Numerical Simulation of Spectral and Timing Properties of a Two Component Advective Flow around a Black Hole
通过数值模拟研究了黑洞周围双分量平流的光谱和时间特性。几种情况下，已被模拟通过改变开普勒磁盘率和由此产生的光谱和光变曲线已产生的所有情况下。讨论了谱态和准周期振荡（QPO）频率对流动参数的依赖关系。我们还发现，早期的解释，产生的QPO的下降时间尺度和冷却时间尺度之间的共振仍然有效，即使康普顿冷却。
2013-11-21 astro-ph.HE
Precise mass and spin measurements for a stellar-mass black hole through X-ray timing: the case of GRO J1655-40
我们提出了一个系统的分析瞬态黑洞二进制GRO J1655-40的快时变特性的基础上，完整的RossiXTE观测。我们表明，准周期振荡和宽带噪声分量的频率和它们的变化准确地匹配强场广义相对论的粒子运动的频率在附近的最里面的稳定的圆形轨道，预测的相对论进动模型。我们获得高精度的测量黑洞质量（M =（5.31 +/- 0.07）M太阳质量，从光学/近红外观测值一致）和自旋（a/M = 0.290 +/- 0.003），通过单独使用X射线定时。
2013-10-23 astro-ph.HE
Understanding the residual patterns of timing solutions of radio pulsars with a model of magnetic field oscillation
我们解释了一些普遍存在于定时残差中的现象：脉冲星自旋频率二阶导数（$\ddotν$）的振幅和符号，一些复杂的残差模式，也随着数据段的时间跨度而变化。样本取自Hobbs等人，（2010），其中脉冲星的自旋频率和它的一阶导数已经从定时解拟合中减去。我们首先根据$\ddotν$的符号将定时残差模式分为不同的类型。然后利用我们\citep{zhang12a}小组建立的磁场振荡模型，用马尔可夫链蒙特卡罗方法成功地拟合了不同类型的定时残差。最后，我们模拟了一颗典型参数脉冲星20年的自旋演化，并用常规的时间解拟合方法对数据进行了分析。通过选择不同的模拟数据段，我们发现，大多数观察到的残留模式可以成功地再现。这是第一次用模型拟合观测到的残差模式，并用很少的参数通过模拟再现。从$P-\dot P$图中不同剩余模式的分布，我们认为：（1）所有的类星体在其整个寿命中普遍存在一个单一的磁场振荡模式;（2）类星体在其整个寿命中可能存在一个过渡期，在这个过渡期中存在多个磁场振荡模式。
2016-03-16 astro-ph.EP astro-ph.HE
X-ray Timing of Stellar Mass Black Holes
对吸积恒星质量黑洞的X射线定时观测表明，它们可以产生时间尺度如此之短的信号，以至于我们必须非常接近广义相对论（GR）预测的最内部稳定圆形轨道进行探测。这些信号是准周期振荡（QPO），高频种类（HFQPO，频率在40-450 Hz范围内）以及0.1-10 Hz低频类型都有可能在强场限制下提供GR测试。GR测试的一个重要步骤是限制黑洞的物理性质，而X射线计时可能实现的直接频率测量可能提供最清晰的黑洞自旋测量之一。虽然目前的X射线卫星已经发现了这些现象，HFQPO是微弱的信号，未来的X射线定时任务与更大的有效面积需要测试候选的理论QPO机制。研究吸积黑洞的另一个主要目标是了解相对论喷流的产生。在这里，我们也取得了进展，在过去的十年中，通过发现无线电发射之间的明确联系，跟踪喷流的强度和X射线发射的属性。随着新的无线电能力刚刚上线，继续对吸积黑洞进行详细的X射线研究对于继续取得进展至关重要。
2009-02-24 astro-ph.HE
Numerical Simulations of a Two Component Advective Flow for The Study of the Spectral and Timing Properties of Black Holes
双组分平流是理论上最具物理意义的吸积盘。由于粘性是决定性因素，我们研究了粘性应力对非旋转黑洞吸积流的影响。由于吸积流中粘性引起的角动量转移，角动量分布被修正。我们包括冷却效应，并发现开普勒磁盘上的赤道平面和上方和下方的流动仍然子开普勒。这给出了一个完整的图片，到目前为止，形成的两个组成部分平流围绕黑洞。
2014-04-10 astro-ph.HE
Estimating the black hole mass of NGC1313 X-1 based on the spectral and timing properties
在超亮X射线源NGC 1313 X-1中发现的3：2准周期振荡（QPO）表明它存在一个中等质量黑洞（IMBH）。我们测试这一数值模拟的3：2 QPO和相关的X射线光谱的基础上的周转共振模型和磁盘电晕模型与大规模的磁场产生的宇宙电池机制。结合QPO频率和光谱拟合表明，BH的质量范围从2524 M_sun到6811 M_sun，证实了它的IMBH性质，BH的自旋可能高于~0.3。
2019-01-06 astro-ph.HE
A timing-based estimate of the spin of the black hole in MAXI J1820+070
MAXI J1820+070（ASSASN-18 ey）是一颗在2018年发现的X射线双星系黑洞。该源的亮度引发了来自不同天文台的该源的多波长活动。我们分析了从NICER高节奏观测的硬态源的功率密度谱。我们通过对PDS进行建模，获得了特征频率的演变。我们解释的特征频率的各种PDS组件（QPO和宽带噪声分量）发生在一个特定的半径的变化，并解释它们的相对论性岁差模型的上下文中。通过拟合相对论性岁差模型，我们估计了黑洞在$0.799^{+0.016}_{-0.015}$处的无量纲自旋。
2021-09-29 astro-ph.HE
AstroSat and NICER timing view of the Z-type Neutron Star X-ray binary GX 340+0
本研究利用AstroSat和NICER观测分析Z型中子星X射线双星GX 340+0的完整Z径迹，首次呈现软X射线Z径迹特征，探测到多频段准周期振荡，证实水平支振荡与非热辐射成分相关。
2024-01-27 astro-ph.HE
Astrophysical neutrino oscillations after pulsar timing array analyses
本文研究脉冲星计时阵列合作组报告的引力波背景对中微子味振荡的影响，并探讨近未来中微子探测器如何揭示这些效应以帮助区分nHz以下的不同引力波背景模型。
2023-12-11 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
X-ray spectral state evolution in IGR J17091-3624 and comparison of its heartbeat oscillation properties with those of GRS 1915+105
在这项工作中，我们研究了瞬态低质量X射线双星IGR J17091-3624在2011年爆发的前66天的X射线定时和光谱演化。本文介绍了2011年2月9日至2011年4月15日期间使用Rossi X射线定时探测器（RXTE）/正比计数器阵列（PCA）和SWIFT/X射线望远镜（XRT）进行观测的结果。利用准周期振荡分类、功率密度谱特征、时滞行为和能谱性质，确定了爆发不同时刻的源态及其跃迁。在演化的第一部分，源遵循通常从瞬态黑洞X射线双星（BHXB）观察到的趋势。有趣的是，在IGR J17091-3624中观察到从低变异性SIMS（通常见于BHXB）到高变异性状态（仅见于GRS 1915+105）（也称为“rho”类变异性/“心跳”振荡）的逐渐过渡。研究了IGR J17091-3624中心跳振荡的特征时标、品质因数和均方根幅度随时间的演化。我们还详细比较了IGR J17091-3624和GRS 1915+105中心跳振荡的时序和频谱特性及其演变。
2014-01-21 astro-ph.HE
Enhanced exploration for primordial black holes using pulsar timing arrays
我们研究了脉冲星计时阵列（PTAs）作为探测银河系暗物质的原始黑洞（PBH）的能力。经过地球或脉冲星附近的PBH会产生脉冲加速度，并在其他有序的脉冲星定时数据上产生残差。我们发现，在卫星引起的定时残差是最佳的搜索较重的PBH比那些在地球上，和两个探头是高度互补的。未来像SKA这样的设施可以探测到质量在10^（22-28）g左右的PBH，即使只有一小部分（< 1%）的银河系暗物质由这些PBH组成。
2012-08-20 astro-ph.CO astro-ph.HE
Observing the dynamics of super-massive black hole binaries with Pulsar Timing Arrays
脉冲星定时阵列是利用引力波研究尚未探索的天体物理机制的主要工具。在这里，我们表明，从单独可分辨的超大质量黑洞双星系统的引力辐射的检测可以产生直接的信息的质量和自旋的黑洞，提供的引力波引起的时间波动在脉冲星和地球被检测到。这反过来又提供了一个引力场的非线性动力学的地图和一个新的途径来解决天体物理学中与超大质量黑洞的形成和演化有关的公开问题。我们讨论的潜力，这些意见的挑战和局限性。
2012-07-24 astro-ph.HE gr-qc
Pulsar Timing Residuals Induced by Gravitational Waves from Single Non-evolving Supermassive Black Hole Binaries with Elliptical Orbits
本文分析了一般椭圆轨道非演化双星源的引力波引起的脉冲星计时残差。对于不同的轨道偏心率，定时残差呈现出不同的性质。对于不同的偏心率，计算了由固定的引力波源引起的时间残差的标准偏差。我们还将分析PSR J 0437 -4715的计时残差引起的最有名的单引力波源之一，超大质量黑洞在耀变体OJ 287的二进制。
2013-11-28 astro-ph.HE gr-qc
Central engine of GRB170817A: Neutron star versus Kerr black hole based on multimessenger calorimetry and event timing
GRB 170817 A与GW 170817合并后的中心引擎通过GW-量热和事件定时探测，应用于合并后的下降啁啾，该啁啾可以潜在地打破中子星或黑洞残余物的自旋下降的简并，根据Kerr度规，后者的角动量$E_J$中的相对大的能量库。该分析来自于对由时间对称蝶形匹配滤波产生的上升和下降啁啾具有相等灵敏度的模型不可知谱图。通过软件注入实验产生的响应曲线校准灵敏度。GRB 170817 A的中央发动机的候选人排放的统计意义表示来自事件定时分析的虚警概率（PFA; I型错误）。通过对可用光谱图进行高分辨率图像分析，获得起始时间$t_s$的PDF。对于LIGO探测器的合并（H1，L1）光谱图，PFA $p_1$来自给定GW 170817-GRB 17081 A的$t_s$中的因果关系。在个体H1和L1分析中提供了统计学独立确认，在第二个PFA $p_2$中，其各自的$t_s$观察结果具有一致性。组合PFA源自其乘积，因为时间的平均值和（分别）差异在统计学上是独立的。应用于GW 170817-GRB 170817 A，$t_s$中事件定时的PFA产生合并后输出${\cal E}_{GW}\simeq 3.5\%M_\odot c^2$的$p_1=8.3\times 10^{-4}$和$p_2=4.9\times 10^{-5}$（$p_1p_2=4.1\times 10^{-8}$，等同于$Z$…
2022-11-19 astro-ph.HE
A New Timing Signature of Black Hole Spin: Time-Delay Asymmetry in Kerr Accretion Flows
The City College of New York（纽约市立学院）
本文提出一种新的广义相对论时间观测量，通过Kerr时空中的反向射线追踪，构建时间延迟地图，定义基于光子从投影自转轴两侧到达的镜像配对不对称性，验证了方法的可靠性，并探讨了其在强引力时间研究和X射线回波映射中的应用。
2026-05-13 astro-ph.HE gr-qc
Broadband X-ray Spectral and Timing Analyses of the Black Hole Binary Candidate Swift J1658.2-4242: Rapid Flux Variation and the Turn-on of a Transient QPO
我们报告了NuSTAR、Swift和XMM-牛顿联合观测新发现的黑洞X射线候选双星Swift J1658.2-4242的结果。我们在这个源中观察到一个特殊的事件，其X射线通量在$\sim$ 40~s内迅速减少$\sim$ 45%，仅伴随着宽带X射线谱形状的细微变化。此外，我们还发现在磁通量变化的时刻附近出现了一个频率为$6-7$ ~Hz的瞬态QPO，其功率谱的总均方根值从$\sim$ 2%增加到$\sim$ 10%. X射线光谱和时间分析表明，流量的减少是由黑洞周围吸积流的内在变化驱动的，而不是沿着视线的干预材料。此外，我们没有显著地检测到任何相对论盘反射分量，这表明它比以前观察到的要弱得多，而源处于明亮的硬态。我们建议吸积盘不稳定性触发在一个大的磁盘半径的起源的快速转变的光谱和时间属性，并讨论了可能的原因，观察到的不寻常的性质斯威夫特J1658.2-4242。伴随着QPO的出现而检测到的瞬时通量变化使得该事件成为研究黑洞X射线双星中QPO机制的有趣案例。
2019-05-27 astro-ph.HE
Black holes: Timing and spectral properties and evolution
本文综述了黑洞X射线双星爆发时的时序与光谱演化，结合多波段观测与吸积-抛射范式，探讨了外流、谱态演化及竞争性理论模型。
2022-08-24 astro-ph.HE
Improving timing sensitivity in the microhertz frequency regime: limits from PSR J1713$+$0747 on gravitational waves produced by super-massive black-hole binaries
利用PSR J1713 $+$ 0747的高步频定时观测，研究了单个超大质量黑洞双星在圆轨道上产生的连续引力波.我们使用欧洲脉冲星定时阵列（EPTA）中的望远镜观测这颗毫秒脉冲星，在2011年4月至2015年7月期间，平均周期约为1.6天，包括2013年2月至2014年4月期间的平均周期。高步频观测被用来提高整个$0.008-5$ $μ$ Hz GW频率范围内的脉冲星定时灵敏度。我们在分析中使用两种算法，包括光谱拟合方法和贝叶斯方法。为了进行独立比较，我们还使用了以前发表的贝叶斯算法。我们发现，贝叶斯方法提供了最佳的结果和定时观测的脉冲星的地方95%的上限上的CGW的天空平均应变振幅为$\lesssim3.5\times10^{-13}$在1 $μ$ Hz的参考频率。我们还发现，在20 nHz的参考频率下，低频CGW的天空平均应变振幅的95%上限为$\lesssim1.4\times10^{-14}$。
2018-04-27 astro-ph.HE
Pulsar Timing Constraints on the Fermi Massive Black-Hole Binary Blazar Population
耀变体是类星体的一个子群，其喷流几乎与视线对齐，往往在各种时间尺度上表现出多波长的变化。在一些明亮的光源中已经发现了类似年的时间尺度上的准周期性变化，并且与一个假定的大质量黑洞双星的轨道运动有关。如果情况确实如此，这些耀变体双星将有助于纳赫兹引力波随机背景。我们测试的二元假设所观察到的耀变体人口的\textit{Fermi}伽玛射线太空望远镜，其中包括BL蝎虎天体和平谱射电类星体。使用模拟人口告知的亮度函数BL蝎虎天体和平谱射电类星体的红移$z \le 2$，我们计算预期的引力波背景，并比较它最近的脉冲星定时阵列上限。只有当一小部分耀变体$\lesssim 10^{-3}$拥有轨道周期为$<5$年的双星时，这两者才是一致的。因此，我们的结论是，双星不能显着解释耀变体年类准周期性。
2018-08-29 astro-ph.HE
Inclination-dependent spectral and timing properties in transient black hole X-ray binaries
我们使用一个简单的一维参数化的定时属性，硬和硬中间态瞬态黑洞X射线二进制具有相同的功率谱形状系统更硬的X射线幂律发射在更高的倾斜系统。我们还表明，宽带噪声（低频准周期振荡，QPO，删除）的功率谱形状和幅度是独立的倾斜，确认它是相关的发射区的固有结构和“C型”QPO，这是倾斜相关的，有一个不同的起源的噪声，可能是几何。我们的研究结果表明，幂律发射起源于一个电晕，这是扁平的平面上的磁盘，而不是在一个喷气式的结构，这将导致更软的光谱在较高的倾角。然而，有初步的证据表明，倾斜依赖的光谱形状打破了更深的硬状态。这表明要么是日冕几何形状的变化，可能是喷流排放的贡献，或者是在这些状态下更光学薄的流动。
2015-01-28 astro-ph.HE
Multimessenger Approaches to Supermassive Black Hole Binary Detection and Parameter Estimation II: Optimal Strategies for a Pulsar Timing Array
脉冲星定时阵列（PTA）是银河系尺度的引力波（GW）探测器，由分布在天空中的精确定时的脉冲星组成。在十年内，PTA有望探测到近距离超大质量黑洞双星（SMBHB）发射的纳赫兹GW，从而为科学开辟GW频谱的低频端。个别SMBHB的动力活动星系核也有前途的多信使来源，他们可以通过理论预测的电磁（EM）签名和后续的PTA GW观测。在这项工作中，我们研究了检测和参数估计前景的PTA目标EM选择SMBHB。采用一个模拟的银河系毫秒脉冲星人口，我们设想三个不同的脉冲星定时运动，观察三个模拟源在不同的天空位置。我们发现，一个全天空PTA的时间最好的卫星是一个最佳和可行的方法来观察EM选择SMBHB和测量他们的源参数，以高精度（即，与常规EM测量相当或优于常规EM测量）。我们讨论了我们的研究结果的背景下，未来的PTA实验与计划的深天气阵列-2000和SMBHB的多信使研究，如著名的二进制候选人OJ 287的影响。
2023-01-17 astro-ph.HE
Parameter Estimation for Eccentric Supermassive Black Hole Binaries with Pulsar Timing Arrays
Université Paris Cité, CNRS, Astroparticule et Cosmologie（巴黎西岱大学，法国国家科学研究中心，粒子与宇宙学）
该研究针对偏心超大质量黑洞双体系统，利用脉冲星计时阵列的模拟数据开展注入-恢复研究，证实高频率下可测量其组分质量，明确低频下连续引力波与随机引力波背景的相关性，并开发出兼容 GPU 的高效贝叶斯推断软件，为真实数据应用奠定基础。
2026-08-10 astro-ph.HE
Studies of the Origin of High-Frequency Quasi-Periodic Oscillations of Mass Accreting Black Holes in X-ray Binaries with Next-Generation X-ray Telescopes
用RXTE（Rossi X射线定时探测器）进行的观测揭示了几个吸积恒星质量的黑洞X射线通量的高频准周期振荡（HFQPO）的存在。HFQPO（以及它们在较低频率下的对应物）可以让我们在强引力区域研究广义相对论。然而，今天的观测证据还不允许我们区分不同的HFQPO模型。在本文中，我们使用广义相对论射线追迹程序来研究轨道热点模型中HFQPO的X射线时间谱和偏振特性。我们研究了银河系双星GRS 1915+105中166 Hz准周期振荡（QPO）的特殊情况下的观测特征。最后，我们讨论了使用LOFT（X射线定时大型天文台）等定时光谱实验的光谱特征的可观测性，以及使用IXPE（成像X射线偏振探测器）、PolSTAR（偏振光谱望远镜阵列）、PRAXyS（相对论性X射线偏振测量）或XIPE（X射线成像偏振探测器）等星载X射线偏振仪的偏振特征。像LOFT这样的高计数率任务将有可能获得每个光子的QPO相位，从而能够研究QPO相位分辨的光谱形状及其与通量水平之间的相关性。由于HFQPO的周期很短，第一代X射线偏振仪将无法为每个光子分配QPO相位。因此，对QPO相位分辨偏振能谱的研究将需要用第一代X射线偏振仪和LOFT型飞行任务同时进行观测。
2016-05-31 astro-ph.HE
X-ray timing analysis of Cyg X-3 using AstroSat/LAXPC: Detection of milli-hertz quasi-periodic oscillations during the flaring hard X-ray state
我们在这里提出的结果从X射线定时和光谱分析的X射线二进制天鹅X-3使用的观测大面积X射线正比计数器（LAXPC）上的AstroSat。在一年的时间内观测到的连续光变曲线显示双星的轨道周期为17253.56 +/- 0.19秒。另一个低振幅，缓慢的周期为35.8 +/- 1.4天的数量级，这可能是由于轨道岁差，如Molteni等人（1980年）早些时候提出的。在双星上升相期间，在最小置信度为99%的条件下，硬X射线耀斑态不同观测值的功率密度谱在~5-8 mHz，~12-14 mHz，~18-24 mHz频率处呈现准周期振荡（QPO）。然而，在连续的二进制衰变阶段，没有QPO检测到2西格玛的显着性。能量依赖的时间滞后谱显示在mHz QPO频率处的软滞后（软光子滞后于硬光子），并且QPO的分数均方根随光子能量而增加。在双星运动过程中，在闪耀硬态的上升阶段观察到的mHz QPO可能与通过伴星的恒星风在圆盘和日冕中增加吸积物质的供应有关。在衰变阶段，致密源在外风区移动，导致吸积物质供应减少。这可能导致mHz QPO的弱化低于检测限。这也与本文提出的轨道相位分辨能谱的初步分析相一致。
2017-09-19 astro-ph.HE
Numerical Simulation Of Spectral And Timing Properties Of Galactic Black Holes
一个黑洞的吸积可以同时具有开普勒分量和次开普勒分量。我们认为最一般的吸积流配置，即，两个组件的平流（TCAF）中的开普勒磁盘是沉浸在一个低的角动量，吸积子开普勒晕组件周围的黑洞。来自开普勒分量的低能（软）光子和亚开普勒分量中的热电子通过康普顿化或逆康普顿化过程交换它们的能量。在次开普勒分量中，通常由于离心力而形成激波。激波后区域被称为离心压力主导的边界层（CENBOL）。自1995年Chakrabarti和Titarchuk提出TCAF模型以来，人们对TCAF的光谱和时间特性进行了广泛的研究，主要是使用解析和一些与时间相关的数值模拟。这些发现是理解黑洞候选者的几个观测特征的关键输入。在本论文中，我们使用数值模拟的方法，严格地证明了TCAF模型的一些结构。在本论文的工作中，我们第一次考虑了开普勒流和次开普勒流的存在。开普勒盘位于赤道平面上，并且是标准盘，从该标准盘发射具有多色黑体光谱的低能光子。利用有限差分程序，采用总变差递减（TVD）原理，模拟了次开普勒晕的流体动力学和热性质。利用蒙特卡罗程序模拟了光子与超热电子之间的康普顿化过程。然后将这两个代码耦合，并将所产生的局部加热和冷却包括在耦合代码中。利用这个程序，我们研究了TCAF的频谱和定时特性。
2014-06-15 astro-ph.HE
Quasi-periodic oscillations from Rossby Wave Instability
研究了微类星体高频准周期振荡的Rossby波不稳定性模型。我们在这个模型中显示了QPO的光线跟踪光变曲线，并讨论了未来大型X射线定时天文台（LOFT）观测区分替代QPO模型的前景。
2013-10-03 astro-ph.HE
Swift J1728.9-3613 is a black hole X-ray binary: spectral and timing study using NICER
我们使用NICER和Swift研究了由Neil Gehrels Swift天文台的突发警报望远镜（BAT）发现的新银河系X射线瞬变Swift J1728.9-3613的不同时间和光谱特性。在爆发过程中，源经历了多次跃迁到不同的光谱状态，完整的演化在硬度强度图中产生了一个q形的轨迹。在RMS强度图中也观察到部分滞后，这是黑洞瞬变的另一个定义明确的现象。在二次离子质谱中，功率密度谱主要由宽带噪声成分组成，并检测到两个B型QPO。我们拟合了在爆发期间进行的NICER观测获得的1-10 keV能谱，并研究了谱参数的时间演化。在MJD58584.69上，发生了一次小尺度的扰动，我们观察到谱指数减小到一个很低的值，其它谱参数也发生了有限的变化，并且1-10 keV的平均通量也增加了。我们观察到，在软态下，吸积盘的最内半径几乎是恒定的，这对应于最内稳定圆轨道（ISCO）。我们已经测量了紧凑的对象的质量下限约为4.6 M，考虑到非旋转的黑洞二元系统，通过拟合1-10 keV的NICER光谱与diskbb组件。软到硬的转变发生在热光度是爱丁顿光度的0.01倍时。结合时间和光谱性质的演化，我们认为新的源Swift J1728.9-3613是一个黑洞X射线双星。
2022-10-21 astro-ph.HE
Are spectral and timing correlations similar in different spectral states in black hole X-ray binaries?
利用Swift X射线望远镜研究了黑洞X射线双星MAXI J1659-152、Swift J1753.5- 0127和GX 339-4的爆发。X射线望远镜的带通可以接收到来自吸积流两个组成部分的辐射：吸积盘和日冕/热流。这使得相关的光谱和可变性的研究，从吸积流的两个组件的可变性。我们提出的第一次，在不同的光谱状态的所有功率谱分量的光谱参数（磁盘温度和半径）和时间参数（频率和强度）的演变的联合研究。不同谱态下的相关性比较表明，功率谱分量的频率和强度对磁盘温度的依赖性在（低）硬态和硬-中间态下是不同的;大多数在硬中间态中可以清楚地观察到的相关性（在MAXI J1659-152和GX 339-4中）在（低）硬态（在GX 339-4和SWIFT J1753.5-0127中）中未观察到。此外，各个频率分量对磁盘温度变化的响应从一个分量到下一个分量明显不同。因此，频谱定时演变不能用跨越这两个频谱状态的单个相关性来解释。我们讨论我们的研究结果的背景下，现有的模型提出解释的起源的变异性。
2015-02-04 astro-ph.HE
Multi-messenger Approaches to Supermassive Black Hole Binary Detection and Parameter Estimation: Implications for Nanohertz Gravitational Wave Searches with Pulsar Timing Arrays
脉冲星定时阵列（PTA）实验对纳赫兹频率范围内的引力波（GW）越来越敏感，其中主要的天体物理源是超大质量黑洞双星（SMBHB），预计将在星系合并后形成。这些单个SMBHB中的一些可能为活动星系核提供动力，因此可以通过电磁方式获得它们的二进制参数，这使得可以应用电磁（EM）信息来帮助在PTA数据中搜索GW信号。在这项工作中，我们调查这样一个EM知情的搜索二进制检测和参数估计的影响，通过模拟数据分析模拟PTA数据集。我们发现，通过应用EM先验，一些注入信号的贝叶斯因子具有最初的边缘或亚阈值可检测性（即，贝叶斯因子$\sim 1$）可以增加几倍到一个数量级，因此，当未通知的搜索未能找到任何信号时，EM通知的目标搜索能够找到信号的提示。此外，通过组合EM和GW数据，可以实现参数估计的整体改进，而不管源的天空位置或GW频率。我们讨论了多信使研究SMBHB与PTA的影响。
2021-10-01 astro-ph.HE
Coordinated Observations with Pulsar Timing Arrays and ISS-Lobster
超大质量黑洞双星是宇宙中最强的引力波源。最有可能被脉冲星定时阵列（PTA）观测到的系统将具有特别高的质量（$\gtrsim 10^9 M_\odot$），长周期（$T_{\rm orb} \gtrsim 1$ yr），并处于本地宇宙（$z \lesssim 1$）中。这些特征对于明亮的电磁对应物也是最有利的，这应该很容易用现有的地面和太空望远镜观察到。像ISS Lobster这样的宽视场X射线天文台将提供独立的候选者，可以用来降低可分辨二元源的PTA检测的阈值。主要的挑战在于正确识别和表征具有长轨道周期的双星源，而不是“正常”的活动星系核（AGN）托管单个黑洞。在这里，ISS-龙虾也将提供有价值的新的理解，在活动星系核中看到的广泛的行为，大大扩大了我们的样本的X射线光变曲线从吸积超大质量黑洞。
2014-11-14 astro-ph.HE
Pulsar Timing Array Observations of Massive Black Hole Binaries
脉冲星计时是探测低频引力波源的一种很有前途的技术。从历史上看，研究的重点一直是对弥散随机背景的探测，例如由二元黑洞的微弱信号叠加而成的背景。最近，人们的注意力转向了距离更近、更亮的双星群体，它们从人群中脱颖而出，可以单独分辨。在这里，我们表明，从一个阵列的时间数据可以用来恢复的物理参数描述一个单独的黑洞二进制良好的精度，即使是中等强度的信号。我们分析的一个新颖的方面是，我们包括到每个脉冲星的距离作为搜索参数，这使我们能够利用完整的引力波信号。这使信号功率加倍，将天空位置的确定提高了一个数量级，并使我们能够提取质量和到黑洞双星的距离。
2010-08-16 astro-ph.HE gr-qc
A Black Hole X-ray Binary at $\sim$100 Hz: Multiwavelength Timing of MAXI J1820+070 with HiPERCAM and NICER
本文报道了对低质量X射线双星黑洞候选者MAXI J1820+070的亚秒级同步光学和X射线计时观测。明亮的2018年爆发上升允许在五个光学波段（$ugriz_s$）中使用HiPERCAM/GTC（光学）以超过100 Hz的帧速率同时测光，以及NICER/ISS观测（X射线）。在$\sim$ 10 ms的广泛时间尺度范围内，可以看到光学中的强烈（2倍）红色闪烁活动。交叉相关的波段显示了$\sim$秒时间尺度上的显著反相关性，以及$\approx$ +165 ms（光学滞后X射线）滞后时的窄次秒相关性。该滞后随光波长而增加，并且在$\sim$ 0.3-10 Hz的傅立叶频率上近似恒定。这些特征与$\sim$ 5000引力半径内的内部吸积流和喷流基地的起源一致。额外的$\sim$ +5 s滞后特征可能归因于椎间盘再处理。MAXI J1820+070是第三个表现出明显的$\sim$ 0.1秒光学滞后的黑洞，这可能是此类物体的共同特征。具有波长的亚秒级滞后$variation$是新颖的，并且可以允许对内部激波射流分层模型的约束。
2019-10-09 astro-ph.HE
Forecasting Supermassive Black Hole Binary Gravitational Wave Probes: Prospects for Future Pulsar Timing Array and Space-Borne Detectors
The University of Osaka（大阪大学）；RIKEN（理化学研究所）；The University of Tokyo（东京大学）；Kumamoto University（熊本大学）
本文提出利用空间载荷探测器和SKA-PTA预测未来检测超大质量黑洞双星引力波的前景，评估不同观测配置下的探测能力和科学贡献。
2026-02-06 astro-ph.HE
X-Ray Timing Properties of the Black Hole Candidate IGR J17091-3624 During the 2022 Outburst Onset with AstroSat
Tezpur University（特普尔大学）
该研究利用AstroSat观测黑洞候选体IGR J17091-3624在2022年爆发初期情况，通过大面积X射线正比计数器研究C型QPO演化等，为内吸积流几何结构演化提供重要见解。
2026-07-17 astro-ph.HE
QPOs are more than timing features: Applying the Accretion-Ejection Instability in Super massive black-holes
本研究将吸积-喷射不稳定性（AEI）模型应用于超大质量黑洞，通过数值计算和2XMM J123103.2的观测验证了QPO在能谱上的可探测印记。
2023-01-19 astro-ph.HE
Reflection and timing study of the transient black hole X-ray binary MAXI J1803-298 with NuSTAR
本研究利用NuSTAR观测处于爆发中间态的暂现黑洞X射线双星MAXI J1803-298，通过时变和光谱分析发现低流量下的双QPO、近极大黑洞自旋、高吸积盘倾角及盘风特征，约束了盘几何结构与流量相关的光谱变化。
2023-03-24 astro-ph.HE
Spectral-Timing Evolution of a Black hole X-ray binary Swift J1727.8-1613: Linking Disk Reflection and Type-C QPO Frequency During the 2023 Outburst
North Bengal University（北孟加拉大学）；Cooch Behar Panchanan Barma University（库奇比哈尔潘查南班马大学）
本研究针对黑洞X射线双星Swift J1727.8-1613 2023年爆发的亮硬中间态，结合NuSTAR光谱与计时分析，揭示C型QPO相干性演化规律，验证Lense-Thirring进动对吸积系统时谱特性的调控作用。
2025-11-16 astro-ph.HE
Possible twin kHz Quasi Periodic Oscillations in the accreting millisecond X-ray Pulsar IGR J17511-3057
利用Rossi X射线定时探测器正比计数器阵列自2009年9月12日发现吸积毫秒X射线脉冲星（AMXP）IGR J17511-3057以来的所有定点观测资料，对该脉冲星的非周期性X射线定时和颜色行为进行了研究.根据颜色和时间特征，可将该源归类为环礁源。在整个爆发过程中，它一直处于坚硬状态。在爆发的开始和结束时，源表现出似乎是双kHz准周期振荡（QPO）。双QPO之间的间隔Δ V为~ 120 Hz。与慢旋转器的预期相反，它不是接近244.8 Hz的旋转频率，而是接近旋转频率的一半。然而，QPO的识别是不确定的，因为源不完全适合在中子星低质量X射线双星（NS LMXB）中看到的非周期性变化频率的相关性的现有方案，也不能一个单一的移位因子，使其适合已报告的其他AMXP。这些结果表明，IGR J17511-3057是一个不同于其他AMXP的独特来源，并且可能在促进我们对AMXP和NS LMXB的理解方面发挥关键作用。
2011-01-13 astro-ph.HE
Geometrical constraints on the origin of timing signals from black holes
本文系统地研究了轨道倾角对黑洞瞬态快时变特性的影响。我们已经考虑了所有被Rossi XTE卫星密集监测的黑洞双星。我们发现低频准周期振荡（QPO）的振幅依赖于轨道倾角。C型QPO在接近边缘的系统（高倾角）中更强，而B型QPO在吸积盘更接近正面（低倾角）时更强。我们的研究结果还表明，与C型QPO相关的噪声是一致的，是更强的低倾角源，而与B型QPO相关的噪声似乎倾斜无关。这些结果是一致的几何起源的C型QPO-例如所产生的相对论性旋进的内部流在一个截断盘-而噪音将对应于内在的亮度变化的质量吸积率波动的吸积流。B型QPO的相反行为-在低倾角源中更强-支持B型QPO与射流相关的假设，其功率是最明显的可测量参数，预计在近正面源中更强。
2014-12-04 astro-ph.HE
Is the black-widow pulsar PSR J1555-2908 in a hierarchical triple system?
559 Hz黑寡妇脉冲星PSR J1555-2908最初是在无线电中发现的，也是一颗明亮的伽马射线脉冲星。使用12年的费米-LAT伽马射线数据对其脉动进行计时，揭示了其自旋频率的长期变化，这些变化远远大于从其他毫秒双星中观察到的变化。虽然脉冲星旋转速率的这种变化可能是内在的“定时噪声”，在这里，我们考虑另一种解释：变化产生于一个非常低质量的第三个对象在一个广泛的多年轨道周围的中子星和它的低质量的同伴。根据目前的数据，这种分层三系统模型比最佳拟合的时间噪声模型更精确地描述了脉冲星的旋转。未来的观察将表明这种替代解释是否正确。
2022-02-11 astro-ph.HE
Timing analysis of the newly discovered black hole candidate Swift J1727.8-1613 with Insight-HXMT
基于Insight-HXMT观测，对黑洞候选体Swift J1727.8-1613进行时序分析，检测到C型QPO和峰状噪声，推断其可能具有高自旋。
2024-03-19 astro-ph.HE
Discovery, Timing, and Multiwavelength Observations of the Black Widow Millisecond Pulsar PSR J1555-2908
我们报道了PSR J1555-2908的发现，它是一颗5.6小时双星系统中的1.79毫秒射电和伽马射线脉冲星，最小伴星质量为0.052 $M_\odot$。这颗快速而充满活力的（$\dot E = 3 \times 10^{35}$ erg/s）毫秒脉冲星在费米LAT巡天观测中首次被发现为伽马射线点源。在费米误差区的陡谱射电点源的引导下，我们用首次发现脉动的绿岸望远镜在820 MHz进行了搜索。最初的无线电脉冲定时观测提供了足够的信息，种子搜索伽玛射线脉动的LAT数据，从中我们得到一个完整的费米任务有效的定时解决方案。除了射电和伽马射线脉动的发现和定时，我们还使用NICER搜索了X射线脉动，但没有检测到显著的脉动。我们还获得了时间序列的r波段测光，表明强烈加热的伴星的脉冲星风。在伴星的下合过程中，被加热的伴星吹出的物质遮蔽了820 MHz的无线电脉冲约10%的轨道，这是其洛希瓣对向角的两倍。
2022-02-10 astro-ph.HE
Swift XRT Timing Observations of the Black-Hole Binary SWIFTJ1753.5-0127: Disk-Diluted Fluctuations in the Outburst Peak
在仔细分析了仪器对泊松噪声的影响以证明使用Swift X射线望远镜（XRT）进行详细随机变化研究的可行性之后，我们分析了2005-2010年期间所有XRT观测中黑洞X射线双星SWIFT J1753.5-0127的变化。我们提出的功率谱分量的演变沿爆发在两个能带：软（0.5-2千电子伏）和硬（2-10千电子伏），并在硬带找到与罗西X射线定时探测器（RXTE）的结果一致。XRT的优点是我们还可以探索RXTE未覆盖的软频段。该源先前被认为是一个吸积盘，向下延伸到接近低硬态的黑洞，并在该盘固有的软带中显示低频变化。我们的研究结果与此一致，在低强度较强的低频变化在软比在硬带。从我们的分析中，我们能够提出的软带的变化在爆发的峰值的第一次测量，并发现它是可变的比硬带，特别是在高频率，相反，在低强度看到的。这两个结果都可以在一个简单的双发射区模型的框架内得到解释，其中热流在爆发峰值时变化更大，而盘在低强度时变化更大。
2013-02-11 astro-ph.HE
Modelling spectral and timing properties of accreting black holes: the hybrid hot flow paradigm
到20世纪90年代末，从大量的光学和X射线、光谱和定时数据中得出的总体情况是，X射线产生于吸积流最里面的热部分，而光学/红外（OIR）辐射主要由受照射的外部薄吸积盘产生。最近对银河系黑洞瞬变的多波长观测表明，情况并非如此简单。OIR波段的快速变化，OIR超过热发射，X射线和OIR光变曲线之间复杂的相互作用意味着OIR发射区域更加紧凑。其中一个流行的假设是，喷流有助于OIR发射，甚至是大部分X射线的原因。然而，这种情况在很大程度上是临时性的，与许多先前确定的事实相矛盾。另外，已知与X射线光谱和定时数据一致的热吸积流也是产生OIR辐射的可行候选者。如果热流包含非热电子（即使在能量上可以忽略不计的数量），那么热流方案自然解释了像OIR光谱的幂律，快速OIR变化及其与X射线的复杂关系，这是Cyg X-1中MeV尾巴存在所必需的。非热电子的存在也将热流模型中的平衡电子温度降低到<100 keV，使其与观测更加一致。在这里，我们认为，任何可行的模型应同时解释一个大的光谱和定时数据集，并表明混合（热/非热）热流模型满足大多数的约束。
2013-12-10 astro-ph.HE
Modeling pulsar time noise with long term power law decay modulated by short term oscillations of the magnetic fields of neutron stars
我们模拟了中子星的磁场演化，认为它是由短期小振幅振荡调制的长期幂律衰减组成的。我们对中子星定时噪声$\ddotν$的模型预测与观测到的正常射电星的统计特性和相关性符合得很好。拟合模型预测的观测数据，我们发现，他们的初始参数意味着其初始表面磁偶极子磁场强度~ 5E 14 G在~0.4岁，振荡的振幅之间的E-8至E-5和周期的数量级的年。对于单个的脉冲星，我们的模型可以有效地减少它们的定时残差，从而提供了更灵敏的引力波探测脉冲星定时阵列的潜力。最后，我们的模型也可以再现它们的相关性和自旋频率的二阶导数的振荡，以及“慢毛刺”现象。
2012-03-12 astro-ph.HE astro-ph.SR
Pulsar timing arrays and the challenge of massive black hole binary astrophysics
脉冲星定时阵列（PTA）被设计用于探测nHz频率的引力波（GW）。预期的主导信号由超大质量黑洞（SMBH）双星的宇宙学布居所发射的所有波的叠加给出。这种叠加产生了一个不相干的随机背景，在这个背景之上，特别明亮或附近的光源可能会被单独分辨。在这篇文章中，我描述了预期的GW信号的属性，突出其依赖于整体的二进制人口，SMBHs和他们的主机之间的关系，以及它们与恒星和气体环境的耦合。我描述了当前PTA的努力，未来的探测和SMBH双星天体物理的前景。
2014-07-21 astro-ph.CO astro-ph.HE
MAXI J1820+070 X-ray spectral-timing reveals the nature of the accretion flow in black hole binaries
黑洞X射线双星在短时间尺度（0.01 - 100秒）上显示出显著的随机变化，在不同的能量带中观察到相关变化的复杂模式。这种行为通常在一个模型中解释，其中在大半径处激起的缓慢波动向下传播通过吸积流，调制在较小半径处产生的更快波动。耦合这种情况下，径向分层排放开辟了一条道路，以测量传播时间尺度的数据，允许直接测试的吸积流结构。我们以前开发了一个模型的基础上，这张照片，并表明，它可以适合NICER（0.5 - 10千电子伏）的数据，从最近最亮的黑洞瞬态，MAXI J1820 + 070。然而，在这里，我们表明，当外推到来自Insight-HXMT的更高能量变异性数据时，它失败了。我们扩展了我们的模型，使得在每个半径处发射的光谱响应于波动（旋转）而改变形状，而不仅仅是改变归一化。这给出了作为数据中所见的能量的函数的分数可变性的强抑制。推导出的传播时间尺度是慢于预测的磁制动盘（MAD），尽管该系统显示出强大的射流。我们的新模型共同拟合了高达50 keV的光谱和可变性，尽管仍然无法匹配以上的所有数据。尽管如此，3 - 40 keV的良好拟合意味着QPO可以最容易地解释为流动的外在调制，例如在Lense-Thirring进动中产生的，而不是在额外的光谱定时分量（例如射流）中产生的。
2022-12-22 astro-ph.HE
Fingerprints of Individual Supermassive Black Hole Binaries in Pulsar Timing Arrays
Yale University（耶鲁大学）；Flatiron Institute（平顿研究所）
本文提出通过几何指纹识别脉冲星定时阵列中单个超大质量黑洞双星的方法，利用空间相关性区分双星与随机背景。
2026-07-27 astro-ph.HE
Detecting Intermediate-mass Black Holes Using Miniature Pulsar Timing Arrays in Globular Clusters
研究提出利用球状星团中的多个毫秒脉冲星组成微型脉冲星计时阵列，通过相关计时残差探测中等质量黑洞双星，未来高精度计时程序将大幅扩展可搜索参数空间。
2025-07-14 astro-ph.HE gr-qc
A Realistic Pulsar -- Supermassive Black Hole Timing Model
Peking University（北京大学）；Kavli Institute for Astronomy and Astrophysics, Peking University（北京大学科维理天文与天体物理研究所）；National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家天文台）
本文提出一个现实的脉冲星-超大质量黑洞定时模型，用于高精度测量SMBH周围时空并探索引力理论。
2026-07-22 astro-ph.HE gr-qc
Decade Long Timing Study of the Black Widow Millisecond Pulsar J1544+4937
本文介绍了对食黑寡妇毫秒脉冲星（MSP）双星J1544 + 4937进行的11年射电计时结果。我们报告一个相位连接的定时模型，这个MSP，使用观测与巨型米波射电望远镜（GMRT）在多个频率和绿岸望远镜（GBT）。这是使用GMRT对任何银河场MSP进行的持续时间最长的计时研究。在将时间基线从现有的1.5年延长到大约10年的同时，我们报告了该脉冲星首次探测到一个显著的自行值（$\mathrm{μ_{T}} \sim$ 10.14（5）$\mathrm{mas/year}$）。沿脉冲星的视线观测到色散测度（$\mathrm{ΔDM~ \sim 10^{-3}}$ pc $\mathrm{cm^{-3}}$）的时间变化，表现为一阶、二阶和三阶DM导数的显著测定。我们还注意到频率依赖的DM变化的顺序$\mathrm{10^{-3}~ pc~ cm^{-3}}$，这可能是由于空间的电子密度变化在星际介质。这项研究首次揭示了这个MSP的轨道周期的长期变化。我们调查了可能的原因，并提出，在同伴的引力四极矩的变化可能是负责所观察到的时间变化的轨道周期。
2022-11-25 astro-ph.HE astro-ph.SR
The black hole candidate MAXI J1659-152: spectral and timing analysis during its 2010 outburst
我们提出了一个全面的光谱定时研究的黑洞候选人MAXI J1659-152在其2010年爆发。我们分析了65 RXTE观测沿这一时期，并计算了常用的研究黑洞瞬态的基本图。我们拟合了能量谱和能量谱，并研究了谱参数和时间参数沿爆发的演化。我们讨论了在不同的能量带的光盘和硬组件的源的能谱的相对贡献的基础上观察到的变化的演变。我们的结论是，硬排放占所观察到的快速变化，它被强烈淬火时，观察到B型振荡。我们发现，光盘和硬发射负责本地计数率峰值，直到系统达到软状态。从这一点上，只有在硬组分中观察到的峰，而热组分可能单调下降的吸积率降低。我们还计算了软X射线和硬X射线变化之间的时间滞后，证实了在硬到软的过渡期间比在硬状态期间的滞后更大。
2011-03-11 astro-ph.GA astro-ph.HE
Probing an Intermediate-Mass Black Hole Companion of Sagittarius A* with Pulsar Timing
Peking University（北京大学）；Kavli Institute for Astronomy and Astrophysics, Peking University（北京大学科维理天文与天体物理研究所）；National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家天文台）
研究银河系中心超大质量黑洞人马座A*周围中等质量黑洞伴星的可探测性，基于射电计时观测，发现脉冲星 - 超大质量黑洞系统对第三体扰动敏感，能严格约束中等质量黑洞存在，补充现有观测约束。
2026-10-20 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
The Feasibility of Using Black Widow Pulsars in Pulsar Timing Arrays for Gravitational Wave Detection
在过去的五年中，通过对费米非关联源的射电观测发现的65颗双星中，约有三分之一是黑寡妇双星（BWP）。BWP是一种毫秒双星，伴星质量在0.01-0.1太阳质量之间，经常出现射电食。BWP系统中膨胀的伴星对系统施加很小的扭矩，导致轨道在很小但可测量的时间尺度上发生变化。由于增加参数的定时模型降低了灵敏度的引力波（GW）信号，需要适应许多轨道频率导数的定时数据是潜在的问题，使用BWP检测GWs与脉冲星定时阵列。使用模拟数据与多达四个轨道频率导数，我们表明，轨道频率导数拟合吸收不到5%的低频谱预期从随机引力波背景信号。此外，该结果不随轨道周期而改变。因此，我们建议，如果定时系统可以通过建模轨道频率导数，而不是由自旋频率噪声引起的，脉冲星定时阵列实验应包括BWP在其阵列。
2015-09-21 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
