Identification of stellar-mass black hole binaries and the validity of linear orbital motion approximation in microlensing
引力微透镜在探测具有宽间距（几个金）的二元黑洞方面是独一无二的。模型预测，大约$1\%$的微透镜二进制应该是由于二进制BH，但零已被鲁棒地确定。使用模拟事件与二进制BH透镜，我们表明，在一个典型的二进制BH事件的微透镜视差效应不能可靠地检测。考虑到视差参数在确定暗微透镜的质量中的关键作用，这可以解释未检测到二元BH。此外，我们表明，在只有一小部分（$\lesssim7\%$）的模拟事件的完整的轨道运动的二元透镜不能建模与线性轨道运动近似。这种近似经常被用于二元微透镜事件的建模。
2022-05-31 astro-ph.HE
A Circumbinary Disk Model for the Rapid Orbital Shrinkage in Black Hole Low-Mass X-ray Binaries
几个黑洞低质量X射线双星（BHLMXB）表现出非常快的轨道收缩，这是很难理解的LMXB演化的标准图片。基于在A0620-00和XTE J1118+480中探测到环双星盘的可能性，我们研究了环双星盘与内双星相互作用的影响，并利用恒星天体物理实验模块计算了该双星的演化.我们考虑两种情况下的CB盘的形成，它是美联储在LMXB的单次爆发或连续爆发的质量损失。我们表明，当采取合理的初始质量和磁盘的耗散时间的值，它是可以解释的快速轨道收缩在BHLMXBs没有调用高的传质速率。
2018-04-21 astro-ph.HE
Unveiling the super-orbital modulation of LS I +61 303 in X-rays
从罗西X射线定时探测器（RXTE）迄今为止对LS I +61 303进行的最长时间的监测中，我们发现了源X射线发射中长期寻求的多年调制的证据。轨道光变曲线中调制分量的时间演化可以很好地拟合具有1667天超轨道周期的正弦函数，与非同期射电测量中报道的相同。然而，我们发现，在我们活动的观测时间外推的射频处发现的超轨道可变性与我们在X射线数据的调制部分的超轨道调制中发现的超轨道可变性之间存在281.8 \pm 44.6天的偏移。我们还发现了超轨道调制的最大计数率的轨道光变曲线，与以前的结果，包括移动兼容。
2011-11-30 astro-ph.HE
Measuring the orbital periods of low mass X-ray binaries in the X-ray band
低质量X射线双星（LMXB）要么包含一颗中子星，要么包含一个从其低质量伴星吸积物质的黑洞。它是研究恒星大小致密天体和吸积现象的主要天体物理资料之一。与其他双星系统一样，LMXB最重要的参数是轨道周期，这使我们能够了解双星系统的性质，并限制系统组件的属性，包括紧凑型物体。因此，测量LMXB的轨道周期对于研究这些系统至关重要，即使只有不到一半的系统具有已知的轨道周期。本文介绍了在X射线波段测量轨道周期的各种方法，并评述了它们在各种类型的LMXB中的应用，如食源和倾源，以及脉冲星LMXB。
2014-09-10 astro-ph.HE
On the orbital properties of millisecond pulsar binaries
本文详细分析了一颗有白矮星伴星的毫秒脉冲双星的轨道特性。在具有He WD和CO/ONeMg WD的两类MSP双星中，发现轨道周期$P_{\rm b}$和偏心率$ε$之间存在正相关，但趋势不同。$P_{\rm b}$的分布不均匀。在之前的研究中已经提到了在$P_{\rm b}\sim35-50$ ~天（间隙1）时的来源不足。另一方面，首次鉴定了$P_{\rm b}\sim2.5-4.5$ ~天的另一个间隙（间隙2）。检查之间的关系$P_{\rm b}$和同伴群众$M_{\rm c}$发现MSP二进制的亚群与He WD由差距1分开，以上$P_{\rm b}$是独立的$M_{\rm c}$（水平分支），但低于$P_{\rm b}$与$M_{\rm c}$（下分支）密切相关。对于CO/ONeMg WD在较短$P_{\rm b}$和较高$M_{\rm c}$的MSP双星，确定了由Gap 2分开的独特的水平分支和较低分支。通常，对于具有He WD的MSP双星，水平分支中的$M_{\rm c}$高于较低分支中的$M_{\rm c}$。这些属性可以解释在一个二进制的轨道演化的情况下，WD同伴被烧蚀的脉冲星风在后质量转移阶段。
2018-07-24 astro-ph.HE
Orbital Synchronization Capture of Two Binaries Emitting Gravitational Waves
研究了由两颗发射引力波的双星组成的分级四极恒星系统轨道同步捕获的可能性。基于一个简单的包含质量转移的白矮星双星模型，我们发现在双星间距离小于引力波长的情况下可以实现捕获。我们还讨论了相关的有趣的现象，如耦合的白矮星双星和引力和电磁辐射显着减少之间的寄生关系。
2018-01-08 astro-ph.HE gr-qc
Polarization modulation from Lense-Thirring precession in X-ray binaries
吸积黑洞和中子星双星的X射线光变曲线中的准周期振荡（QPO）是强场引力的有力诊断。然而，如果没有一个有效的理论模型，这种潜力就无法实现，而这一模型仍然难以捉摸。也许最有前途的模型相关联的QPO与透镜-Thirring进动的内部吸积流，在一个进动周期的过程中调制流量的视角和多普勒增强的变化。在这里，我们考虑旋进内部吸积流的极化特征。我们使用简单的假设康普顿化过程中产生的发射光谱，并考虑到所有的相对论效应，平行运输偏振矢量对观察员沿零测地线在克尔度规。我们发现，线偏振度和偏振角都应调制在QPO频率上。我们计算预测的绝对均方根变化幅度的偏振度和角度为一个特定的模型几何形状。我们发现，这应该是可能的，以检测这些调制的一个合理的部分参数空间与未来的X射线偏振仪，如美国宇航局的偏振光谱望远镜阵列（PolSTAR：卫星化身最近的气球实验X-Calibur）。
2015-04-30 astro-ph.HE
Orbital Modulation of Gamma Rays from PSR~J2339$-$0533
利用费米大天区望远镜11年的观测数据，研究了$P_{\rm B}=4.6$ hr毫秒脉冲双星PSR J2339 $-$ 0533的100-600 MeV γ射线辐射的轨道调制。调制具有很高的意义（机会概率$p\approx 10^{-7}$），近似为正弦曲线，峰值位于脉冲星上合点附近，并且仅在低能量100-600 MeV频带中检测到。调制仅限于脉冲间隔，这表明变化是在2.9毫秒脉冲信号本身。这与其他几个已知的系统表现出GeV的轨道调制，因为这些是无脉冲的，通常与光束发射从一个intrabinary冲击。调制脉冲信号的起源尚不清楚，虽然我们描述了几种情况，包括康普顿上散射的光子从加热的同伴。这需要条纹脉冲星风的高度相干性。
2020-05-16 astro-ph.HE
Discovery of Gamma-Ray Orbital Modulation in the Black Widow PSR J1311-3430
我们报告我们发现的轨道调制$γ$射线发射的黑寡妇系统PSR J1311-3430。分析了脉冲星非脉冲相位间隔期间的\textit{Fermi}大天区望远镜观测数据，发现在$\sim$ 3 $σ$置信水平上存在轨道调制信号。进一步的光谱分析表明，在明亮和暗淡的轨道相位范围内获得的光谱没有显着差异。一个简单的类正弦函数可以描述调制。考虑到这些性质，我们认为，intrabinary $γ$ -射线的发射产生的区域接近的同伴和调制所造成的掩星的发射区域的同伴，类似于在过渡毫秒脉冲星二进制（MSP）PSR J 1023 +0038中看到的。考虑到最近报道的蚀型MSP双星的双星内激波辐射的X射线探测，这一发现进一步表明双星内$γ$射线辐射的普遍存在。
2015-04-15 astro-ph.HE
On the orbital parameters of Be/X-ray binaries in the Small Magellanic Cloud
中子星围绕其光学伴星的轨道运动为研究该双星系统的轨道参数提供了一个窗口。这已被广泛用于在银河系计算这些参数的几个高质量的X射线双星。使用几年的RXTE PCA数据，我们推导出四个Be/X射线二元系统的轨道参数在SMC，增加了系统的数量与轨道解决方案的一个因素的三。我们发现一个新的轨道周期，确认第二个和讨论的参数与银河系的比较。尽管在SMC的金属丰度低，这些双星系统之间的银河系分布的轨道周期和偏心率，这表明，金属丰度可能不会发挥重要作用，在高质量的X射线双星系统的演变。轨道周期对偏心率的曲线图显示，超巨星、Be和低偏心率OB瞬变系统占据参数空间的不同区域，类似于Corbet图上的分离区域。使用斯皮尔曼等级相关性检验，我们也发现这两个参数之间可能存在相关性。根据光学系统的二进制参数和光谱分类，导出了SMC系统的质量函数、倾角和轨道半长轴。作为我们工作的一个副产品，我们提出了一个目录的轨道参数，为每一个高质量的X射线双星在银河系和麦哲伦云，他们是已知的。
2011-06-01 astro-ph.HE
Orbital variability of polarized X-ray radiation reflected from a companion star in X-ray binaries
本文研究X射线双星中伴星反射导致的极化轨道变率，提出解析单散射模型，发现反射可产生约1%极化度，并指出该现象在高倾角且致密天体被遮挡的目标中更易观测。
2024-03-26 astro-ph.HE
Search for Intermittent X-ray Pulsations from Neutron Stars in Low Mass X-ray Binaries
本文介绍了我们对13颗低质量X射线双星（LMXB）进行的广泛的双星轨道运动校正脉动搜索的结果。这些选定的来源表现出爆发振荡的X射线频率范围从45至1122赫兹，并有一个双轨道周期从2.1至18.9小时不等。我们首先通过搜索这些源的所有档案罗西X射线定时探测器（RXTE）数据来确定包含爆发振荡频率周围的弱脉动的事件。然后，我们对这些脉动事件进行多普勒校正，以消除双星轨道运动的拖尾效应，并在第二阶段搜索恢复的脉动。在这里，我们报告了75个脉动事件，其中包含弱但连贯的脉动周围的爆发振荡频率。此外，我们报告了八个新的插曲，显示相对较强的脉动在双轨道运动校正数据。
2021-02-05 astro-ph.HE
A numerical investigation of wind accretion in persistent Supergiant X-ray Binaries I - Structure of the flow at the orbital scale
经典的超巨星X射线双星拥有一颗围绕超巨星OB星运行的中子星，并显示出持续的X射线光度为10 $^{35}$至10 $^{37}$ erg/s。来自大质量伴星的恒星风被认为是致密天体吸积物质的主要来源。与这第一篇论文，我们引入了一个弹道模型来表征风的结构在轨道尺度上，因为它加速，从恒星表面附近的吸积器。由于我们保留的参数化和我们设计的数值管道，我们可以研究超音速流和随后的可观测量作为一组减少的特征数和尺度的函数。我们表明，永久流的形状是完全由质量比，填充因子，爱丁顿因子和$α$力乘数驱动的恒星风加速。在轨道周期等尺度已知的情况下，我们可以通过回溯观测值来计算质量吸积率、吸积机制、入流切变和恒星参数。我们将我们的模型与三个持久的超巨星X射线双星（船帆座X-1，IGR J18027-2016，XTE J1855-026）进行比较，并讨论在每种情况下，在吸积器周围风形成吸积盘的可能性，在下面的论文中进一步研究。
2016-09-06 astro-ph.HE
Fast orbital shrinkage of black hole X-ray binaries driven by circumbinary disks
最近，黑洞X射线双星（BHXB）Nova Muscae 1991被报道正在经历一个非常快速的轨道衰变。迄今为止，有三个BHXB具有非常高的轨道周期导数，这不能用标准的恒星演化理论来解释。在这项工作中，我们调查的二进制和周围的circumbinary（CB）盘之间的共振相互作用是否可以产生所观察到的轨道周期导数。分析计算表明，观测到的XTE J1118+480和A0620-00的轨道周期导数可以来源于双星与质量为$10^{-9}~\rm M_{\odot}$的CB盘之间的潮汐力矩，这与这两个源中探测到的尘埃盘质量基本一致。然而，苍蝇座新星1991可能被一个质量为$10^{-7}~\rm M_{\odot}$的重CB盘所包围。基于CB盘模型和反常磁制动理论，我们利用MESA程序模拟了三个中等质量施主星BHXB的演化过程。我们的模拟结果与观测到的施主星质量、轨道周期和轨道周期导数基本一致。然而，计算的施主星的有效温度高于两个源的观测光谱类型所指示的。
2019-04-22 astro-ph.HE
UltraCompCAT: a comprehensive Catalogue of Ultra-Compact and Short Orbital Period X-ray Binaries
本文发布首个在线综合UCXBs星表UltraCompCAT，收录49个源并识别出短周期持续源与40–60分钟暂现源两个群组。
2023-06-22 astro-ph.HE
Formation of ultra-compact X-ray binaries through circum-binary disk-driven mass transfer
超致密X射线双星（UCXB）的形成还没有得到很好的理解。以前的工作表明，超短轨道周期（$<1$小时）可以达到通过质量转移驱动的磁制动在正常的低/中质量X射线双星（L/IMXB）只有一个非常小的范围内的初始二元参数，这使得它很难占相当大的人口UCXB。本文报道了L/IMXBs中带环双星圆盘的传质过程的计算结果。我们表明，当轨道角动量损失由于一个circum-binary磁盘包括在内，超短轨道周期可以达到一个相对较宽的范围内的初始二进制参数。我们的二元模型的结果表明，UCXB的另一种形成渠道。
2009-03-26 astro-ph.HE
Gamma-ray orbital modulation of the transitioning millisecond pulsar binary XSS J12270-4859
我们报告的过渡毫秒脉冲星二进制XSS J12270-4859费米大面积望远镜（LAT）的数据中检测到的伽马射线轨道调制。我们使用XMM-牛顿光学监视器和雨燕紫外光学望远镜拍摄的长期光学数据来检查仅限于相对较短时间间隔的无线电定时解决方案，并发现解决方案的外推与15年来光学数据的相位一致。叠加在时间解上的费米-LAT数据显示出明显的调制（p = 5 × 10 ^-6），在脉冲星的下合点处伽马射线最小。有趣的是，该源似乎在低质量X射线双星（LMXB）和毫秒脉冲星（MSP）状态下都显示出类似的调制，这意味着这两种状态下的伽马射线发射机制是相似的。我们讨论了这些发现及其影响使用内二进制休克的情况。
2021-11-04 astro-ph.HE
Numerically stable equations for the orbital evolution of compact object binaries
Université de Genève（日内瓦大学）；University of Florida（佛罗里达大学）
本文提出在ln空间中重写Peters方程，提升数值求解稳定性与效率，减少60%-70%的函数调用次数，用于计算紧凑双星轨道演化和并合时间。
2026-03-20 astro-ph.HE gr-qc
Relating Peak Optical Luminosity and Orbital Period of Stellar-Mass Black Holes in X-ray Binaries
我们比较了22个恒星质量的黑洞候选者的样本的峰值光学光度与轨道周期，这两个数量都有很好的测量。我们发现，爆发的峰值绝对震级与$M_{V,peak}=3.48 (\pm 0.85)-3.89 (\pm 0.91) {\rm log}P_{orb}$之间存在线性关系，对应于$L_V \propto P_{orb}^{1.56\pm 0.36}$幂律关系。排除V4641 Sgr，这是一个强离群值，不太可能有爆发产生的标准光盘不稳定性模型，除了BW Cir和V821 Ara -这两个都有高度不确定的距离;新的相关性为19个源被发现是$M_{V,peak}= 3.01\;(\pm 0.93)-3.21\;(\pm 1.04){\rm log}P_{orb}$，这对应于$L_V \propto P_{orb}^{1.28 \pm 0.42}$。这与激变变星的轨道周期和峰值光度之间的“华纳关系”类似。我们讨论了这些结果的影响，寻找黑洞X射线双星在其他星系和我们自己的银河系与大型综合巡天望远镜和其他未来的大型时域调查。
2022-12-20 astro-ph.HE
Orbital and super-orbital periods in ULX pulsars, disc-fed HMXBs, Be/X-ray binaries and double-periodic variables
我们提出了一个简单的线性关系的证据，在超亮X射线（ULX）双星的轨道周期和超轨道周期，类似于在人口的盘馈中子星超巨星X射线二进制和Be/X射线二进制系统。我们认为，这种关系的最可能的原因是调制的进动热点或密度波的吸积或拱星盘的二元运动的系统，这意味着ULX双星和高质量X射线二元（HMXB）双星之间的物理联系。最近对银河系和麦哲伦星云HMXB以超爱丁顿速率吸积的研究，以及ULX双星在HMXB自旋周期-轨道周期图上的位置，都支持这一假说。在这项工作中发现的一个有趣的次要关系是盘馈HMXB，ULX和一组看似无关的早期型双星之间的明显联系，显示出所谓的“双周期”变化。我们认为这些系统是Be/X射线双星的直接前身星。
2020-04-28 astro-ph.HE astro-ph.SR
Orbital Evolution of Binaries in Circumbinary Disks
基于大规模流体动力学模拟，研究环双星盘中不等质量偏心双星的轨道演化，给出偏心率平衡及并合或扩张的质量比判据。
2023-02-03 astro-ph.HE astro-ph.SR
Orbital Contraction of Post-Common-Envelope Binaries with a Circumbinary Disk
Faculty of Science and Engineering, Kyushu Sangyo University（九州产业大学理工学部）
研究了环绕双星盘对双星轨道收缩的影响，发现盘的存在使轨道进一步收缩17%，对双中子星双星形成有重要意义。
2026-03-28 astro-ph.HE astro-ph.SR
Exploring the Orbital Alignments of Galactic Close White Dwarf Binaries with LISA
本研究探讨利用空间引力波探测器LISA测量银河系密近白矮星双星轨道取向的前景，发现可探测核球白矮星双星小至0.05的四极模式，为探究银河系远古演化提供新途径。
2024-10-30 astro-ph.HE gr-qc
Reducing orbital eccentricity in initial data of black hole--neutron star binaries in the puncture framework
本文发展了一种在穿刺框架下计算黑洞-中子星双星低偏心率初始数据的方法，扩展了前人对其它类型致密双星的研究。除了调整双星的轨道角速度外，还通过修改用于推导流体静止平衡方程的螺旋Killing矢量来引入中子星的接近速度。接近速度的黑洞，然后诱导通过要求消失的总线性动量的系统，不同的情况下，二元黑洞的穿刺框架中的每个黑洞的线性动量是明确规定的。我们成功地降低轨道偏心率~0.001通过修改参数迭代使用模拟的~3轨道的非旋进和旋进的配置。我们发现，在切除框架中导出的双黑洞的经验公式不减少轨道偏心率~0.001黑洞-中子星双星的穿刺框架中，虽然他们的工作的双中子星。
2021-01-06 astro-ph.HE gr-qc
Detecting the Orbital Motion of Nearby Supermassive Black Hole Binaries with Gaia
我们表明，为期10年的盖亚任务可以通过天体测量检测附近明亮活动星系核（AGN）中心约1亚秒差距分离的超大质量黑洞二元体的轨道运动。候选活动星系核的红移为z=0.02，在V波段的星等范围$10 \lesssim m_V \lesssim 13$内。可探测的双星质量分布在几倍于$10^7$太阳质量时达到峰值，在几倍于$10^8$太阳质量时被截断。
2020-03-10 astro-ph.GA astro-ph.HE
Orbital period decay of compact black hole x-ray binaries: the influence of circumbinary disks?
最近，紧凑型黑洞X射线双星XTE J 1118+480和A0620-00被报道正在经历快速的轨道周期衰减，这比引力波辐射的预期高两个数量级。Ap/Bp星的磁制动被认为是伴星$B_{\rm s}\ga 10^{4}$ G.然而，我们的计算表明，异常磁制动不能显着地有助于在这两个源中观察到的大的轨道周期衰减率，即使$B_{\rm s}\ga 10^{4}$ G。观测提供的证据表明，围绕两个紧凑的黑洞X射线双星的环双星盘可能存在。分析表明，在合理的参数下，环双星盘与双星之间的潮汐力矩可以有效地提取双星的轨道角动量，并产生较大的轨道周期变化率。在环双星盘模型的基础上，利用恒星演化程序模拟了XTE J 1118+480的演化.我们的计算与观测数据（两个分量的质量，施主星半径，轨道周期和轨道周期导数）近似一致。质量传递速率和环双星盘质量明显远大于观测值。因此，环双星盘不可能是某些致密黑洞X射线双星轨道快速衰变的主要原因。
2015-11-02 astro-ph.HE astro-ph.SR
Orbital Evolution of Neutron-Star -- White-Dwarf Binaries by Roche-Lobe Overflow and Gravitational Wave Radiation
我们研究了质量转移和引力波（GW）辐射对接触中子星白矮星（NS-WD）双星轨道演化的影响，以及空间GW探测器（例如，激光干涉仪空间天线，LISA;太极;天琴）。当WD分量充满其洛希瓣时，NS-WD双星成为接触双星，对于质量为0.05-1.4 Msun的WD，GW频率范围为0.0023 - 0.72 Hz。我们发现，一些高质量的NS-WD双星可能会经历不稳定的质量转移后直接合并。然而，大多数NS-WD双星可以避免直接合并，因为接触后的质量转移可以导致轨道演化的逆转。我们的模型可以很好地解释超紧凑X射线源4U 1820- 30的轨道演化。对于4U 1820- 30的4年观测，GW特征应变的预期信噪比（SNR）为~11.0/10.4/2.2（LISA/Taiji/Tianqin）。NS-WD双星GW频率的演化依赖于WD质量。质量大于4U 1820- 30的NS-WD双星预计将以显着更大的SNR检测。对于（1.4+0.5）Msun的NS-WD双星，一周观测的信噪比约为27/40/28（LISA/Taiji/Tianqin）。对于质量为（1.4+>~1.1）Msun的NS-WD双星，可以测量到GW频率和振幅的显著变化，从而有可能确定双星的演化阶段。在距离银河系边缘（~100 kpc）的地方，高质量的NS-WD双星仍然可以在SNR>~1的情况下被探测到。
2021-03-02 astro-ph.HE astro-ph.SR
Amplification of superkicks in black-hole binaries through orbital eccentricity
我们提出了新的数值相对论模拟偏心合并黑洞与最初的反平行自旋躺在轨道平面（所谓的\emph{superkick}配置）。双星的偏心率使合并残余物的反冲力增加到$25\%$。能通量的增加是温和得多，因此这种反冲增强主要是由于在二元动力学的不对称性。我们的发现可能会对恒星质量黑洞在星团中的保留和星系宿主中的超大质量黑洞产生重要影响。
2020-01-23 astro-ph.HE gr-qc
Unveiling the super-orbital modulation of LSI +61 303 in X-rays
我们从RXTE最长的监测日期中发现了LS I +61 303 X射线发射的超轨道调制的证据。轨道光变曲线中的调制分数的时间演化可以很好地拟合具有1667天的超轨道周期的正弦函数。然而，我们发现在射频和我们的X射线数据中发现的超轨道变化之间有281.8+/-44.6天的偏移。我们还发现了超轨道调制的最大计数率的轨道光变曲线，与以前的结果，包括移动兼容。
2012-10-23 astro-ph.HE astro-ph.SR
Renormalized spin coefficients in the accumulated orbital phase for unequal mass black hole binaries
我们分析了银河系黑洞合并及其发射的引力波。这样的合并通常具有不相等的质量，质量比约为1/10。发射的引力波带有双星自旋和质量四极子的印记。在这些贡献中，我们在这里考虑的自旋的准进动演化。考虑到这些第三个后牛顿（3 PN）的影响，重新规范化（重新定义）的1.5 PN和2 PN准确的自旋贡献的累积轨道相位的方法开发。
2009-09-03 astro-ph.HE gr-qc
Probing the Spins of Supermassive Black Holes with Gravitational Waves from Surrounding Compact Binaries
合并的致密黑洞（BH）双星可能存在于超大质量黑洞（SMBH）周围的核星团中，如Sgr A $^\ast$。它们也可能形成于活动星系核的吸积盘中。这种紧凑的双星可以发射低频带（0.001-1 Hz）的引力波（GW），可以被几个计划中的星载GW天文台探测到。我们表明，紧凑的二进制的轨道轴可能会经历显着的变化，由于与SMBH的自旋的帧拖动效应。轨道轴的动力学行为可以被理解为一种共振现象。我们表明，二进制轨道轴的变化率编码的SMBH的自旋信息。因此，从SMBH周围的致密双星中探测GW，特别是与双星轨道轴变化相关的波形调制，可以为SMBH的自旋提供新的探测。
2022-01-24 astro-ph.HE gr-qc
Motion and gravitational wave forms of eccentric compact binaries with orbital-angular-momentum-aligned spins under next-to-leading order in spin-orbit and leading order in spin(1)-spin(2) and spin-squared couplings
本文给出了自旋致密双星第二类后牛顿（PN）精确运动方程解的准开普勒参数化，其中包括首阶自旋-自旋和次首阶自旋-轨道相互作用。紧凑的对象的旋转变形被合并。对于任意质量比，自旋方向被认为与轨道角动量矢量平行或反平行。给出了直到2 PN点粒子、1.5PN自旋轨道和1 PN自旋-自旋贡献的发射引力波的解析形式，其中自旋按0 PN级计数。
2013-08-29 astro-ph.HE gr-qc
The Evolution of Binaries under the Influence of Radiation-Driven Winds from a Stellar Companion
相互作用双星作为研究吸积物理学的实验室受到普遍关注，吸积是银河系中产生大量高能辐射的原因。它们使我们能够探测无法在单个恒星中研究的恒星演化过程。了解双星的轨道演化对于建立致密双星的形成模型是至关重要的。在这里，我们集中我们的注意力在研究轨道演化驱动的角动量损失通过恒星风在大质量的双星。我们运行一套流体动力学模拟的双星托管一个质量损失的恒星与不同的风速，质量比，风速剖面和绝热指数，并比较我们的结果的阻力和角动量损失的分析估计。我们发现，在首阶，轨道演化是由风速和二进制质量比。风与轨道速度的比值小，而伴随的质量大，导致角动量损失大，轨道收缩。对于较宽的双星和拥有较轻质量捕获伴星的双星，风的质量损失变得更加对称，这导致轨道变宽。我们提出了一个简单的解析公式，可以准确地解释角动量损失和轨道的变化，这取决于风速和质量比。作为我们的形式主义的一个例子，我们比较了潮汐和风在驱动高质量X射线双星轨道演化的影响，重点是船帆座X-1和天鹅座X-1为例。
2021-07-20 astro-ph.HE astro-ph.SR
Tracing colliding winds in the UV line orbital variability of gamma-ray binaries
伽玛射线双星的辐射能量大部分超过10兆电子伏。非热辐射被认为是由旋转动力脉冲星的相对论风与其大质量伴星（O或Be）的恒星风相互作用产生的。一颗强大的脉冲星在大质量恒星的辐射驱动风中创造了一个充满相对论电子的扩展空腔。因此，观测到的来自恒星风的紫外共振线的P Cyg轮廓应该不同于单个大质量恒星。我们建议使用紫外线发射线来检测和限制伽玛射线双星中的碰撞风区域。我们计算的预期轨道变化的P天鹅配置文件依赖于相互作用的几何形状（设置的风的动量通量的比率）和视线的系统。我们预测LS 5039和PSR B1259-63的情况下几乎没有变化，与目前可用的LS 5039的HST观测结果一致。然而，在LS I+61 303的情况下，预期上接合和下接合之间存在变异性。
2011-11-29 astro-ph.HE astro-ph.SR
Fast orbital decays of black hole X-ray binaries: XTE J1118+480 and A0620--00
我们对黑洞X射线双星\mbox{XTE J1118+480}进行了新的10. 4 m-GTC/OSIRIS光谱观测，证实了轨道周期在$\dot P=-1.90\pm0.57$ ms yr $^{-1}$处的衰减。这对应于每个轨道周期$-0.88\pm0.27$ $μ$ s的周期变化。我们还收集了黑洞X射线双星A 0620 - 00的观测资料，导出了轨道周期的导数为$\dot P=-0.60\pm0.08$ ms yr $^{-1}$（$-0.53\pm0.07$ $μ$ s/cycle）。引力辐射引起的角动量损失不能解释这两个短周期黑洞双星的大的轨道衰变。在A0620- 00中测得的轨道周期衰减与包括磁制动在内的传统模型的预测非常勉强地一致，尽管需要系统的显著质量损失（$\dot M_{\rm BH} / \dot M_2 \le 20\%$）。然而，XTE J1118+480中恒星的快速旋入并不符合任何标准模型，可能是由极高磁场下的磁制动驱动的，并且/或者可能需要未知的过程或非标准的引力理论。这一结果可能表明了一个演化序列，其中轨道周期衰减开始加速轨道周期的减少。这种情况可能会对黑洞X射线双星的演化和寿命产生影响。
2013-11-21 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Massive Black Hole binaries in gas-rich galaxy mergers; multiple regimes of orbital decay and interplay with gas inflows
我们重新审视的阶段的配对和下沉的黑洞在星系合并和circummunclear磁盘在最近的模拟结果与大规模的黑洞嵌入主要是气体背景。在一个一般性的概述，我们讨论了一个快速的轨道衰减制度的重要性，占主导地位的全球磁盘扭矩，而不是由当地的动态摩擦尾流。这种制度可以占主导地位的BH二元分离的几十秒差距和以下，轨道圆化的阶段，占主导地位的局部动力学摩擦。它类似于行星演化中的I型迁移。它可以使黑洞分离到足够小的距离，以便引力波在小于$\sim 10^7$年到$10^8$年的时间尺度上接管，这取决于星际介质是光滑的还是混浊的。最终的差距开放在次pc尺度分离减慢，但不中断的轨道decay. Accordingly，我们讨论了一个新的有趣的连接之间的条件所需的快速轨道衰变的大规模BH双星和那些需要突出的气体流入富含气体的星系。我们推导出一个条件的最大流入率，一个环核盘可以主机，同时仍然保持足够高的气体密度在大半径，以维持BH二进制的衰变。我们发现，气体流入率超过10 $M_{\odot}$ /年，假设形成大规模的BH种子在一些直接坍缩模型，将扼杀下沉的大规模BH双星气体为主的星系核。反之亦然，较低的流入率，低于太阳质量，每年需要饲料典型的活动星系核，是兼容的快速轨道衰变的BH双星在广泛的质量范围。
2013-08-02 astro-ph.CO astro-ph.HE
Orbital-period Changes of Low-mass X-ray Binaries Driven by Magnetic Braking
本文利用MESA模拟9个中子星和黑洞低质量X射线双星，表明CARB磁制动模型可解释其轨道周期导数及供星性质，而标准磁制动模型难以重现快速轨道变化。
2024-10-26 astro-ph.HE astro-ph.SR
Population synthesis of AX J1745.6-2901 X-ray nova type binaries with rapidly decreasing orbital periods
中子星低质量X射线双星（LMXB）AX J1745.6-2901被探测到轨道周期异常快速地减小。在标准模型中，轨道周期的减小速率超过了所有提取角动量过程的贡献。利用SCENARIO MACHINE程序对中子星与X射线新星的总体合成进行了研究，探讨了这类双星的可能形成和演化。如此接近的LMXB应该经历一个前共同的信封阶段，其中低质量主序星的磁场可以显着放大。计算表明，光学伴星的磁星风可以有效地提取双星系统的角动量，并产生AX J1745.6-2901和黑洞LMXB的轨道周期导数.所需磁场感应的估计值如下：$B_\textrm{d}\approx 400$ G（AX~J1745.6-2901）、$B_\textrm{d}\approx 1500$ G（KV UMa）、$B_\textrm{d}\approx 400$ G（A0620-00）、$B_\textrm{d}\approx 1800$ G（Nova Muscae）。我们成功地再现了目前观测到的这种异常中子星X射线新星的丰度，并计算了磁制动参数$λ_\textrm{MSW}$（Roche瓣填充星为$0.8-0.6$，部分Roche瓣填充双星为$0.4-0.15$）的适当值。
2022-06-08 astro-ph.HE astro-ph.SR
Forming short-period Wolf-Rayet X-ray binaries and double black holes through stable mass transfer
我们发现，黑洞高质量X射线双星（HMXB）与O-或B-型施主星和相对较短的轨道周期，一个星期到几个月的顺序可以生存的螺旋，然后形成沃尔夫-拉叶（WR）X射线双星的轨道周期为一天到几天的顺序;而在系统中的致密星是一个中子星，HMXB与这些轨道周期从来没有生存的螺旋。因此，我们预测WR X射线双星只能窝藏黑洞。具有这些轨道周期的黑洞HMXB之所以能够在螺旋中幸存下来，是因为施主恒星的辐射包层和致密恒星的高质量。在这种情况下，当供体开始溢出其罗氏瓣时，系统能够以稳定的罗氏瓣溢出缓慢地螺旋进入，如系统SS 433所示。在这种情况下，被转移的质量会从致密恒星的附近喷射出来（所谓的“各向同性再发射”质量损失模式，或“SS 433-like mass loss”），导致逐渐的螺旋进入。当施主与黑洞的质量比为$>3.5$时，系统将进入CE演化，系统存活的可能性很小。如果它们幸存下来，它们会产生WR X射线双星，轨道周期为几小时到一天。我们银河系和麦哲伦星云中的几个著名的WR+O双星，其轨道周期在一周到几个月之间，预计将演变成近距离WR黑洞双星，它们可能会在以后产生近距离双黑洞。由这样的系统产生的双黑洞的星系形成率仍然是不确定的，因为它取决于这个进化图中几个鲜为人知的因素。可能高达每年$\sim 10^{-5}$。
2017-06-28 astro-ph.HE astro-ph.SR
Evolution of inspiralling neutron star binaries: effects of tidal interactions and orbital eccentricities
动态形成的中子星双星在发射LIGO/VIRGO波段的引力波时可能具有显著的偏心率。我们使用一组混合方程研究了这种偏心吸气NS双星的潮汐效应。NS被建模为一个可压缩的椭球体，它可以非线性变形，由于潮汐力，而轨道演化处理与后牛顿（PN）理论高达2.5-PN阶。我们发现，在一般情况下，潮汐相互作用可以加速内旋，并导致轨道频率和相位的变化。对于圆形吸气，我们的计算再现以前的线性结果在大的二元分离，但纳入小分离的NS的动力学响应。对于偏心吸气，频率和相移在近心点通道附近有明显的振荡，并且振荡幅度随着偏心度的增加而增加。因此，GW相位也受到潮汐效应的显著影响。在合并时，GW的累积相移可以达到10弧度以上（对于典型的NS质量$1.4M_\odot$和半径11.6 km），远大于圆形螺旋的情况。虽然偏心NS合并的事件率可能很低，这种合并的检测可以提供一个有用的约束NS状态方程。
2020-09-17 astro-ph.HE gr-qc
Hydrodynamical Evolution of Black-Hole Binaries Embedded in AGN Discs
LIGO/VIRGO在引力波中探测到的活动星系核盘中的恒星质量双黑洞可能是黑洞合并的前身。为了更好地了解BBH与盘气体相互作用的流体动力学演化，我们进行了一套高分辨率的2D模拟的二进制本地盘（剪切盒）模型，考虑各种二进制质量比，偏心率和背景盘属性。我们使用$γ$定律状态方程，并采用一个强大的后处理处理，以评估质量吸积率，扭矩和能量转移率的二进制，以确定其长期的轨道演化。我们发现，圆形可比质量双星合同，轨道衰变率的几倍的质量倍增率。偏心双星总是经历偏心阻尼。具有较高偏心率或较小质量比的顺行双星通常有较慢的轨道衰变率，在某些极端情况下会出现轨道膨胀。平均的双星质量吸积率取决于吸积体的物理尺寸。的吸积流是高度可变的，占主导地位的变异频率是明显的二进制轨道频率（在旋转框架围绕中央大规模BH）的圆形双星，但逐渐转移到径向周转频率作为二进制偏心率的增加。我们的研究结果表明，嵌入活动星系核盘的BBH的动力学是完全不同的孤立的双星在自己的环双星盘。此外，我们的研究结果表明，硬化的时间尺度的二进制文件是远远短于他们的迁移时间尺度的光盘，所有合理的二进制和光盘参数。
2022-09-07 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Eccentric Binaries Accreting from Thin Disks: Orbital Evolution
Institute for Advanced Study（高等研究院）；Perimeter Institute for Theoretical Physics（理论物理前沿研究所）；University of Guelph（圭尔夫大学）
研究发现薄盘吸积的双星系统轨道演化具有高偏心率，影响引力波背景特性。
2025-12-12 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.HE
Probing Ultralight Bosons with Compact Eccentric Binaries
自旋黑洞通过超辐射过程可以大量产生超轻玻色子，并形成类氢光谱的束缚态。我们表明，这样的“引力原子”通常具有巨大的质量四极杆，并导致显着的轨道进动时，它与第二个紧凑的对象形成一个偏心二进制。动力学形成的黑洞双星或脉冲星-黑洞双星在它们的早期吸气期间是典型的偏心的。我们发现，大的轨道岁差可以在它们的引力波或脉冲星定时信号中产生明显的和可观测的信号。
2021-07-27 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Orbital Evolution of Equal-mass Eccentric Binaries due to a Gas Disk: Eccentric Inspirals and Circular Outspirals
我们解决二维流体动力学方程描述一个circumbinary盘吸积到偏心，等质量的二。我们计算的时间变化率的二进制半长轴$a$和偏心率$e$在一个连续的范围内的偏心率跨越$e=0$到$e=0.9$。我们发现具有初始偏心率$e_0 \lesssim 0.1$的双星倾向于$e=0$，在那里双星半长轴膨胀。所有其他的都被吸引到$e \approx 0.4$，在那里二元半长轴衰变。$e \approx 0.4$吸引子是由盘响应从近原点对称状态到进动非对称状态的快速变化引起的。状态变化导致时间变化率$\dot{a}$和$\dot{e}$在相同的临界偏心率下急剧改变符号，导致吸引解，其中$\dot{a} = \dot{e} = 0$。然而，这并不会导致一个停滞的、偏心的双星。盘状态之间的有限过渡时间导致的二进制偏心率演变超出吸引偏心率在两个方向上导致振荡的轨道参数和漂移的半长轴。对于所选择的盘参数，具有$e_0 \gtrsim 0.1$的双星朝着$e \approx 0.4$演化，然后围绕其半长轴收缩的位置振荡。由于不等质量的双星通过优先吸积向等质量方向生长，我们的结果适用于很宽的初始双星质量比范围。因此，这些研究结果值得进一步调查这个磁盘过渡;了解其对磁盘参数的依赖性是至关重要的，以确定命运的双星进行轨道演化与一个circumbinary磁盘。
2021-06-15 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
Magnetic topology in coupled binaries, spin-orbital resonances, and flares
我们考虑磁耦合旋转双星的拓扑结构（例如，合并中子星或相互作用的恒星-行星系统）。我们讨论的条件时，恒星的自旋和轨道运动几乎“补偿”对方，导致非常{ \it慢}整体绕组的耦合磁场;缓慢绕组配置允许逐渐积累的磁能，这是最终释放的耀斑时，达到不稳定的阈值。我们发现，这种缓慢的缠绕可以是全球性的和/或本地的。我们描述的拓扑结构的相关空间$\mathbb{F}=T^1S^2$的单位切丛的两个球，并找到条件缓慢的绕组配置的磁矩，自旋和轨道动量。这些条件在拓扑分叉点附近变得模糊不清;在某些情况下，它们还取决于自旋和轨道运动的相对相位。在合并磁化中子星的情况下，如果其中一颗恒星是毫秒脉冲星，以$\sim$ 10毫秒的速度旋转，那么在合并前大约1秒，就会发生全局共振$ω_1+ω_2= 2 Ω$（自旋加拍频是轨道周期的两倍）;耀斑的总能量可以与总磁能的$10\%$一样大，产生亮度的爆发$\sim 10^{44}$ erg s $^{-1}$。高阶局部共振可以具有类似的功率，因为所涉及的磁通量管的量可以与总连接通量相当。
2021-09-22 astro-ph.EP astro-ph.HE physics.plasm-ph
Gravitational-wave-driven tidal secular instability in neutron star binaries
我们报道了在中子星双星中存在引力波驱动的长期不稳定性，作用于平衡潮汐。这种不稳定性类似于经典的简正模不稳定性，当主星的自旋超过伴星的轨道频率时，这种不稳定性就会活跃。将中子星建模为牛顿n=1的多面体，我们计算了不稳定的时间尺度，在小的轨道间隔下可以低至几秒，但仍然大于螺旋时间尺度。对轨道和自旋演化的影响也进行了简要的探讨，发现不稳定性减缓了内旋，降低了恒星的自旋。
2019-09-06 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
A geometric template bank for the detection of spinning low-mass compact binaries with moderate orbital eccentricity
针对准圆形模板库漏检中等偏心率旋转BNS/NSBH信号的问题，本文基于TaylorF2Ecc和全局平坦度量构建首个纳入质量、自旋与偏心率的几何模板库，将漏检率降至6%以下。
2025-02-04 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Gravitational-wave detectability of equal-mass black-hole binaries with aligned spins
双黑洞系统的自旋对齐或反对齐的轨道角动量提供了自然的基础，开始详细研究的影响，强场自旋效应的引力波观测的合并双星。此外，这样的系统可能是一般超大质量双黑洞系统的螺旋的优选终态。有鉴于此，我们计算了一个大的等质量黑洞的自旋平行于轨道角动量，但在其他任意的二元系统的螺旋和合并。我们的注意力特别集中在引力波发射上，以便量化自旋效应对信噪比、视界距离以及质量和探测器的代表性范围的相对事件率的贡献。正如预期的那样，信噪比随着总黑洞自旋在轨道动量方向上的投影而增加。我们发现，与轨道角动量对齐的最大自旋的等自旋双星是“三倍以上的响亮”的反对齐自旋的相应的二进制文件，从而对应的事件率高达30倍。我们还考虑了不同自旋组态之间的波形失配，发现在我们的数值精度范围内，自旋相反的双星S_1=-S_2不能区分，而自旋为S_1=S_2的双星有明显不同的引力波发射。最后，我们导出了一个简单的引力波辐射能量的表达式，发现双星的辐射效率E_rad/M > 3.6%，当双星自旋与轨道角动量一致时，辐射效率E_rad/M可达10%.
2010-01-08 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
On the orbital evolution of binaries with circumbinary discs
环双星盘一般被认为是通过轨道共振引起的引力力矩，从双星轨道上吸收角动量和能量。这个过程导致双星轨道随时间的收缩，并且在各种天体物理学背景下都很重要，包括恒星双星的轨道演化，原行星盘中行星的迁移，以及黑洞双星（恒星和超大质量）的演化。致密双星的合并提供了宇宙中引力波的来源。最近，几个研究小组报告了环双星盘的数值模拟，得出了相反的结果，发现双星随着时间的推移而膨胀。在这里，我们认为，这一结果主要是由于模拟参数的选择，数值的原因，这不同于现实的光盘参数在许多情况下。我们提供的物理参数，然后证明与三维流体动力学模拟，厚（高压，高粘度）光盘驱动器足够的吸积高角动量材料，迫使二元膨胀，而在更现实的情况下薄（低压，低粘度）光盘有较少的吸积和二元收缩。在后一种情况下，潮汐通常将角动量和能量从旋转速度更快的物体（双星）转移到旋转速度较低的物体（圆盘），是圆盘双星演化的主要驱动力。这会导致二进制文件缩小。因此，我们的结论是，对于常见的环双星盘参数，非极端质量比的双星预计会随着时间的推移而缩小。如果盘的粘度异常高，双星的膨胀可能会发生，这可能发生在非常厚的盘中，例如环行星盘，超级爱丁顿活动星系核，或被动原恒星盘的外部区域被加热。（节略）。
2020-07-22 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.HE
Orbital Evolution of Extreme-Mass-Ratio Black-Hole Binaries with Numerical Relativity
我们首次对质量比为100：1的黑洞双星进行了完全非线性数值模拟。我们的技术发展这种极端的质量比是基于移动穿刺方法与一个新的规范条件和最佳选择的网格细化（加上大的计算资源）。我们实现了一个收敛的结果集的模拟开始与一个小的非旋转的黑洞外面的ISCO，然后执行超过两个轨道，然后陷入100倍更大的黑洞。我们计算了辐射的引力能和动量以及最终的残余参数，并将这些量与相应的微扰估计进行比较。结果显示出非常一致。我们简要地讨论了先进的LIGO，第三代地基探测器，LISA观测和自作用力计算的模拟的相关性。
2011-07-01 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Hangup Kicks: Still Larger Recoils by Partial Spin/Orbit Alignment of Black-Hole Binaries
我们重新审视的情况下获得的引力辐射反冲的最后残余的黑洞，通过研究一组配置，有组件的自旋都与轨道角动量和轨道平面。我们进行了一系列的42个新的完整的数值模拟等质量和等自旋星等的双星。我们扩展了以前的反冲拟合公式，包括非线性项的自旋，并成功地包括新的和已知的结果。新的预测的最大速度接近5000公里/秒的自旋部分对准轨道角动量，这导致了一个重要的增加的概率大反冲在一般的天体物理合并。我们发现不可忽略的概率反冲几千公里/秒的吸积对准双星。
2011-11-18 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
