部分流出物的动能通过低密度空隙从凸起逃逸。冷相仅由流出物的冲压压力（动量）向外推动。活动星系核反馈的正负形式的结合导致了类似于King（2003）结果的$M-σ$关系。由于冷ISM的膨胀的孔隙度，SMBH对宿主星系的低密度介质的影响是显着的，即使SMBH远低于$M-σ$质量。SMBH反馈在我们的模型中的作用随着ISM结构在空间和时间上演变。在早期的富气阶段，SMBH加速了核球中恒星的形成。在后来的气体贫乏（红色和死亡）阶段，SMBH反馈大多是负面的，由于缺乏冷ISM。
2013-11-15 astro-ph.CO astro-ph.GA
Chandra High resolution Observations of CID-42, a candidate recoiling SMBH
我们介绍了钱德拉高分辨率相机观测CID-42，一个候选反冲超大质量黑洞（SMBH）在z=0.359的COSMOS调查。CID-42显示了在HST/ACS图像中分辨出的两个光学致密源，它们嵌入在同一星系结构中，Hβ宽和窄发射线之间的速度偏移约为1300 km/s，如Civano等人（2010）所示。CID-42的性质有两种解释：GW反冲SMBH和两个类型1/类型2活动星系核系统，其中一个是反冲，因为弹弓效应。在这两种情况下，其中一个光学核拥有一个未被遮蔽的活动星系核，而另一个则是一个被遮蔽的活动星系核或一个恒星形成的致密区。X射线钱德拉数据允许明确地解决X射线发射，并揭示CID-42中两个光源的性质。我们发现，只有一个光学核是负责整个X射线无遮蔽的发射观察和测量的第二个光学核的流量上限为3西格玛。X射线光度的上限加上对多波长光谱能量分布的分析表明，在第二个源中存在一个恒星形成区域，而不是一个模糊的SMBH，从而有利于GW反冲的情况。然而，不能完全排除非常模糊的SMBH的存在。一个新的X射线特征，在SW方向上的主要来源，被发现和讨论。
2012-05-03 astro-ph.CO
Low-mass and High-mass Supermassive Blackholes In Radio-Loud AGNs Are Spun-up in Different Evolution Paths
超大质量黑洞如何旋转是现代天体物理学的一个重要问题。作为Wang等人（2016）研究的延伸，我们在这里通过比较附近（$z<0.05$）射电选择的Seyfert 2星系的宿主星系特性来解决这个问题。通过对SDSS $r$波段图像的二维球+盘分解，我们确定了射电强大的SMBH的各种宿主星系属性的二分法。通过假设来自喷流的无线电发射反映了高SMBH自旋，这源于众所周知的喷流产生的BZ机制，高质量SMBH（即，$M_{\mathrm{BH}}>10^{7.9}M_\odot$）优选在经典的凸起中旋转，而低质量SMBH（即，$M_{\mathrm{BH}}=10^{6-7}M_\odot$）。这种二分法表明并证实了高质量和低质量SMBH以不同的方式旋转，即，一场重大的“干”合并和一场世俗的演变。
2019-05-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
On the Star Formation-AGN Connection at $z \lesssim 0.3$
利用斯隆数字巡天（SDSS）数据发布7的$\sim$ 28，000个附近被遮蔽的活动星系的光谱，我们探测了活动星系核活动和恒星形成之间的联系，在宿主星系的径向尺度范围内。我们使用[OIII] 5007射电谱线的光度作为活动星系核内禀功率和超大质量黑洞吸积率的代表。恒星形成率（SFR）取自MPA-JHU增值目录，并通过3 $^{\prime\prime}$ SDSS孔径测量。我们构建匹配的星系样本覆盖范围的红移。随着红移的增加，投影的孔径大小包含了越来越多的宿主星系。这使我们能够追踪恒星形成的径向分布作为活动星系核光度的函数。我们发现，随着活动星系核光度和爱丁顿比的增加，恒星形成变得更加集中。这意味着这种环核恒星的形成与活动星系核活动有关，并且在更高的活动星系核光度下，它越来越多地主导着无所不在的盘星形成，这对连接主星系恒星形成和SMBH燃料的理论模型产生了关键的限制。我们parametrize这种关系，发现恒星形成的径向尺度$<$ 1.7千秒差距，包括一个恒定的磁盘组件时，有一个次线性依赖SMBH吸积率：$SFR \propto \dot{M}^{0.36}$，这表明通过磁盘的角动量转移限制吸积效率，而不是从恒星质量损失的供应。
2013-02-11 astro-ph.CO
A synthetic view of AGN evolution and supermassive black holes growth
我将描述的约束条件，从活动星系核的演化合成模型的增长上的超大质量黑洞（SMBH）人口在两个主要的“模式”观察（动力学和辐射为主，分别）的研究。我将展示SMBH质量函数是如何反层次地演化的，即最大质量的空穴比质量较小的空穴生长得更早更快，我还将推导出活动星系核平均辐射效率的严格约束。还将讨论活动星系核动力学光度函数的红移演化的前景，从而为活动星系核结构形成中的反馈现象学模型提供一个强有力的物理框架。最后，我将提出新的约束条件的演变黑洞星系的标度关系，在1<z<2推导出利用全多波长覆盖的COSMOS调查的90个完整的样本1型活动星系核。
2009-12-10 astro-ph.CO
AGN have Underweight Black Holes and Reach Eddington
爱丁顿外流可能调节活动星系核中超大质量黑洞的生长。我表明，这些外流的瑞利-泰勒不稳定性的影响意味着SMBH群众很可能是一个因素的几个以下的活动星系核的$M - σ$关系。这与Batcheldor（2010）的建议一致，即$M - σ$关系定义了黑洞质量的上限。我进一步认为，所观察到的活动星系核黑洞必须花费大量的生命在爱丁顿速率的增生。这已经表明了低观测AGN分数之间的所有星系，尽管需要增长到质量所需的索尔坦关系，并加强了建议的低SMBH质量。最重要的是，这是对Tombesi等人（2010 a，b）最近发现的活动星系核大样本中大量超快X射线外流的最简单解释。
2010-08-19 astro-ph.CO astro-ph.HE
Observability of Dual Active Galactic Nuclei in Merging Galaxies
超大质量黑洞（SMBH）已经在大多数邻近的大质量星系的中心被探测到。今天的星系核是数十亿年星系合并的产物，但也是数十亿年的SMBH活动的产物，作为与星系合并有关的活动星系核（AGN）。在这种情况下，活动星系核对的探测应该是比较普遍的。然而，在观测上，双重活动星系核是很少的，只占所有活动星系核的百分之几。在这封信中，我们调查触发活动星系核活动的合并星系通过一套高分辨率的流体动力学模拟。我们遵循的动力学和吸积到SMBH，因为他们从几十千秒差距的分离移动到几十秒差距。我们的分辨率，冷却和恒星形成的实施产生了一个不均匀的，多相的星际介质，使我们能够准确地跟踪恒星的形成和吸积到SMBHs。我们研究的气体含量，形态和质量比的影响，使我们能够研究活动星系核的活动和动力学在广泛的相关条件。我们测试当两个活动星系核是同时可检测的，多久，在哪些分离。我们发现，强烈的双重活动星系核活动发生在合并的后期阶段，在小的分离（<1-10千秒差距）低于大多数调查的分辨率限制。大部分SMBH的吸积不是同时发生的，限制了通过成像和光谱学检测到的活动星系核的双重部分，与观测样品一致。
2012-03-01 astro-ph.CO astro-ph.HE
Evolution of active galactic nuclei
超大质量黑洞（SMBH）潜伏在大多数大质量星系的核中，也许在所有星系中。观察到的SMBH质量与其宿主球体的结构特性之间的紧密缩放关系可能表明，促进这两种成分生长的过程在物理上是联系在一起的，尽管它们的物理尺寸存在许多数量级的差异。本章讨论了我们如何限制SMBH的演化，探测其积极的增长阶段，当他们闪耀的活动星系核（AGN）的光度往往超过其宿主星系的整个恒星星族。我们大致按照时间顺序来叙述这个领域的发展，首先讨论早期的演化研究，当时活动星系核代表着探测宇宙最遥远区域的光的信标，并被用作大尺度结构的示踪剂。一旦认识到活动星系核群体的强烈演化（在光度、数密度上）阻碍了任何直接从活动星系核观测中获得宇宙学参数的尝试，这种早期的研究就变成了活动星系核的“人口统计学”。在讨论了活动星系核光度函数研究的最新进展之后，我们继续讨论活动星系核演化的“现代”观点，其中更强调的是不断增长的黑洞数量与其环境之间的物理关系。这包括观测和理论上的努力，旨在约束和理解标度关系的演变，以及由此产生的限制的SMBH质量函数的演变。接下来讨论活动星系核反馈的物理模型以及在观测上分离它们的努力。最后，我们触及的问题，何时以及如何形成的第一个黑洞和黑洞在高红移宇宙中的作用。
2012-04-19 astro-ph.CO
Accreting SMBHs in the COSMOS field and the connection to their host galaxies
使用广泛的多波段测光在COSMOS领域，我们探讨了主机星系的活动星系核（AGN）的大样本的性质，通过结合X射线和光学光谱的选择。在仔细研究它们的光谱能量分布（SED）的基础上，我们推导出了尘埃校正的静止坐标星等、颜色、恒星质量和恒星形成率（SFR）。我们发现，活动星系核主机跨越大范围的恒星质量和SFR。在活动星系核的宿主中，在任何红移处都没有看到颜色双峰，这些宿主主要是大质量的红色星系。一旦占色质量退化定义良好的质量匹配的样本，我们发现一个剩余的边缘增强AGN的入射率较低的特定恒星形成率的红星系，我们认为，这一结果可能会出现，因为我们的能力，以适当的AGN光污染和尘埃灭绝。有趣的是，我们发现，一个星系的主机黑洞增长在任何给定的“比吸积率”（即X射线光度与主机恒星质量的比率）的概率几乎是独立的主机星系的质量，而它作为一个幂律与Lx/M。通过对这种概率分布的归一化分析，我们发现活动星系核的发生率是如何以（1+z）^[4]的速度随着红移而增加的，这与整个星系群特定恒星形成率的总体演化非常相似。虽然活动星系核活动和星系中的恒星形成似乎有一个共同的触发机制，至少在统计意义上，在宇宙样本中，我们没有发现任何“吸烟枪”信号强大的活动星系核影响其宿主星系的恒星形成特性的强有力的证据。
2012-09-07 astro-ph.CO
A Correlation between Star Formation Rate and Average Black Hole Accretion in Star-forming Galaxies (Proceeding of IAUS304: Multiwavelength AGN Surveys and Studies)
本文介绍了最近在牧夫座巡天用Herschel远红外和Chandra X射线观测研究星系和超大质量黑洞共同演化的结果。对于一个恒星形成（SF）星系的样本，我们发现了一个强的相关性星系恒星形成率和平均SMBH吸积率在SF星系。最近的研究表明，恒星形成和活动星系核吸积只有弱相关的单个活动星系核，但这可能是由于活动星系核相对于恒星形成的变化时间尺度短。平均在整个AGN人口产生吸积和恒星形成之间的强线性相关性，符合一个简单的图片，其中SMBH和它们的宿主星系的增长是密切相关的星系演化的时间尺度。
2014-01-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
Are SMBHs shrouded by "super-Oort" clouds of comets and asteroids?
在过去的十年里，人们戏剧性地证实了在银河系内部的秒差距内，原位恒星形成是可能的。在这里，我们认为，巨行星，固体类地行星，彗星和小行星也可能在这些环境中形成，这可能对活动星系核（AGN）的观测产生影响。就像主序星周围的碎片盘一样，大型固体物体的碰撞应该会引发强烈的碎片级联。这种级联中最小的颗粒--微观尘埃--可能会提供显著的不透明性。我们提出了一些观测和物理约束AGN模糊鸟居产生的碎片级联。我们发现，鸟居喂养破碎的小行星消失在低和高AGN光度。在高光度下，$L \sim L_{\rm Edd}$，其中$L_{\rm Edd}$是爱丁顿极限，活动星系核辐射压力会过快地吹出微观尘埃。另一方面，在低光度下，活动星系核盘可能会避免引力碎裂成恒星和固体。我们还注意到，这些碎片级联可能是负责天体物理学的“大”尘埃颗粒约微米大小的一些作者所假设的解释不寻常的吸收特性的活动星系核鸟居。
2011-10-26 astro-ph.CO astro-ph.EP
Faint progenitors of luminous $z \sim 6$ quasars: why don't we see them?
在$z > 6$上观测寻找微弱的活动核是非常难以捉摸的，只有少数候选者的高$z$性质仍有待证实。解释这种缺乏检测是至关重要的，以提高我们的理解高$z$超大质量黑洞（SMBHs）的形成和增长。在这项工作中，我们提出了一个模型，在X射线波段的吸积BH的发射，考虑到超爱丁顿吸积，这可以是非常常见的富含气体的系统在高$z$。我们计算的光谱能量分布的一个样本的活动星系模拟在宇宙学的背景下，这代表了一个$z \sim 6$ SMBH与$M_{\rm BH} \sim 10^9 \, M_\odot$的祖先。我们发现了一个平均康普顿厚分数的$\sim 45\%$和大的典型柱密度（$N_H \gtrsim 10^{23} \rm \, cm^2$）。然而，微弱的祖先仍然足够明亮，可以在当前调查的X射线波段中检测到。即使考虑到最大遮蔽效应，可检测的BH的数量也最多减少2倍。在我们的模拟样本中，微弱类星体的观测主要受到其极低活动部分（$f_{\rm act} \sim 1 \%$）的限制，这是短暂的超临界生长事件的结果。我们建议，要探测高$z$ SMBH的祖先，具有较浅灵敏度的大面积调查，如Cosmos Legacy和XMM-LSS+XXL，相对于探测较小区域的深层调查，如CDF-S，是首选。
2016-12-13 astro-ph.CO astro-ph.GA
Supermassive Black Hole Growth in Massive Galaxies at Cosmic Dawn
Princeton University（普林斯顿大学）
利用宇宙学流体动力学模拟，研究早期宇宙大质量星系中超大质量黑洞的超爱丁顿吸积、种子质量和反馈强度对黑洞-星系共演化的影响，发现恒星反馈通过产生湍流多相星际介质随机饿死黑洞，且无AGN反馈驱动的星系尺度恒星形成熄灭。
2026-06-12 astro-ph.CO astro-ph.GA
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
Little Red Dots: an abundant population of faint AGN at z~5 revealed by the EIGER and FRESCO JWST surveys
本研究利用JWST的EIGER和FRESCO巡天数据，在z~5处发现大量暗弱AGN，测得其数密度比类星体光度函数外推值高一个量级，揭示早期SMBH增长高度遮蔽且对宇宙再电离贡献有限。
2024-02-01 astro-ph.CO astro-ph.GA
Constraining the supermassive black holes evolution through the continuity equation
超大质量黑洞（SMBH）的种群由静止的SMBH（如在包括银河系在内的本地星系中看到的SMBH）和活动的SMBH（导致类星体和活动星系核（AGN））组成。在我们的邻居之外，我们所拥有的关于SMBH的所有信息都来自类星体和活动星系核，这给了我们一个局部的观点。我们研究的SMBH人口的演变，总的和活跃的，由连续性方程，从z=0到z=4的时间向后。1型和2型活动星系核在模型中的爱丁顿比分布的基础上进行了区分，根据观测估计选择。占空比是通过匹配类星体的光度函数得到的，平均辐射效率是模型中唯一的自由参数。对于更高的辐射效率（>~0.07），SMBH群体的大部分（其中大多数是静止的）必须在z=4时已经就位。对于较低的辐射效率（~0.05），占空比随着红移而增加，并且自z=4以来，SMBH人口急剧演变。活跃SMBH的质量函数不依赖于辐射效率或局部SMBH质量函数的选择，但它主要是由类星体光度函数决定的，一旦爱丁顿比分布是固定的。只有直接测量红移z>~2的总BHMF才能打破这些简并性，从而对平均辐射效率产生重要限制。聚焦于1型活动星系核，对于它的质量函数和爱丁顿比分布的观测估计存在于不同的红移，具有较低辐射效率的模型在高z处更好地再现了质量函数的高质量端，但它们倾向于在低z处过度预测它，反之亦然，对于具有较高辐射效率的模型。
2017-01-27 astro-ph.CO astro-ph.GA
Rhapsody-C simulations -- Anisotropic thermal conduction, black hole physics, and the robustness of massive galaxy cluster scaling relations
我们提出的Rhapsody-C模拟扩展的Rhapsody-G套件的大质量星系团在$M_{\rm vir}\sim10^{15}\thinspace{\rm M}_{\odot}$规模的宇宙学磁流体动力学放大模拟，包括各向异性热传导，修改的超大质量黑洞（SMBH）反馈，新的SMBH播种和SMBH轨道衰减模型。这些模型的改进对SMBH的增长，恒星的形成和原星系团中的气体耗尽产生了巨大的影响。我们探索的参数空间的模型，并报告其对恒星形成和热力学的集群内介质（ICM）的X射线和SZ观测观察到的效果。我们报告说，恒星的形成在原星团的SMBH播种的选择，以及SMBH的轨道衰变的强烈影响。来自活动星系核的反馈被SMBH衰变大大增强，它的时间演化和影响范围明显不同，取决于所使用的活动星系核能量注入方案。与质量加权注入相比，质量加权注入的能量仍然局限于中心SMBH附近，体积加权热能沉积允许将ICM加热到大半径，这严重抑制了原星团中的恒星形成。各向异性的热传导可以使ICM中的温度梯度变平，从而减少早期的恒星形成，但会减弱和延迟活动星系核的活动。尽管我们的晕中发现的恒星和气体的含量不同，我们报告的集群标度关系是令人惊讶的不敏感的次分辨率模型，并在最近的观测和数值研究的良好协议。
2023-03-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
Gravitational waves from an SMBH binary in M87
本文研究了位于M87中心的一个假想的超大质量黑洞（SMBH）双星的引力波辐射。除了通常认为的活动星系核中心之外，存在着一个SMBH，这是对活动星系核与星系质心之间观测到的位移（$\sim O(1)~{\rm pc}$）的一个可能的解释，并且认为SMBH的演化是通过星系合并进行的是合理的。由于双星和由此产生的GW的周期比观测时间跨度长得多，我们计算GW振幅的变化，而不是振幅本身。我们调查的轨道根数和第二BH质量的依赖性考虑到观测约束。针对脉冲星时钟阵无法探测到的低频巨波，提出了一种利用脉冲星自旋下降率分布函数探测低频巨波的新方法。虽然用新方法很难探测到解释观测到的位移的SMBH双星的GWs，但GWs仍然是探测M87中心的有用方法。
2017-05-10 astro-ph.CO astro-ph.HE
A quasar-based supermassive black hole binary population model: implications for the gravitational-wave background
纳赫兹引力波背景（GWB）被认为是由超大质量黑洞双星（SMBHB）的GW发射占主导地位。对几个活动星系核（AGN）的观测强烈地表明活动星系核和SMBHB之间存在联系，因为这些活动星系核系统最终会形成束缚双星对。在这里，我们开发了一个探索性的SMBHB人口模型的基础上，经验约束类星体人口，使我们能够分解成一个潜在的分布SMBH质量，SMBHB数密度，体积包围GWB的GWB振幅。我们的方法还允许我们自洽地预测本地SMBHB系统的GWB幅度的数量。有趣的是，我们发现NANOGrav 12.5年数据集中的共同过程信号所暗示的SMBHB的局部数密度大约是其他模型先前预测的5倍。我们还发现，最多$\sim 25 \%$的SMBHB可以与类星体。此外，我们基于类星体的方法预测GWB信号的$\gtrsim 95\%$来自$z \lesssim 2.5$，并且对GWB有贡献的SMBHB具有质量$\gtrsim 10^8 M_\odot$。我们还探讨了不同的经验星系-黑洞标度关系如何影响GW源的局域数密度，并发现预测更大质量的黑洞的关系降低了SMBHB的局域数密度。总的来说，我们的研究结果指出了GWB的测量将在直接约束SMBHB的宇宙人口以及它们与类星体和星系合并的联系方面发挥的重要作用。
2021-10-22 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
WISDOM Project -- XIII. Feeding molecular gas to the supermassive black hole in the starburst AGN-host galaxy Fairall 49
暗天体质量的毫米波干涉测量（WISDOM）正在通过分子气体动力学探测哈勃序列中星系中的超大质量黑洞。我们提出了第一个WISDOM研究的亮红外星系与活动星系核（AGN）：费尔奥尔49。我们使用新的ALMA观测CO（2-1）线的空间分辨率约为80 pc的辅助HST成像。结果表明：（1）CO的运动学可以很好地描述为一个规则旋转的径向流入的气体盘，说明活动星系核和星暴活动对冷气体的反馈都很弱;（2）动态推断的SMBH质量为1.6 +/- 0.4（rnd）+/- 0.8（sys）x 10^8 Msun，假设我们已经精确地减去了活动星系核和星暴光的贡献，它们的光度约为10^9 Lsun;（3）SMBH质量与SMBH-恒星质量关系一致，但比以前根据X射线变化估计的高出约50倍;（4）分子气体质量比采用银河系CO-H_2转换因子（X_CO）计算的结果小30倍，表明X_CO值较低;（5）分子气体流入速率随半径增加而稳定增加，可能高达5 Msun/yr。这项工作突出了使用高分辨率CO数据估计，除了SMBH质量，X_CO因子和气体流入率在附近的星系的潜力。
2022-09-01 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Physical properties of AGN host galaxies as a probe of SMBH feeding mechanisms
利用一个先进的星系形成半解析模型（SAM），我们研究了两种不同的触发活动星系核活动的机制对活动星系核宿主星系性质的统计影响。我们已经考虑了第一个吸积模式，AGN活动是由孤立星系中的盘不稳定性（DI）触发的，第二个喂养模式，这样的活动是由星系合并和飞越事件（相互作用，IT）触发的。结果表明：（1）对于具有$M_* \lesssim 10^{11} M_{\bigodot}$的寄主，DI模和IT模都能解释观测到的活动星系核寄主恒星质量函数;对于更大规模的主机，DI方案预测的空间密度低于IT模型，ii）红移z <0.8的活动星系核主星系的色星等图（CMD）分析1.5可以提供一个很好的观测测试，以有效区分DI和IT模式，因为DI预计会产生AGN宿主星系的颜色偏向蓝色，而在IT方案中，大多数宿主预计居住在红色序列中。iii）虽然IT和DI方案都可以解释在主序星或星暴星系中触发的AGN，在被动星系中，DI不能触发活动星系核活动。iv）这两种模式的特征是活动星系核阶段的持续时间不同，DI甚至在时间尺度上持续$\sim $ Gyr，v）$SFR-L_{bol}$关系的离散度可以表示区分两种触发模式的另一个关键诊断，因为DI场景预测的关系的离散度比IT场景低得多。vi）盘不稳定性不能解释z <1时的AGN分组和z <0.7时的AGN集群，而IT情景提供了与观测数据的良好匹配。
2015-03-19 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Hot and Energetic Universe: The formation and growth of the earliest supermassive black holes
未来几十年天体物理学的一个关键挑战将是了解位于大多数（如果不是全部）星系中心的超大质量黑洞（SMBH）的起源。负责这些SMBH的初始形成和它们通过吸积的早期生长的过程-当它们被视为活动星系核（AGN）时-仍然未知。为了应对这一挑战，我们必须识别低光度和模糊的z>6活动星系核，这代表了早期SMBH增长的大部分。灵敏的X射线观测是吸积活动的独特标志，不受恒星形成过程的污染，这阻碍了在其他波长（例如光学，红外）上可靠的AGN识别。Athena+宽视场成像仪将使X射线测量的速度比Chandra或XMM-Newton快两个数量级，开辟了一个新的发现空间，并确定了400多个z>6活动星系核，包括被遮蔽的源。Athena+还将发挥重要作用，以提高未来多波长设施的科学回报，这些设施将探测早期SMBH宿主星系内的物理条件，这对于了解SMBH如何形成，是什么推动了它们随后的增长，以及评估它们对早期宇宙的影响至关重要。用雅典娜+X射线积分场装置对z>6星系的样本进行跟踪也可以揭示高度模糊的活动星系核的存在，这要归功于对强铁谱线的探测。因此，Athena+将首次定量测量早期宇宙中SMBH吸积的程度和分布。
2013-06-10 astro-ph.CO astro-ph.HE
Physics of Coevolution of Galaxies and Supermassive Black Holes
提出了一个基于物理的星系与超大质量黑洞（SMBH）共同演化的新模型。演化的轨迹始于一个在星系中心区域引发重大恒星暴增的事件。在这个模型中，主要的SMBH增长发生在恒星暴后阶段，由来自内部核球恒星的再循环气体以自我调节的方式提供燃料，时间尺度大大长于1亿年，并且随着时间的推移，爱丁顿比率逐渐减小。我们认为，SMBH不能狼吞虎咽自己在星爆阶段，尽管有丰富的冷气体供应，因为恒星的形成是一个首选的模式，在这样的环境中的气体消耗比吸积中央SMBH。我们还表明，从恒星形成的反馈至少是一样强，从活动星系核，因此，如果恒星形成需要被淬火，活动星系核反馈一般不发挥主要作用。SMBH质量和隆起质量/速度分散之间的预测关系与观测结果一致。一个明确的预测是，高Eddingtion率活动星系核的早型星系宿主预计将是浅蓝色到绿色的光学颜色，逐渐演变为红色序列随着活动星系核亮度的下降。一套可证伪的预测和影响，就各种类型的星系和活动星系核之间的关系，和其他人，。对于那些可以与现存观测进行比较的地方，该模型似乎具有良好的信誉。
2012-05-23 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Discovery and Characterization of Galactic-scale Dual Supermassive Black Holes Across Cosmic Time
本文探讨了利用Roman的高纬度广域巡天在宇宙各时期发现并表征星系尺度双超大质量黑洞对，以理解SMBH形成和AGN燃料补给的科学机遇与技术要求。
2023-06-27 astro-ph.CO astro-ph.GA
Probing the co-evolution of SMBHs and their hosts from scaling relations pairwise residuals: dominance of stellar velocity dispersion and host halo mass
本文通过成对残差分析和机器学习发现恒星速度弥散及暗晕质量是与超大质量黑洞质量最相关的宿主星系性质，支持AGN动力学反馈主导黑洞标度关系的形成，并指出仅用恒星质量研究会引入偏差。
2025-05-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
Exploring the AGN population in protoclusters: results from the TNG300 simulation and comparison with observations
Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) - Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio (OAS)（意大利国家天体物理研究所（INAF）- 天体物理学与空间科学天文台（OAS））；Max-Planck-Institut für Astronomie（马克斯·普朗克天文学研究所）；Max-Planck-Institut für Astrophysik（马克斯·普朗克天体物理学研究所）；Università di Bologna（博洛尼亚大学）
本研究利用TNG300模拟识别280个原星系团，发现其星系和超大质量黑洞更庞大，活动星系核活动增强主要源于恒星质量分布差异，并在高红移时主导亮端光度函数。
2026-09-10 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Contribution of AGN Accretion Disks to Hydrogen Reionization
通过追踪第一代超大质量黑洞（SMBH）的生长和电离输出，研究了高红移（z>6）活动星系核（AGN）对宇宙氢再电离的贡献.我们的计算是锚定的z~6类星体的观测人口，追溯的吸积流的能量谱分布（SED）的发展，这些早期的活动星系核和考虑各种增长的历史，包括超爱丁顿吸积。与固定形状的SED相比，演变中的薄圆盘可以产生高达80%的电离辐射。在各种SMBH增长的情况下，活动星系核对再电离的贡献仅限于晚期（z<7），与恒星形成星系相比仍然是次主导的。这一结论适用于低光度z=6活动星系核的空间密度（仍然未知），并允许超爱丁顿吸积的增长方案。在SMBH质量增长相对缓慢的情况下，AGN对再电离的贡献可以延伸到更早的时期（z>8），即，低吸积率和/或高自旋。最后，我们证明了我们的框架可以重现所观察到的类星体邻近区的大小，z=6类星体周围的紧凑的邻近区可以解释的超爱丁顿吸积的晚发病。
2021-12-13 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
The EXIST view of Super-Massive Black Holes in the Universe
由于其大的收集面积，从光学/近红外（0.3至2.2微米）到软/硬X射线（0.1-600千电子伏）的宽带能量覆盖范围，全天空监测能力和机载后续行动，拟议的高能X射线成像巡天望远镜任务（EXIST，见L。Natalucci在这次会议上的贡献）的目的是适当地解决活动星系核现象的研究和SMBH在宇宙中发挥的作用。特别是EXIST将在10 keV以上进行前所未有的调查（与当前和以前的X射线飞行任务相比，硬X射线灵敏度提高了约20倍），不仅在空间上，而且在时间上和在显著扩大的能量范围内，都能探测到SMBH活动;该策略将克服先前的选择偏差，它将打破“多波长”的识别瓶颈，并将大大增加探测到的能量超过10千电子伏的活动星系核的数量，这些活动星系核可以进行详细的后续研究（预计约50000 AGN）。我们在这里讨论一些选定的活动星系核科学的主题，使独特的组合EXIST的仪器。特别是EXIST将在理解方面取得重大进展：i）SMBH在宇宙中何时何地活跃（通过揭示和测量局部- z<0.5 -宇宙中严重模糊的吸积），ii）SMBH如何吸积的物理学（通过研究AGN无偏和重要样本的宽带X射线光谱和变率特性），以及iii）吸积功率和喷流/外流功率之间的联系（通过使用blazar的观测）。最后但并非最不重要的是，EXIST发现强大但非常罕见的耀变体的能力，使其能够探测宇宙中第一个SMBH的出现，使我们能够对SMBH形成…
2009-12-16 astro-ph.CO astro-ph.HE
Discovery of a Population of Bulgeless Galaxies with Extremely Red Mid-IR Colors: Obscured AGN Activity in the Low Mass Regime?
相对于大质量的星系，在低质量或无凸起的星系中，很少有超大质量黑洞（SMBH）。这样的人口可以提供线索的起源SMBH和世俗的途径，为他们的成长。利用全天宽视场红外巡天探测器（WISE）的巡天观测，以及斯隆数字巡天（SDSS）数据Release 7的球到盘分解，我们报告发现了一群局部（z<0.3）无球盘星系，它们具有极红的中红外颜色，强烈暗示着一个占主导地位的活动星系核（AGN），尽管在它们的SDSS光谱中没有光学AGN信号。使用各种中红外线的选择标准，从文献中，有30至300多个可能的活动星系核的无球星系。其他已知的可以将尘埃加热到高温的情况似乎无法解释该样品的观察到的颜色。如果这些星系被证实为活动星系核的宿主，这项研究将为描述低核团质量区SMBH的性质以及理解它们与宿主星系的关系提供突破。中红外选择识别活动星系核，主导其宿主星系的发射，因此揭示了一个不同的活动星系核人口比光学研究发现。我们发现，所有的星系被确定为候选AGN的WISE的分数是最高的在较低的恒星质量和下降显着地在较高的质量星系，从光学研究的结果形成鲜明对比。
2014-01-21 astro-ph.CO astro-ph.GA
Obscured accretion from AGN surveys
最近的超大质量黑洞（SMBH）和宿主星系联合演化模型预测存在一个关键阶段，吸积，跟踪模糊的活动星系核（AGN）的排放，加上强大的恒星形成。然后，反馈过程可能会自我调节SMBH的生长并抑制恒星形成活动。在过去的十年里，通过不同波长的观测，人们揭示了活动星系核在这一重要演化阶段的存在。一方面，中到深的X射线巡天使得我们能够系统地寻找被严重遮蔽的活动星系核，直到非常高的红移（z~5）。另一方面，红外/光学测量提供了宝贵的补充方法，以选择模糊的活动星系核的情况下，低于10千电子伏的核X射线发射在很大程度上是隐藏的，我们的看法。在这篇评论中，我将提出我个人的观点，从活动星系核调查的模糊吸积领域。
2014-01-20 astro-ph.CO astro-ph.GA
The role of AGN feedback on the evolution of dwarf galaxies from cosmological simulations: SMBHs suppress star formation in low-mass galaxies
本研究通过宇宙学模拟发现，AGN反馈通过加热并推开气体而非完全驱逐，抑制了低质量矮星系的恒星形成，并显著降低中心暗物质密度，强调了在最小质量尺度模拟AGN反馈的重要性。
2024-02-01 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Bolometric Quasar Luminosity Function at z = 0-7
在本文中，我们提供了更新的约束条件，从$z=0$到$z=7$的测热类星体光度函数（QLF）。这些限制是基于一个观测汇编，其中包括过去几十年在静止框架IR、B波段、UV、软X射线和硬X射线中的观测。我们的方法遵循Hopkins等人2007年更新的类星体SED模型以及测热和消光校正。新的最佳拟合的测热类星体光度函数在高红移下的行为与Hopkins等人2007年的模型有质的不同。与旧模型相比，在$z\gtrsim 2$处，随着红移的增大，数密度归一化值减小，亮端斜率变陡。由于在暗端的测量很少，所以在$z\gtrsim 5$的暗端斜率是相当不确定的。我们提出了两个模型，一个具有逐渐陡峭的暗端斜率在较高的红移和其他具有浅的暗端斜率在$z\gtrsim 5$。需要对暗端QLF进行进一步的多波段观测，以区分这些模型。的热QLF的演化模式可以解释为早期阶段可能占主导地位的层次组装的结构和后期阶段可能占主导地位的星系淬火。我们探讨了这个模型对类星体电离光子产生、CXB谱、SMBH质量密度和质量函数的影响。预测的类星体贡献的氢光电离率是次主导的再电离的时代，只有在$z\lesssim 3$变得重要。预测的CXB谱、宇宙SMBH质量密度和SMBH质量函数与现有观测基本一致。
2020-05-15 astro-ph.CO astro-ph.GA
Host galaxies and large-scale structures of active galactic nuclei
我们对超大质量黑洞（SMBH）的宇宙演化的理解已经彻底改变了大型多波长河外巡天的出现，这使得详细的统计研究的主机星系和活动星系核（AGN）的大尺度结构。本文综述了近年来有关SMBH演化的一些研究成果，包括活动星系核活动与星系中恒星形成的关系、星系合并在活动星系核活动中的作用、活动星系核的性质以及活动星系核与其宿主暗物质晕的关系。最后，我们展望未来的大规模河外X射线和光谱调查。
2016-12-14 astro-ph.CO astro-ph.GA
Identifying the Obscured Black-Hole Growth Phase of Distant Massive Galaxies
已经确定的是，大质量星系生长的一个主要阶段发生在高红移处，并且被气体和尘埃严重遮蔽。许多研究探索了大质量星系的恒星生长，但很少有人将这些限制与超大质量黑洞（SMBH;即，活动星系核活动）。在这个简短的贡献，我们强调我们的工作，旨在确定活动星系在z~2发光尘埃遮蔽星系。利用灵敏的X射线和红外亚毫米波观测，我们证明活动星系核活动在z~2尘埃遮蔽系统中是普遍存在的。通过各种技术，我们发现大部分活动星系核活动都被严重遮蔽，并根据X射线红外数据构建诊断方法，以识别宇宙中一些最严重遮蔽的活动星系核（即，活动星系核被康普顿厚度的物质遮蔽; N_H>1.5x10^24 cm^-2）。在这些技术的基础上，我们发现SMBH的生长在z~2处通常被严重遮蔽（N_H>10^23 cm^-2），并且发现SMBH和球状体的生长密切相关，即使在最快速演化的系统中也是如此。
2009-11-19 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Binary Supermassive Black Holes Orbiting Dark Matter Solitons: From the Dual AGN in UGC4211 to NanoHertz Gravitational Waves
研究提出UGC4211双超大质量黑洞周围的不可见质量可由波动暗物质孤子解释，并证明其会改变纳赫兹随机引力波背景低频谱，且可拟合NANOGrav与EPTA数据。
2024-05-09 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Supermassive and Intermediate-Mass Black Hole Growth at Galaxy Centers and Resulting Feedback using Cosmological Simulations
星系中心黑洞的物质吸积释放出大量的反馈能量，影响着结构的形成和演化，影响着从pc到Mpc尺度的环境。这些黑洞通常是存在于活动星系核（AGN）中心的超大质量黑洞（SMBH：mass $\geq 10^6 M_{\odot}$），通过它们的多波长辐射在各个宇宙时期被广泛观测到。SMBH的能量输出经常被观测为各种形式的强大AGN外流。最近，中等质量黑洞（IMBHs：质量= $100 - 10^6 M_{\odot}$）开始在矮星系（DG）中心被观测到。一些中心的IMBH在DG的低光度活动星系核的形式显示活动的签名。我们已经进行了宇宙流体动力学模拟，以探测高z类星体中的SMBH（Barai et al. 2018）和DG中的IMBH（Barai & de Gouveia Dal Pino 2019）。我们的模拟采用三维TreePM SPH程序GADGET-3，包括金属冷却，恒星形成，化学富集，恒星演化，超新星反馈，活动星系核吸积和反馈。分析后处理中的模拟输出，我们研究了第一个IMBH的生长，第一个SMBH的生长，它们对恒星形成的影响，以及它们与各自的宿主星系的共同演化。我们量化了SMBH和IMBH对宿主星系的影响，特别是对淬灭恒星形成的影响。我们还研究了相应的BH流出性质。
2019-03-11 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Growing supermassive black holes in the late stages of galaxy mergers are heavily obscured
星系的合并被认为会导致大量的气体流入内部秒差距，这可以激活超大质量黑洞（SMBH）的快速吸积，从而产生活动星系核（AGN）。在这一过程的很大一部分，SMBH预计将被气体和尘埃笼罩。在硬X射线波段，辐射受吸收的影响较小，在不同的合并阶段，研究52个星系核中的红外选择的本地发光和超亮红外星系，我们发现，在合并的最后阶段，SMBHs周围的材料量增加。我们发现，在合并晚期星系中，康普顿厚度（CT，$N_{\rm\,H}\geq 10^{24}\rm\,cm^{-2}$）活动星系核所占的比例（$f_{\rm\,CT}=65^{+12}_{-13}\%$）比局域硬X射线选择活动星系核（$f_{\rm\,CT}=27\pm 4\%$）高，并且当两个合并星系的核处于$D_{12}\simeq0.4-10.8$千秒差距（$f_{\rm\,CT}=77_{-17}^{+13}\%$）的投影距离时，暗度达到最大值。我们还发现，在我们的样本中，所有的晚期合并星系的活动星系核都有$N_{\rm\,H}> 10^{23}\rm\,cm^{-2}$，这意味着遮蔽物质覆盖了X射线源的$95^{+4}_{-8}\%$。这些观测结果表明，在星系合并的后期阶段，物质从星系尺度到几十秒差距内是最有效的漏斗，并且高级合并中的SMBHs的封闭环境相对于孤立星系中的SMBHs更富含气体和尘埃，并且不能用经典的AGN统一模型来解…
2017-03-20 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Linking Macro, Meso, and Micro Scales in Multiphase AGN Feeding and Feedback
超大质量黑洞（SMBH）的馈送和反馈过程通常被认为是不相交的，并且在不同尺度上被独立地研究，无论是在观测还是模拟中。我们鼓励采用和统一三个物理驱动的尺度喂养和反馈（微观-中观-宏观~ mpc - kpc - Mpc），将它们连接在一个紧密的多相自我调节回路。我们指出了与这一全球SMBH统一问题相关的关键开放问题，同时主张将大规模晕（如混沌冷吸积）中观察到的新机制扩展到低质量系统。为了解决这些挑战，我们提供了一套建议，促进多尺度，多波长和跨学科的社区。
2020-01-14 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
