The late inspiral of supermassive black hole binaries with circumbinary gas discs in the LISA band
本文采用二维动网格粘性流体动力学方法模拟了合并超大质量黑洞双星周围的吸积盘。模拟是伪牛顿的，与BH建模为点质量与Paczynski-Wiita潜力，并包括粘性加热，冲击加热，和辐射冷却。我们跟踪了一个等质量双星的引力螺旋，其组成质量为M_bh=10^6 M_sun，从初始分离60 r_g（其中r_g=GM_bh/c^2是引力半径）到合并。我们发现，一个中心，低密度的空腔周围的二进制形式，在以前的工作中，但BH捕获气体从circumbinary光盘和吸积有效地通过自己的minidisks，以及后，他们的inspiral超过粘性的发展光盘。该系统保持明亮，在整个螺旋过程中显示出强烈的周期性，其频率是双星轨道频率的两倍，一直到合并。在软X射线波段，热辐射主要由环双星盘的内边缘控制，在螺旋早期具有明显的周期性。相比之下，较硬的X射线发射主要是由迷你盘，光变曲线最初更嘈杂，但在螺旋后期发展出明显的周期性。这种变化模式应该有助于识别天基引力波探测器LISA探测到的SMBHB的EM对应物。
2018-01-07 astro-ph.HE
Reconstructing PTA measurements via early seeding of supermassive black holes
Colgate University（科尔盖特大学）；University of Auckland（奥克兰大学）
基于脉冲星计时阵列纳赫兹信号可能由超大质量黑洞双星主导及高红移类星体观测，计算早期种子超大质量黑洞对PTA信号的影响，探讨暗星坍缩等种子形成机制，表明暗星种子SMBH或为主要贡献者并给出设定种子数密度上限的方法。
2026-07-28 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Could the neutrino emission of TXS 0506+056 come from the accretion flow of the supermassive black hole?
该研究探讨了TXS 0506+056的中微子辐射是否来自超大质量黑洞的吸积流，通过磁重联或湍流加速质子，并考虑MAD和SANE两种吸积状态，发现超爱丁顿吸积可解释中微子耀发，亚爱丁顿吸积可解释稳态通量。
2025-01-24 astro-ph.HE
Pair Drizzle around Sub-Eddington Supermassive Black Holes
在亚爱丁顿吸积率黑洞附近，电子-正电子对的产生被认为是由Breit-Wheeler过程（光子-光子碰撞）控制的。非屏蔽电场对相干、宏观能隙或湍流等离子体流中的非相干结构中的轻子进行加速时，会产生相互作用的高能光子。后一种类型的加速导致由来自背景辐射场的能量接近对生产阈值的光子产生的对生产的毛毛雨。在这项工作中，我们使用辐射GRMHD模拟扩展Moscibrodzka等人早期的研究对毛毛雨。我们专注于低磁化（SANE）吸积到超大质量克尔黑洞，并考虑由于同步辐射，韧致辐射，康普顿上散射过程。我们证实，对毛毛雨在M87是足够的，以保持磁层电荷密度的数量级以上的Goldreich-Julian密度。我们还发现，对生产高峰沿喷磁盘边界。
2020-12-08 astro-ph.HE
Hot, cold, and multi-component accretion flows around supermassive black hole binaries
本研究提出了一种模型，用于解释超大质量黑洞双星的多组分吸积流特性，并通过观测数据验证了其自洽性。
2025-12-08 astro-ph.GA astro-ph.HE
Cosmic variance in the nanohertz gravitational wave background
我们使用大N体模拟和经验的暗物质晕，星系和超大质量黑洞之间的标度关系来估计超大质量黑洞双星的形成率和由此产生的低频随机引力波背景（GWB）。我们发现这个GWB是相对不敏感（$\lesssim10\%$）的宇宙学参数，只有轻微的变化之间的WMAP 5和普朗克宇宙学。我们发现，在天体物理标度关系的不确定性的变化的幅度的GWB的一个因素的$\sim 2$。目前的观测限制已经限制了这一预测的模型范围。我们研究了随机生成的超大质量黑洞群的GWB振幅的泊松方差，发现每个频率箱在10 nHz以下的阶数单位分散，并且在100 nHz附近增加到$\sim 10$的因子。这种变化是由于最大质量的二进制文件，占主导地位的信号的稀有性，并作为一个基本的不确定性的振幅的基础上的幂律频谱。这种泊松不确定性在$\gtrsim 20$ nHz处占主导地位，而在较低频率处，主要的不确定性与我们对天体物理标度关系的理解不足有关，尽管非常低的频率可能由与最终秒差距问题和将二进制驱动到引力波主导状态的过程相关的不确定性所主导。宇宙效应在所有频率下都可以忽略不计。
2016-03-09 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Accretion from Winds of Red Giant Branch Stars May Reveal the Supermassive Black Hole in Leo I
最近通过动力学测量在矮星系狮子座I的中心发现了一个$\sim 3\times 10^6 \, \rm M_\odot$的超大质量黑洞。这个SMBH比标准的比例关系高出$\sim 2$几个数量级，它所在的星系没有气体，在最后一个$\sim 1$ Gyr中也没有显著的恒星形成。这一发现可能会深刻影响黑洞及其宿主的形成模型。我们建议，风从人口的$\sim 100$演化恒星的SMBH的邦迪半径内产生一个相当大的吸积率，与爱丁顿比之间的$9\times10^{-8}$和$9\times10^{-7}$，取决于恒星质量损失的值。这些速率是典型的SMBHs吸积在对流为主的吸积流（ADAF）模式。预测的微波光谱峰值位于$\sim 0.1-1$ THz（$300-3000 \, \mathrm{μm}$），并且根据吸积率的不同，在较高能量下表现出显着变化。我们预测的无线电流量$\sim 0.1$ mJy在$6$ GHz，轻度依赖于吸积属性。钱德拉，VLA和ALMA的深度成像可以确认这种SMBH的存在并限制其吸积流。
2022-10-31 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Can direct collapse black holes launch gamma-ray bursts and grow to supermassive black holes?
The existence of black holes (BHs) of mass ~ 10^{9} M_sun at z > 6 is a big puzzle in astrophysics because even optimistic estimates of the accretion time are insufficient for stellar mass BHs of ~ 10 M_sun to grow into such supermassive BHs. A resolution of this puzzle might be the direct collapse of supermassive stars with mass M ~ 10^{5} M_sun into massive seed BHs. We find that if a jet is launched from the accretion disk around the central BH, the jet can break out the star because of the structure of the radiation pressure-dominated envelope. Such ultra-long gamma-ray bursts with duratio…
2015-09-15 astro-ph.GA astro-ph.HE
The Twisted Radio Structure of PSO J334.2028+01.4075, Still a Supermassive Binary Black Hole Candidate
亚秒差距尺度的超大质量双星黑洞是引力波实验的主要目标。它们还提供了关于紧密二元进化和等级结构形成的见解。亚秒差距的BBH不能空间分辨，但间接方法可以识别候选者。在2015年，Liu等人报告了类星体PSO J334.2028+01.4075的光学连续统周期性，估计的质量和静止帧周期表明轨道间隔约为0.006 pc（0.7微弧秒）。类星体的光学周期性的持久性最近在一个扩展的基线上不受欢迎。然而，如果一个射电喷流是从一个亚秒差距的BBH发射的，那么双星的性质可以影响更大尺度上的射电结构。在这里，我们使用甚长基线阵列（VLBA）和卡尔G。Jansky甚大阵（VLA）用于研究由类星体推定的BBH激发的秒差距和千秒差距尺度的发射。我们发现两个VLBA组件分开3.6 MAS（30 PC），初步确定一个VLBA的“核心”，另一个被弹出。VLBA组件有助于一个点状的，时变的VLA源，是跨越8弧秒（66千秒差距）的瓣跨越。我们将PSO J334.2028+01.4075归类为叶主导类星体，尽管在秒差距和千秒差距尺度上其伸长位置角之间有39度的巨大扭曲。通过与3C 207（一个经过充分研究的具有类似罕见扭曲的波瓣主导类星体）进行类比，我们推测PSO J334.2028+01.4075可能会在BBH系统中追踪进动喷流的内锥上方喷射喷流成分。
2017-03-29 astro-ph.GA astro-ph.HE
Infalling clouds on to supermassive black hole binaries - II. Binary evolution and the final parsec problem
大质量黑洞双星（MBHB）的形成是星系连续合并演化的必然结果。然而，驱动它们的轨道演化从秒差距分离到引力波（GW）主导的制度的机制知之甚少，它们的最终命运仍然不清楚。如果这样的双星嵌入在富含气体和湍流的环境中，就像在星系合并的残留物中观察到的那样，与气体团（如分子云）的相互作用可能会有效地驱动它们的轨道演化。使用数值模拟，我们测试这一假设，通过研究一个等质量，圆形MBHB吸积下落分子云的动力学演化。我们调查不同的轨道配置，共13个系统建模，探索不同的可能的碰撞参量和相对倾角的云二遇到。我们集中我们的研究在第一个几个轨道时的动力学演化的二进制最快的提示，瞬态阶段，发现这种演变是占主导地位的角动量交换通过气体捕获的个人黑洞和吸积。在这些结果的基础上，我们构建了一个简单的模型，用于进化MBHB与云序列的相互作用，这些云序列是从合理的种群中随机抽取的，它们的角动量分布具有不同程度的各向异性。我们表明，二进制有效地发展到GW的排放制度在数亿年内，克服了“最后秒差距”的问题，无论恒星分布。
2017-08-02 astro-ph.GA astro-ph.HE
X-ray flares from the stellar tidal disruption by a candidate supermassive black hole binary
光学瞬变巡天已经发现了数十个星系中心大质量黑洞引起的恒星潮汐扰动事件。尽管进行了广泛的搜索，但X射线后续观察在大多数情况下没有或只有微弱的X射线检测。在这里，我们报告发现延迟X射线增亮约140天后，在TDE OGLE 16耀斑的光学爆发，其次是几个通量下降在衰变阶段。这些性质是不寻常的标准TDEs，并可以解释的存在超大质量黑洞二进制或补丁遮蔽。在这两种情况下，X射线可以在破坏后迅速产生，但在早期阶段被阻挡，可能是由辐射主导的喷出物导致大量的光学和紫外线发射。我们的研究结果表明后处理在TDE的早期演化过程中起着重要作用，X射线观测在揭示超大质量黑洞双星方面具有很好的应用前景。
2020-12-22 astro-ph.GA astro-ph.HE
Measuring Mass Accretion Rate onto the Supermassive Black Hole in M 87 Using Faraday Rotation Measure with the Submillimeter Array
本文给出了M 87原子核在亚毫米波段法拉第旋转测度的第一个约束。通过拟合SMA在$\sim$ 230 GHz附近的四个独立频率下观测到的偏振位置角（$χ$），并将$χ$的变化解释为与吸积流相关的\emph{external}法拉第旋转的结果，我们确定M 87核心的旋转测量值介于$-$ 7.5 $\times$ 10 $^{5}$和3.4 $\times$ 10 $^{5}$ rad/m $^{2}$之间。假设吸积流的密度分布遵循幂律分布，磁场是有序的、径向的且具有均分强度，则旋转测量的限制将质量吸积率$\dot{M}$限制在9.2 $\times$ 10 $^{-4}$ M $_{\odot}$ ~yr $^{-1}$距离中心黑洞21 Schwarzchild半径。这个值是至少两个数量级小于邦迪吸积率，这表明吸积流的内部区域的吸积率显着抑制。因此，我们的结果不赞成经典的\emph{advection dominated accretion flow}（ADAF），而更喜欢\emph{adiabatic inflow-outflow solution}（ADIOS）或\emph{convection-dominated accretion flow}（CCENTRAL）的热吸积流在M 87。
2014-02-21 astro-ph.GA astro-ph.HE
Supermassive Black-Hole Growth Over Cosmic Time: Active Galaxy Demography, Physics, and Ecology from Chandra Surveys
在过去的十年中，河外X射线巡天极大地提高了对宇宙历史上大多数活动星系核（AGN）的理解。在这里，我们简要地强调了一些令人兴奋的发现活动星系核的人口，物理学和生态学的重点是钱德拉的结果。我们还讨论了一些尚未解决的关键问题和未来的前景。
2010-01-27 astro-ph.CO astro-ph.HE
Quenching of supermassive black hole growth around the apparent maximum mass
最近的类星体调查显示，在整个宇宙历史中，超大质量黑洞（SMBH）的质量很少超过$M_{\rm BH} \sim {\rm a~few}\times10^{10}~M_{\odot}$。有人认为，BH增长的淬火是由一个过渡的核吸积盘到平流为主的吸积流，其中强流出和/或喷流可能是相关的。利用斯隆数字巡天DR 7星表中得到的红移范围为$0<z<2$的$\sim 10^5$类星体样本，研究了SMBH的最大质量与类星体射电响度之间的关系.我们发现射电响（RL）类星体的数量分数增加超过一个阈值$M_{\rm BH} \simeq 10^{9.5}~M_{\odot}$，独立于它们的红移。此外，具有较低爱丁顿比的RL类星体的数量分数（在整个RL类星体中），表明较低的吸积速率，在临界BH质量以上增加。这些观测趋势可能是抑制$\sim 10^{10}~M_{\odot}$表观最大质量周围BH增长的拟议方案的自然结果。正在进行的射电VLA巡天将使我们能够更精确地估计RL类星体的确切数量分数，这为理解BH生长的淬火过程提供了进一步的见解。
2017-04-20 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Role of magnetically dominated disc-outflow symbiosis on bright hard-state black hole sources: ultra-luminous X-ray sources to quasars
我们目前的磁化，对流盘流出共生周围黑洞（BH）的光学薄的解决方案。主要目的是解释明亮的，硬态观测吸积系统与恒星质量超大黑洞。根据热力学热力学第一定律，在熵梯度中考虑了磁场和辐射对能量平流的影响。冷却过程包括韧致辐射、同步辐射和逆康普顿化过程。我们的主要任务之一是解释超亮X射线源（ULX）的一些长期存在的问题。现有的物理方案来解释他们不寻常的高光度是存在的失踪类的中等质量BH（IMBH），或超爱丁顿吸积周围的恒星质量BH。然而，大多数具有陡峭幂律谱的ULX可以很好地用超爱丁顿吸积来解释，而IMBH的存在确实存在广泛的争议。然而，对具有硬幂律主导状态的ULX的解释仍然是神秘的。在这里，我们表明，我们的磁占主导地位的磁盘流出的共生体周围快速旋转的恒星质量黑洞可以实现这样大的光度，即使亚爱丁顿吸积率。平流外区的磁场大于相应的爱丁顿极限。由于磁通冻结，这种场在BH附近通过连续的吸积过程而动态地占主导地位，但保持其爱丁顿极限。这种独特的场配置增强了同步加速器和同步加速器自康普顿化过程，以实现非常大的光度。通过同样的机制，我们对超大质量黑洞的解可以解释超亮类星体异常大的光度。
2020-04-22 astro-ph.HE gr-qc
Revealing a hard X-ray spectral component that reverberates within one light hour of the central supermassive black hole in Ark 564
Ark 564（z=0.0247）是一个X射线亮NLS 1。通过使用先进的X射线定时技术，最近检测到在软X射线带（0.4-1 keV）中的“闪烁”光之后约1000秒，硬X射线带（4-7.5 keV）中的过量“延迟”发射。本文报告了对方舟564的八个XMM-牛顿和一个朱雀观测的X射线谱分析。在软X射线波段使用RGS进行高分辨率光谱分析，而使用EPIC-pn和XIS/PIN仪器进行宽带光谱分析。我们分析了时间平均，通量选择，和时间分辨光谱。尽管在我们的观测活动中通量变化很大，但方舟564的宽带光谱形状变化不大，可以通过幂律和黑体发射的叠加或康普顿幂律发射模型来再现。高分辨率光谱显示电离气体沿视线在系统红移的来源，具有低柱密度和电离状态的范围。宽带光谱显示了一个非常陡峭的内在连续和一个相当弱的发射功能，在铁K波段;建模这一功能与反射组件需要高度电离的气体。反射为主或吸收为主的模型同样能够很好地再现时间平均数据从统计的角度来看，在这两种情况下，需要人为的几何形状和/或不太可能的物理参数。最后，通过时间分辨分析，我们在光谱上将“延迟”发射确定为~4 keV以上的光谱硬化;对这一成分最有可能的解释是位于中心超大质量黑洞10-100 r_g的气体对“闪耀”光的再加工，中心黑洞非常热，可以康普顿上散射闪耀的内禀连续谱发射。
2015-02-17 astro-ph.HE
The Bardeen-Petterson effect, disk breaking, and the spin orientations of supermassive black-hole binaries
超大质量黑洞双星的合并是由动力学摩擦、单个恒星的损失锥散射、盘迁移和引力波发射驱动的。预计有两种主要的形成情况。在缺乏气体的星系环境中形成的双星不会经历盘迁移，并且可能进入具有大致各向同性自旋方向的引力波主导阶段。相比之下，在富含气体的星系环境中演化的双星可能会经历显著的盘吸积阶段，其中Bardeen-Petterson效应使黑洞的自旋与盘的轨道角动量对齐。然而，如果吸积盘破坏了对齐，则预期对齐将被强烈抑制--这是最近显示在参数空间的大部分中发生的现象。本文首次建立了一个考虑盘破裂影响的超大质量黑洞双星气体驱动迁移和自旋排列的半解析模型。我们的模型预测不同的二进制亚群的发生取决于自旋对齐的效率。这意味着未来对合并黑洞的引力波观测可能被用于（i）区分富气和贫气宿主，以及（ii）限制扭曲的吸积盘的动力学。
2023-02-02 astro-ph.HE gr-qc
The Hot and Energetic Universe: Understanding the build-up of supermassive black holes and galaxies at the heyday of the Universe
过去十年的观测提供了强有力的证据，证明星系中心超大质量黑洞的生长是星系演化中最有影响力的过程之一。与我们目前对黑洞增长的理解及其与红移z=1-4的星系形成的关系有关的开放性问题，当我们在当今星系中看到的大多数黑洞和恒星被放置到位时，包括：活动星系核反馈的性质是什么？它是否在星系的演化中起着重要作用？在那个关键时期，吸积活动星系核的主要人口是多少？它是否像当前许多观测和模型所要求的那样，被遮蔽的物体所支配？雅典娜+任务概念将为我们在宇宙全盛时期对活动星系核和星系演化的理解取得突破提供所需的技术飞跃。Athena+的高通量将允许通过对蓝移X射线吸收线的识别和测量来系统地研究活动星系核反馈到z~4的过程的入射、性质和能量学。Athena+宽视场成像仪出色的测量和光谱能力将完成对黑洞生长的普查，所产生的样本比目前可能的最严重遮蔽的样本大100倍，包括康普顿厚度、活动星系核到红移z~4。这个人口相对于他们的主机的人口统计是了解主要的黑洞增长事件如何与星系的建立有关的基础。
2013-06-10 astro-ph.CO astro-ph.HE
Cosmic Feedback from Supermassive Black Holes
天体物理学最近的一个非凡发展是发现了中心黑洞质量与星系凸起的恒星质量之间的化石关系。支撑这种关系的物理过程被称为反馈。钱德拉X射线天文台通过证明超大质量黑洞释放的能量与其周围的气体结构之间的紧密耦合，在实现反馈的物理基础方面发挥了重要作用。本白皮书讨论了X射线收集区域和光谱分辨率的巨大飞跃将如何允许一种定性的新方法来研究来自黑洞的反馈如何影响结构的生长。
2009-03-25 astro-ph.CO astro-ph.HE
Observational Signatures of Supermassive Black Hole Binaries
本文综述了在星系核中搜寻亚秒差距级超大质量黑洞双星的方法，梳理了形成演化理论、现有观测证据及未来利用时域巡天、高分辨率成像和低频引力波探测发现的确证前景。
2023-10-27 astro-ph.CO astro-ph.HE
Origin and growth of primordial black holes
基于原始黑洞可以从早期辐射时代稳定的超大质量基本粒子的束缚态的形成和随后的引力坍缩中产生的见解，我们提供了一个全面的图片，描述了由此产生的迷你黑洞通过辐射和物质主导的阶段，直到（小尺度）不均匀性的发生的演化和增长。这是通过在两个阶段中求解爱因斯坦方程的精确度量来实现的。我们表明，由于一个特殊的增强效应产生一个有效的视界以上的实际事件视界，这个过程可以解释观测到的最早的巨型黑洞的质量值。与其他提议不同的是，它还预测了超大质量黑洞的质量下限。
2021-06-27 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Prospects for gravitational-wave detection and supermassive black hole astrophysics with pulsar timing arrays
大面积的巡天观测显示，在哈勃时间内，大质量星系至少会经历一次大的合并。正在进行的脉冲星计时阵列（PTA）实验旨在测量星系合并残余物中心的双超大质量黑洞（SMBH）的引力波（GW）发射。在本文中，使用最新的观测估计的一系列星系的属性和标度关系，我们预测的GW背景的振幅产生的二进制SMBH人口。我们还预测了单个二进制SMBH GW源的数量。我们预测GW背景的特征应变幅度位于$5.1\times10^{-16}<A_{\rm yr}<2.4\times10^{-15}$范围内，频率为$(1\,{\rm yr})^{-1}$，置信度为95%。在这个范围内的更高的值，对应于更普遍的星系合并时间尺度的首选，将在未来几年内落入现有PTA项目的预期敏感性范围内。相比之下，我们发现需要由下一代射电望远镜观测到的至少100颗脉冲星组成的PTA才能检测到来自二元SMBH的连续波GW。我们进一步建议，GW内存突发合并SMBH对是不可行的来源PTA。GW背景和单个GW源计数都由在红移为$\lesssim 1.5$的质量为$\gtrsim5\times10^{10}M_{\odot}$的早型星系合并中形成的双星所主导。星系合并时间尺度的不确定性和SMBH质量-星系核球质量关系主导了我们预测的不确定性。
2014-12-16 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
The properties of wind and jet from a super-Eddington accretion flow around a supermassive black hole
本文通过辐射磁流体动力学模拟和虚拟粒子轨迹方法，研究了超大质量黑洞周围超爱丁顿吸积流产生的风和喷流性质，发现风的动量通量更高且在AGN反馈中可能比喷流更重要，其加速主要由洛伦兹力主导。
2023-05-11 astro-ph.HE
Energy-dependent flavor ratios, cascade/track spectrum tension and high-energy neutrinos from magnetospheres of supermassive black holes
冰立方中微子天文台通过各种技术测量高能天体物理中微子的扩散通量，在不同的分析中获得的光谱之间存在轻微的张力。由μ子径迹重建得到的谱比由电子和τ中微子主导的级联谱更难。如果得到证实，这种张力可能会为这些中微子的起源提供线索，这仍然不确定。在这里，我们调查的可能性，这种紧张局势可能是由变化的味道含量的天体物理中微子的能量。我们假设，在更高的能量，流量包含更多的μ子中微子比预期的通常假设味均分。如果中微子产生的磁场区域非常强，以至于π介子衰变产生的μ介子在同步辐射的作用下冷却的速度比衰变快，就可能发生这种情况。该机制需要$\sim 10^4 G$的磁场才能与IceCube结果相关。我们注意到，这些字段值是可达到的活动星系核中的超大质量黑洞附近，并提出了一个工作玩具模型的人口这些潜在的中微子源。虽然这个模型预测了所需的味道比并描述了高能光谱，但它需要一个额外的组件来解释在较低能量下观察到的中微子通量。
2023-02-08 astro-ph.HE
The study of the circumnuclear environment of accreting supermassive black holes with realistic X-ray spectral models
Universidad Diego Portales（迭戈·波特莱斯大学）；Peking University（北京大学）；University of Geneva（日内瓦大学）
本文提出两种新的X射线能谱模型，用于研究X射线辐射主要由再加工辐射主导的天体环核环境，通过真实几何配置提高建模准确性。
2026-10-28 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
Non-thermal radiation from dual jet interactions in supermassive black hole binaries
本研究针对区分单个活动星系核与超大质量黑洞双星的观测需求，提出密近黑洞双星的双喷流相互作用触发磁重联产生非热辐射的新型电磁特征，建模得到能谱与光变时标并对比普通活动星系核辐射。
2024-06-25 astro-ph.HE
The possible submillimeter bump and accretion-jet in the central supermassive black hole of NGC 4993
NGC 4993作为第一个引力波探测到的中子星合并双星的电磁对应物的宿主星系，被许多从射电到$γ$射线波段的强大望远镜观测到。NGC 4993的弱核活动表明它是一个低光度活动星系核（LLAGN）。利用文献资料建立了NGC 4993的多波段光谱能量分布。我们发现在$\sim 100-300$ GHz处的无线电频谱比低频波段的无线电频谱陡得多（例如，6-100 GHz），在我们星系中心（Sgr A*）的超大质量黑洞和其他一些附近的活动星系核中也发现了这种断裂。在这个破裂之上和之下的无线电发射可能具有不同的物理起源，这提供了一个探测吸积和喷流性质的机会。我们用对流主导吸积流（ADAF）-喷流模型模拟了NGC 4993的多波段SEDs。我们发现，毫米波段的高频陡射电辐射与ADAF的预测一致，而低频平坦的射电频谱更好地拟合喷流。此外，X射线辐射也可以同时用ADAF模型解释。根据模型拟合，我们估计中心引擎的重要参数（例如，黑洞视界附近的吸积率和喷流中的质量损失率）。这一结果加强了毫米波、亚毫米波和深X射线观测对于理解超大质量黑洞系统中微弱或静止活动的重要性。进一步的毫米波和X射线同步监测将有助于我们更好地理解多波段发射的物理起源。
2018-01-15 astro-ph.HE
Gravitational Waves from the Inspiral of Supermassive Black Holes in Galactic-scale Simulations
利用混合树正则化N体程序KETJU研究了大质量早型星系在无气体合并过程中形成的超大质量黑洞双星的轨道演化和引力波辐射.从大规模的合并到黑洞合并前的最后几个轨道，SMBH和周围星系的演化是自洽的。后牛顿修正包括到PN3.5-水平的二元动力学，和GW计算包括相应的修正到PN1.0-水平。我们分析了恒星环境对双星演化的重要性，以及在双星硬化和螺旋上升的最后GW发射占主导地位的阶段发出的GW信号。我们的模拟相比，半解析模型，经常被用来预测的随机GW背景SMBHs发出的。我们发现，常用的半解析参数值产生很大的差异合并的时标和偏心率的演变，但结果只有$\sim 10\%$差异的GW频谱发出的频率$f\gtrsim 10^{-1} \, \rm yr^{-1}$，这是目前的脉冲星定时阵列。这些差异部分是由SMBH双星对周围恒星星族的强烈影响造成的，这不包括在半解析模型中。
2019-12-10 astro-ph.GA astro-ph.HE
Three-body encounters in black hole discs around a supermassive black hole: The disc velocity dispersion and the Keplerian tidal field determine the eccentricity and spin-orbit alignment of gravitational wave mergers
本研究用含3.5PN修正的TSUNAMI模拟SMBH圆盘中的四体交会，揭示速度弥散与开普勒潮汐场共同决定黑洞并合偏心率、发生率及自旋-轨道对齐。
2024-01-18 astro-ph.GA astro-ph.HE
Wind-fed Supermassive Black Hole Accretion by the Nuclear Star Cluster: the Case of M31*
本研究利用三维流体动力学模拟探讨M31*超大质量黑洞由周围核星团恒星风馈送的机制，成功重现其极低吸积率与X射线光度，为休眠黑洞运作提供新见解。
2025-07-15 astro-ph.GA astro-ph.HE
A reduced orbital period for the supermassive black hole binary candidate in the quasar PG 1302-102?
Graham等人（2015）在类星体PG 1302-102的红移$z=0.3$处发现了5.2年的周期性光学变化，他们将其解释为推定的超大质量黑洞双星（SMBHB）的红移轨道周期$(1+z)t_{\rm bin}$。在这里，我们考虑的影响$3-8$倍较短的轨道周期，建议由流体动力学模拟的环双星盘（CBD）与几乎相等的质量SMBHB（$q\equiv M_2/M_1\gtrsim 0.3$）。在相应的$2-4$倍更紧密的双星分离下，PG 1302将经历引力波主导的螺旋上升，并作为一个证据，证明BH可以被燃料，甚至在合并的后期阶段也可以产生明亮的发射。在明亮的类星体中，预期具有较短$t_{\rm bin}$的双星比例将比5.2年的周期减少1-2个数量级，与Graham等人报告的候选者的稀有性更好地一致。最后，更短的周期意味着更高的双星速度，可能会在相对论光束的光变曲线上留下周期性的印记，以及对Fe K $α$线的可测量的相对论效应。CBD模型预测了$t_{\rm bin}$和$\approx 0.5 t_{\rm bin}$时间尺度上的额外周期性变化，以及相对于窄线的宽线宽度和偏移的周期性变化，这与观测结果一致。未来的观测将能够测试这些预测，因此PG 1302的二进制+CBD假设。
2015-07-31 astro-ph.HE
How well can we measure supermassive black hole spin?
超大质量黑洞的自旋是黑洞的两个基本性质之一，它对理解黑洞的吸积过程和星系演化具有重要意义。然而，在这些早期的自旋测量中，自旋约束的一致性和再现性一直是一个挑战。在这里，我们专注于活动星系核（AGN）的X射线光谱建模，检查我们如何才能真正返回已知的反射参数，如在标准条件下的自旋。我们已经创建并拟合了超过4000个模拟的Seyfert 1光谱，每个光谱具有375个$\pm$ 1 k计数。我们评估了反射分数为$R$ = 1以及反射主导活动星系核与$R$ = 5的拟合。我们还研究了允许适合搜索逆行旋转的后果。在一般情况下，我们发现，大多数参数被高估时，光谱被限制在2.5 - 10.0千电子伏的制度和模型是不敏感的内发射率指数和电离。当带通扩展到70 keV时，参数被更准确地估计。对$R$ = 5重复这一过程会降低我们测量光子指数的能力（$\sim$ 3到8%的误差和高估），但会提高所有其他参数的精度--最明显的是电离，对于低电离参数（$ξ$ $<$ 200 erg cm $\rm{s^{-1}}$），电离受到更好的约束（$\pm$ 45 erg cm $\rm{s^{-1}}$）。在所有的情况下，我们发现自旋参数只有最快速旋转的超大质量黑洞（即$a$ $>$ 0.8到大约$\pm$ 0.10）才能很好地测量，并且内部发射率指数从未得到很好的约束。允许我们的模型搜索逆行旋转并没有改善结果。
2016-02-29 astro-ph.HE astro-ph.IM
Constraints on supermassive black hole spins from observations of active galaxy jets
我们讨论了低能截止（LEC）的起源，它出现在许多河外喷流的射电光谱中，并将其与可能为它们提供动力的超大质量黑洞的自旋联系起来。π介子衰变通过质子-质子碰撞是一种可能的机制，以提供一个次级正电子人口与低能量限制。我们预期π介子的产生将发生在平流主导的吸积流或ADAF中。在辐射效率低的ADAF中，吸积气体的热能不能在小于吸积时间内辐射，并且粒子温度可以足够高，使得热质子可以产生这样的π介子产物。强星爆是将截断的粒子群注入喷流的另一种选择。这两种机制的作用进行了讨论相对于黑洞自旋估计。产生π介子衰变过程所需的能量涉及相互作用质子的动能的最小阈值。因此，流中的平均质子速度可以确定是否产生LEC。在ADAF中，质子的随机速度可以超过流的最内部的射流发射区域周围的π介子产生的最小速度限制。最后，我们总结了额外的工作，需要把模型的假设更严格的基础上。
2013-12-16 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Supermassive black holes and their feedback effects in the IllustrisTNG simulation
在星系形成的IllustrisTNG宇宙学流体动力学模拟中，我们研究了超大质量黑洞的布居及其对大质量中心星系的影响。所采用的SMBH增长和反馈的模型假设一个双模式的情况下，从活动星系核的反馈发生通过动力学，相对于爱丁顿限制的吸积率低，比较有效的模式，并在高吸积率的热，效率较低的模式的形式。我们发现，大质量的中心星系的淬火恰好发生与动力学模式的反馈，与活动的超大质量的黑色导致在大质量星系中观察到的低比恒星形成率的概念一致。然而，在我们的模型中，主要的星系合并并不是引发大多数淬火事件的原因。当黑洞质量达到约$10^{8.5}\,{\rm M}_\odot$时，SMBH的主要生长通道是热模式。质量较高的黑洞主要停留在动力学模式，气体吸积通过它们的反馈进行自我调节，这导致它们的爱丁顿比下降，SMBH合并成为剩余质量增长的主要渠道。因此，类星体的光度函数是由快速吸积，中等质量的黑洞在热模式为主。我们发现，相关的生长历史的SMBHs产生一个低的红移类星体光度函数和红移零黑洞质量-恒星核球质量的关系与观测结果吻合得很好，而模拟往往过度预测高红移类星体光度函数。
2017-10-12 astro-ph.GA astro-ph.HE
A rapidly spinning supermassive black hole at the centre of NGC 1365
在活动星系中观察到的中性和部分电离铁的宽X射线发射线被解释为吸积盘内缘反射硬X射线产生的荧光。在这个模型中，谱线的展宽和扭曲是由黑洞附近的快速旋转和相对论效应引起的，谱线的形状对它的自旋很敏感。其他的模型，其中的扭曲是由中间结构的吸收造成的，提供了同样好的数据描述，并没有普遍的协议是正确的。最近的说法是，星系NGC 1365中心的黑洞（2 E6太阳质量）正在以接近其最大可能速度旋转，这是基于相对论反射的假设。在这里，我们报告的NGC 1365的X射线观测，揭示了相对论盘的功能，通过扩大Fe线发射和相关的康普顿散射超过10-30千电子伏。使用时间和光谱分析，我们解开连续变化，由于时变吸收反射，我们发现产生于一个区域内的2.5引力半径的快速旋转的黑洞。不包括相对论盘反射的吸收主导模型可以在统计和物理基础上被排除。
2013-02-27 astro-ph.HE
Lense-Thirring precession around supermassive black holes during tidal disruption events
当一颗恒星漫游到足够接近黑洞的地方，被它的潮汐力扰乱时，就会发生潮汐破坏事件（TDE）。潮汐破裂恒星的碎片预计将在超大质量黑洞周围形成一个吸积盘。这些事件的光变曲线有时显示出准周期性的通量调制，这可能与由于透镜-瑟林（“框架拖曳”）效应而导致的吸积盘的进动有关。由于恒星的初始轨道通常相对于黑洞的旋转是倾斜的，这种不对准加上透镜-瑟林效应导致了圆盘的扭曲。在本文中，我们提供了一个简单的系统模型，该系统由围绕旋转的超大质量黑洞的厚而窄的吸积盘组成，目的是：（a）计算作为系统参数的函数的预期进动周期，（b）讨论为了具有刚性进动而必须满足的条件，（c）研究对准过程，突出了不同的机制如何发挥作用，导致光盘和黑洞角动量对齐。
2015-10-16 astro-ph.HE
Discovering new forces with gravitational waves from supermassive black holes
超大质量黑洞双星合并产生的随机引力波背景可被脉冲星定时阵列探测到。虽然这种背景的振幅受到很大的不确定性的影响，但频率依赖性是广义相对论的一个可靠预测。我们表明，新的力量超出了标准模型的影响，可以修改这一预测，并引入独特的功能到频谱形状。特别是，我们考虑的可能性，黑洞在二进制下的一个新的远程力充电，我们发现脉冲星定时阵列能够稳健地检测到这样的力量。超大质量黑洞及其环境可以由于高能粒子的产生或暗区相互作用而获得电荷，这使得光谱形状的测量成为基础物理学的有力测试。
2021-10-19 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Misaligned accretion on to supermassive black hole binaries
我们提出了高分辨率的数值模拟结果的气体云下降到双超大质量黑洞，形成环二吸积盘，与逆行和逆行云轨道。我们探索了一系列的云质量和冷却速率。我们发现，对于低质量的光盘，冷却速度足够快的碎片，逆行光盘是显着较短的寿命比类似的光盘逆行相对于二进制。对于所有质量的破碎盘，我们还发现，破碎盘在一个较窄的径向区域内破碎。如果冷却是足够慢的光盘进入一个自我调节的gravitoturbulent制度，我们发现，光盘和二元平面之间的对齐发生在一个时间尺度上，主要由光盘厚度决定。我们估计现实的冷却时间，这样的光盘，并发现，在大多数情况下，我们希望发生碎片。低质量碎片逆行盘的较长寿命使它们能够推动重要的双星演化，并可能提供解决“最后秒差距问题”的机制。
2014-09-12 astro-ph.HE
On the orbital evolution of supermassive black hole binaries with circumbinary accretion discs
气态环双星吸积盘为星系核中超大质量黑洞的合并提供了一种很有前途的机制。我们测量的扭矩施加在吸积SMBH二进制，使用二维，等温，移动网格，粘性流体动力学模拟的circumbinary吸积盘。我们的计算域包括整个内部区域的circumbinary磁盘与个人黑洞（BH）包括作为点质量的网格和一个水槽处方模型吸积到每个BH。每个黑洞都有自己清晰的吸积盘（minidisks）。我们探索了一系列的质量去除率的水槽处方去除气体的中心区域的minidisks。我们发现，施加在二进制的扭矩主要是重力，并占主导地位的气体轨道密切落后和领先的个人BH。来自更远的扭曲的环双星盘和来自角动量的直接吸积的扭矩是次主导的。扭矩是敏感的汇处方：较慢的汇导致更多的气体积累附近的BH和更多的负扭矩，驱动的双合并更快。对于更快的下沉，扭矩的负值较小，最终变为正值（对于非物理快速下沉）。当minidisces被建模为标准的阿尔法光盘，我们的结果是不敏感的下沉半径的选择。将模拟结果缩放到双星轨道周期tbin = 1 yr，背景盘吸积速率Mdot = 0.3MEdd（爱丁顿单位），双星的吸气时间尺度为3 × 10^6年，与SMBH的质量无关。对于总质量小于10^7 Msun的双星，这比单独由引力波（GW）辐射产生的螺旋时间要短，这意味着气体盘将对SMBH双星的数量产生重大影响，并可能影响脉冲星定时阵列的GW信号。
2017-03-11 astro-ph.HE
Inflated Supermassive Stars as Little Red Dots and Progenitors of Supermassive Black Holes
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）
本研究提出膨胀的超大质量恒星可解释JWST发现的小红点现象，并作为超大质量黑洞的前身，其模型预测与观测相符。
2026-09-22 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Effects of High-Energy Particles on Accretion Flows onto a Supermassive Black Hole
我们研究了高能粒子对超大质量黑洞吸积流的影响以及逃逸粒子如质子、中子、γ射线和中微子的光度。我们制定了一个一维模型的两个组件的吸积流组成的热粒子和高能粒子，假设释放的能量的一部分被转换为加速的高能粒子。热分量由流体动力学控制，而高能粒子服从扩散-对流方程的矩方程。通过求解这些方程的时间演化，我们得到了平流主导流的稳态解。即使高能粒子的压力超过了热压力，高能粒子对流动结构的影响也很小。对于逃逸质子带走几乎所有释放能量的模型，高能粒子的影响足以使流在内部区域具有开普勒角速度。我们计算这些稳定的解决方案的逃逸粒子的光度。逃逸粒子可以提取从大约$10^{-4}\dot M c^2$到$10^{-2}\dot M c^2$的能量，其中$\dot M$是质量吸积率。逃逸粒子的亮度取决于注入洛伦兹因子、质量吸积率和扩散系数等参数。我们还讨论了逃逸粒子对相对论性喷流产生的影响。
2014-07-01 astro-ph.GA astro-ph.HE
Astrophysical Population Coordinates for Supermassive Black Hole Binaries in Pulsar Timing Array Inference
State Key Laboratory of Radio Astronomy and Technology, Xinjiang Astronomical Observatory, CAS（中国科学院新疆天文台射电天文与技术重点实验室）；School of Astronomy and Space Science, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学天文与空间科学学院）；Xinjiang Key Laboratory of Radio Astrophysics（新疆射电天体物理学重点实验室）；Shanghai Astronomical Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海天文台）
该研究利用脉冲星计时阵列通过纳赫兹引力波背景探测超大质量黑洞双星群体物理，构建唯象前向模型，约束三个标准化群体坐标β、有效φ、有效m，量化了脉冲星计时阵列摘要的相对敏感性，且附近群体实现保留大量后验重叠。
2026-07-15 astro-ph.GA astro-ph.HE
Fast X-ray Variability from the Coronae of Supermassive Black Holes
研究发现超大质量黑洞冠状物存在快速X射线变化，表明其由局部化瞬时结构组成，为等离子体能量机制提供新见解。
2025-12-07 astro-ph.GA astro-ph.HE
Cold, clumpy accretion onto an active supermassive black hole
星系中心的超大质量黑洞可以通过气体的吸积而成长，释放出的能量可能会在星系范围内调节恒星的形成。然而，推动黑洞成长的气体燃料库的性质在很大程度上不受观测的约束，而是通常被简化为非常热的气体的平滑球形流入。最近的理论和模拟预测，吸积可以由随机的，cluerous分布的非常冷的分子云-偏离“热模式”吸积模型-虽然明确的观测支持这一预测仍然难以捉摸。在这里，我们报告的意见，揭示了一个寒冷的，clusional吸积流到一个超大质量黑洞燃料水库的核心的Abell 2597布里渊星系团星系（BCG），附近（红移z=0.0821）巨大的椭圆形星系周围的致密晕的热等离子体。在适当的条件下，热不稳定性可以从这种热气体中沉淀出来，产生一场落向星系中心的冷云雨，在居住在其核心的千秒差距分子星云中维持恒星的形成。观测结果显示，这些冷云也为黑洞吸积提供了燃料，揭示了分子云以每秒约300公里的速度向内移动时投下的“阴影”，朝向星系中心活跃的超大质量黑洞，这是一个明亮的背光。先前在极高的空间分辨率下观测到的较温暖的原子气体的确凿证据，以及基于几何和概率的简单论点，表明这些云位于黑洞最里面的一百秒差距内，并且更接近它。
2016-06-10 astro-ph.GA astro-ph.HE
Non-steady-state long-term evolution of supermassive black hole binaries surrounded by accretion discs
超大质量黑洞（SMBH）在其宿主星系合并后配对并形成束缚双星。在富含气体的合并中，预计会在双星及其组件周围形成吸积盘。这些圆盘控制着双星的轨道演化，直到系统足够紧凑，引力波可以驱动SMBH合并。在这项工作中，我们实现了一个依赖于时间的一维模型，以跟踪耦合双星+盘系统的长期演化，从10^5到20史瓦西半径的分离。我们运行不同的模型，改变系统参数，包括二元质量比q \leq 0.3和因子γ，该因子控制次级产生的间隙的流入。我们发现，我们的实施产生更高的剩余质量和更长的二进制停留时间比以前的研究。我们的主要结论是系统演化的非稳态性质：当双星仍然处于分离状态时，圆盘的性质影响了它的整个演化。为了恢复稳定状态，二进制的停留时间将不得不远远长于流入的时间尺度的光盘在其整个历史，这在一般情况下是不满意的。
2018-10-05 astro-ph.HE
Black holes and the supermassive compact object at the Galactic center: multi-arts of thought and nature
这是对2020年诺贝尔物理学奖的特邀评论，该奖项授予罗杰·彭罗斯“发现黑洞的形成是广义相对论的一个强有力的预测”，以及莱因哈德·根泽尔和安德烈·盖兹“发现了我们银河系中心的超大质量致密物体”。"
2020-12-07 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
The Kinetically Dominated Quasar 3C~418
动力学主导的类星体的存在，喷流动力学光度，$Q$，大于总的（IR到X射线）的吸积流，$L_{\rm{bol}}$的热光度，相对论喷流形成的基本物理提供了一个强有力的约束。由于类星体的$L_{\rm{bol}}$值很高，因此只发现了$\sim 10$动力学主导的类星体（具有$\overline{Q}/L_{\rm{bol}}>1$），其中$\overline{Q}$是长期时间平均喷流功率。我们利用类星体3C，418的低频（151 MHz $-$ 1.66 GHz）观测来确定$\overline{Q}\approx 5.5 \pm 1.3 \times 10^{46} \rm{ergs~s^{-1}}$。对静止帧紫外光谱的分析表明，这相当于$0.57 \pm 0.28$乘以中央超大质量黑洞和$\overline{Q}/L_{\rm{bol}} \approx 4.8 \pm 3.1$的爱丁顿光度，使3C\，418成为迄今为止发现的动力学最主导的类星体之一。结果表明，这一最大的$\overline{Q}/L_{\rm{bol}}$是一致的磁制动吸积的喷气生产模型，其中的喷气生产再现了所观察到的趋势，在极紫外连续的递减作为喷气功率的增加。这种最大条件对应于几乎完全饱和的内部吸积流与垂直大尺度磁通量（最大饱和）。
2017-02-03 astro-ph.GA astro-ph.HE
Final stage of merging binaries of supermassive black holes: observational signatures
人们对双超大质量黑洞（SMBH）的兴趣越来越大，但在观测中，分离小于~1光日（10^8 Msun的引力半径为~10^2）的合并双星在引力波的控制下迅速演化，是难以捉摸的。在本文中，我们讨论了三个区域的组成SMBH周围的迷你盘的命运：1）低速率（对流主导吸积流（ADAF）），2）中等速率，3）超爱丁顿吸积率。具有中间速率的微型盘通过热电晕的热传导进行蒸发，形成混合径向结构。当双星轨道周期小于蒸发小圆盘的声传播时间尺度时，由于圆盘将被高度扭曲而被破坏，因此出现了一种新的不稳定性，称为声不稳定性。我们证明了小圆盘的声不稳定性与A_{crit} ~10^2 Rg的临界分离，并且腔中充满了热气体。对于这些二进制，组件SMBH的吸积与邦迪模式的ADAF制度，显示周期性的变化所造成的多普勒增强效应的无线电从ADAF由于轨道运动。与此同时，环双星盘（CBD）仍然没有足够的热（紫外赤字）来产生光子来吸收气体以获得宽发射线。当CBD吸积速率极高时，Mg Ⅱ线出现，而当CBD吸积速率极高时，Mg Ⅱ线出现，而当CBD吸积速率极高时，Mg Ⅱ线出现，而当CBD吸积速率极高时，Mg Ⅱ线出现，CIV线出现。此外，如果CBD与二元平面不对准，则预期具有约十倍射电周期的光学周期变化。
2022-11-08 astro-ph.GA astro-ph.HE
Black hole accretion disc impacts
提出了一个计算超大质量黑洞碰撞另一个超大质量黑洞吸积盘时耀斑光度和光谱演化的解析模型。我们的模型包括光子扩散，从光学薄区域的发射和相对论修正所观察到的光谱和时间尺度。我们测试的可观测性的影响方案与类星体托管超大质量黑洞二进制模拟人口。结果表明，对于质量比为0.3，碰撞距离为100主史瓦西半径的中等双星，吸积盘的碰撞在观测波长λ = 510 nm至z = 0.6处的亮度可以达到或超过宿主类星体。我们的结论是吸积盘碰撞可能作为一个独立的探测器的超大质量黑洞双星。我们向社区发布用于计算模型光变曲线的代码。
2016-01-02 astro-ph.HE
Bondi or not Bondi: the impact of resolution on accretion and drag force modelling for Supermassive Black Holes
虽然在星系大小的模拟中，超大质量黑洞（SMBH）完全由子网格算法处理，但计算能力现在允许在较小尺度的模拟中解决此类物体的吸积半径。在本文中，我们调查的分辨率的影响，两个常用的SMBH子网格算法的Bondi-Hoyle-Lyttleton（BHL）公式吸积到一个质点，和相关的估计施加到一个质点的气体介质的阻力。我们发现，当吸积区域周围的黑洞的尺度与分辨率，和BHL公式使用本地质量平均量进行评估，吸积算法顺利过渡到供应有限的吸积（SLA）计划（在高分辨率）从解析BHL公式（在低分辨率）。然而，当采用类似的程序来估计阻力时，可能会导致其大小出现显着误差，和/或在高分辨率模拟中以错误的方向施加该力。在高马赫数和小的吸积物，我们还发现的证据，对流声学不稳定性的绝热情况下，和不稳定性发展的尾流的驻点周围的准等温的情况下。此外，在非常高的分辨率和马赫数高于$\mathcal{M}_\infty \geq 3$时，吸积弓形激波后的流动完全由这些不稳定性所支配。结果，与解析BHL公式相比，在绝热情况下，黑洞的吸积率下降了大约一个数量级。
2018-05-27 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Retrograde Accretion and Merging Supermassive Black Holes
我们研究了一个环双星气盘是否能合并一个位于星系中心的超大质量黑洞双星系统。已知这对于一个可调盘来说是有问题的。我们表明，相比之下，与逆行的circumbinary盘的相互作用是相当有效的收缩的二进制，因为没有轨道共振。双星直接吸收负角动量从环双星盘通过捕获气体到磁盘周围的次级黑洞，或磁盘周围的两个孔，如果双星质量比接近1。在许多情况下，双星轨道变得偏心，随着偏心率的增加，近心点距离缩短。在所有情况下，双星一旦吸收了与次级黑洞相当的气体质量的角动量，就会合并。重要的是，这个结论是不受影响的，即使通过光盘的气体流入率是正式的超级-爱丁顿为任何一个孔。因此，合并的时间尺度总是$\sim M_2/\dot M$，其中$M_2$是次级黑洞的质量，$\dot M$是通过环双星盘的流入速率。
2010-11-08 astro-ph.HE
Magnetohydrodynamic Winds Driven by the Line Force from the Standard Thin Disk around Supermassive Black Holes. I. The Case of Weak Magnetic Field
在活动星系核的紫外和X射线光谱中，经常发现具有高蓝移速度的吸收线。这意味着高速风/外流在活动星系核中很常见。为了研究高速风，特别是超快外流（UFO）的形成，我们进行了二维磁流体动力学（MHD）模拟。最初，将磁场设置为弱于磁盘表面处的气体压力。在我们的模拟中，线力像细丝一样作用在区域上，因为来自日冕的X射线辐射被内部区域的致密气体以一定角度屏蔽。暗条的位置随时间变化，然后线驱动风暴露在X射线下，变得高度电离。紫外波段的线力并不直接驱动高度电离风。在时间平均意义下，高速风的性质满足UFO的形成条件。与线力相比，磁场在直接驱动风中的作用可以忽略不计。在MHD模型中，围绕旋转轴的区域成为磁压主导，这阻止了气体向高纬度扩散，从而增强了中低纬度的气柱密度（20 $^{\rm o}$ -70 $^{\rm o}$）。较高的柱密度有助于屏蔽X射线光子，这使得线力在MHD模型中比在流体动力学模型中更有效。在MHD模型中产生了具有更宽张角的更高速度的风。
2021-06-03 astro-ph.HE
Ultra-high energy cosmic rays from supermassive black holes: particle flux on the Earth and extragalactic diffuse emission
本文讨论了在超大质量黑洞周围的吸积盘中，宇宙射线在电场中被加速到超高能（E> 4 × 10^19 eV）.粒子注入谱被假定为比那些在冲击波阵面上加速形成的谱更硬。结果表明，具有注入谱的宇宙射线对地基阵列探测到的粒子通量的贡献很小。但在河外空间，粒子产生的扩散伽马射线发射的显着通量与费米LAT仪器（费米空间天文台机载）获得的数据相比。还推导了在河外空间传播的宇宙射线产生的中微子强度。级联中微子的模型强度远低于天体物理中微子的模型强度。得出的结论是，可能的超大质量黑洞是宇宙射线源，在地球上检测到的粒子通量略有贡献，但这些来源应考虑分析时，河外弥漫伽玛射线辐射的组件。
2018-11-27 astro-ph.HE
