An Accretion Disc-Irradiation Hybrid Model for The Optical/UV Variability in Radio-Quiet Quasars
类星体的光/紫外光变与类星体的其它性质，如光度、黑洞质量和静止坐标系波长等都有密切的关系。然而，变异性的起源至今仍是一个谜。在这项工作中，我们升级的吸积盘模型（Li & Cao 2008），其中假设的变化是由全球质量吸积率的变化，通过限制盘的大小，以匹配的粘性时间尺度的吸积盘观测到的变化时间尺度，并通过包括照射/X射线后处理，使发射光谱变得陡峭。我们发现这个混合模型可以很好地再现观测到的蓝时亮的趋势，这是用来验证理论模型的一些工作最近。传统的变异幅度与静止帧波长的相关关系也可以用我们的模型很好地拟合。此外，一个弱的正相关性之间的变化幅度和黑洞质量的存在，定性与最近的观测。
2016-06-24 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
A possible close supermassive black-hole binary in a quasar with optical periodicity
长期以来，类星体一直被认为是所有波长的可变源。它们的光学可变性是随机的，可能是由于各种物理机制，并且在阻尼随机游走模型方面在统计学上得到了很好的描述。最近收集的大量天文时间序列的流量测量（光变曲线）提供了新的数据集，系统的探索类星体的变化。在这里，我们报告检测到一个强大的，平滑的周期信号的光学变化的类星体PG 1302-102的平均观测周期为1,884 $\pm$ 88天。它是在对247，000个已知的、光谱证实的类星体的光变曲线数据集进行周期性变化研究时发现的，其时间基线为$\sim9$年。虽然对这一现象的解释仍然不确定，但最合理的机制涉及两个超大质量黑洞的二元系统，它们之间的距离为秒差距。这样的系统是星系合并的预期结果，可以对星系形成和演化的模型提供重要的限制。
2015-01-07 astro-ph.GA astro-ph.HE
Reliable Identification of Binary Supermassive Black Holes from Rubin Observatory Time-Domain Monitoring
本研究预测鲁宾天文台LSST巡天中双超大质量黑洞的可探测性，通过正弦拟合模拟光变曲线，发现周期相位可恢复但振幅易高估，亮类星体假阳性率高，为多信使表征提供低成本方法。
2023-11-17 astro-ph.GA astro-ph.HE
Measuring the Innermost Stable Circular Orbits of Supermassive Black Holes
本文提出了一种测量超大质量黑洞的倾斜角（i）、最内层稳定圆轨道（ISCO）和自旋的新方法--g分布法。g-分布方法使用的相对论铁线的能量变化的测量所发射的吸积盘的超大质量黑洞由于微透镜的恒星在前景星系相对于g-分布的变化预测从微透镜焦散计算。我们将该方法应用于引力透镜类星体RX J1131-1231（z_s=0.658，z_l=0.295），QJ 0158-4325（z_s=1.294，z_l=0.317）和SDSS 1004+4112（z_s=1.734，z_l=0.68）。对于RX J1131-1231，我们的初步结果表明，r_ISCO<8.5引力半径（r_g），i > 76度。我们检测到两个移动Fe线，在几个观察，在我们的数值模拟焦散交叉预测。目前RX J1131-1231的Δ E分布是稀疏采样的，但对RX J1131-1231和其他透镜类星体的进一步X射线监测将提供对遥远类星体的黑洞的倾斜角、ISCO半径和自旋的改进约束。
2017-02-01 astro-ph.HE
Fast variability of gamma-ray emission from supermassive black hole binary OJ 287
我们报告的发现快速变化的伽玛射线耀斑从耀变体OJ 287。这个耀变体被认为是由超大质量黑洞组成的双星系统提供动力的。观测到的变率时间尺度T_var < 3-10 hr比质量较大（1.8 × 10^10太阳质量）的黑洞的光穿越时间短得多，与质量较小（1.3 × 10^8太阳质量）的黑洞的光穿越时间相当。这表明γ射线辐射是由质量较小的黑洞喷出的相对论性喷流产生的。在快变耀斑期间探测到能量超过10 GeV的伽马射线，将喷流的多普勒因子限制为大于4。研究相对论性喷流发射的轨道调制的可能性使OJ 287成为研究黑洞形成喷流机制的独特实验室，特别是研究喷流参数对黑洞吸积和喷流膨胀的介质参数变化的响应。
2010-11-18 astro-ph.HE
Long-Timlescale X-ray Variability of BAL and Mini-BAL Quasars
我们研究了静止框架$\approx$ 0.1-5年X射线可变性的无偏和均匀选择的24个BAL和35个迷你BAL类星体的样本，使其成为用于研究这种可变性的最大代表性样本。我们发现，这些类星体的X射线变化幅度的分布在统计上类似于非BAL，射电宁静（典型）类星体。
2020-09-28 astro-ph.GA astro-ph.HE
A Population of Short-Period Variable Quasars from PTF as Supermassive Black Hole Binary Candidates
由于频繁的星系合并，亚秒差距的超大质量黑洞双星（SMBHB）在星系核中是很常见的。流体动力学模拟的circumbinary光盘预测强周期调制的质量吸积率的时间尺度可比的轨道周期的二进制。结果，SMBHB可以通过其亮度的周期性调制来识别。我们在Palomar Transient Factory（PTF）的光度数据库中对35，383个光谱确认的类星体样本进行了周期性变化的统计搜索。我们分析了Lomb-Scargle周期图，并通过将每个类星体的变异性建模为阻尼随机游走（DRW）来评估我们发现的意义。我们发现了50个类星体，它们的周期性超过了DRW模型，通常只有几百天的短周期。我们发现其中33个在重新分析其周期图后仍然显着，包括来自中间PTF和卡塔利娜实时瞬态调查（CRTS）的额外光学数据。假设观测到的周期对应于SMBHB的红移轨道周期，我们得出结论，我们的研究结果与不等质量SMBHB的种群一致，典型的质量比低至q = M2/M1 ~ 0.01。
2016-07-27 astro-ph.GA astro-ph.HE
Constraints on the temperature inhomogeneity in quasar accretion discs from the ultraviolet-optical spectral variability
类星体紫外光变的物理机制虽然有着悠久的观测历史，但人们对紫外光变的物理机制还没有很好的理解。最近，Dexter和Agol提出了一个类星体紫外光变率模型，该模型假设类星体吸积盘中存在大的局部温度波动。这种非均匀吸积盘模型不仅能描述单波段的光变幅度，而且能描述微透镜的大小约束和类星体的复合光谱形状。利用Sloan数字巡天（SDSS）Stripe 82区域近9000个类星体的五波段多历元光变曲线，研究了类星体紫外光谱变化对非均匀吸积盘模型的影响。通过比较SDSS类星体光变曲线和模拟光变曲线的两波段星等-星等图的内禀散射$σ_{\text{int}}$的值，我们发现Dexter & Agol的非均匀吸积盘模型不能解释SDSS类星体光变曲线中经常观察到的紧密的带间关联。这一结果使我们得出结论，在吸积盘的局部温度波动不是类星体的几年的紫外-光学变化的主要驱动力，因此，假设类星体吸积盘有大的局部温度波动是不可取的紫外-光学光谱变化的观点。
2015-02-27 astro-ph.GA astro-ph.HE
Revealing the Accretion Physics of Supermassive Black Holes at Redshift z~7 with Chandra and Infrared Observations
类星体的X射线辐射已经被探测到达到了红移$z=7.5$，尽管仅限于$z=7.5$的少数天体。在这项工作中，我们提出了新的钱德拉观测$z>6.5$类星体。通过结合钱德拉对另外6个$z>6.5$类星体的观测，我们对这些最早的吸积超大质量黑洞（SMBH）的X射线性质进行了系统的分析。利用红外和亚毫米波观测，我们测量了这些类星体的黑洞质量、辐射热光度（$L_{\rm bol}$）、爱丁顿比（$λ_{\rm Edd}$）、发射线性质和红外光度（$L_{\rm IR}$）。相关性分析表明，X射线辐射热校正（将X射线光度转换为辐射热光度的因子）随$L_{\rm bol}$的增加而减小，紫外/光-X射线比$α_{\rm ox}$与$L_{\rm 2500}$有很强的相关性，与$λ_{\rm Edd}$和CIV发射线蓝移有中等程度的相关性。这些相关性与在低PDMATHAMT类星体中发现的一致，表明类星体吸积物理学不随红移而演化。我们还发现，在这些明亮的遥远类星体中，$L_{\rm IR}$与$L_{\rm 2-10 keV}$不相关，这表明这些早期明亮类星体中SMBH增长率与其宿主星系增长率的比值不同于本地星系。对X射线探测到的$z>6.5$类星体的联合光谱分析得出平均X射线光子指数为$ Γ=2.32^{+0.31}_{-0.30}$，比低$z$类星体的指数更陡。通过与$Γ-λ_{\rm Edd}$…
2020-11-25 astro-ph.GA astro-ph.HE
Evolution of quasar stochastic variability along its main sequence
我们探讨了SDSS条纹82类星体沿类星体主序列的时间变化（在光学$g$波段和数周至数年的时间尺度上）的演化。我们使用$0.5\leq z \leq 0.89$中的$1004$类星体的母样本进行统计研究，然后从母样本中制作子样本：具有相似光度的$246$类星体的子样本，以及具有相似Rfe的$399$类星体的子样本（即，$4435$ -$4685\ \mathrmÅ$内Fe Ⅱ的等效宽度与\Hbeta的等效宽度之比）。我们发现变化幅度随光度（$L_{\mathrm{bol}}$）而减小。变异幅度和Rfe之间的反相关性较弱，但具有统计学意义。特征时间尺度$τ$主要与类星体的光度相关，对Rfe的依赖性在统计上不显著。在控制亮度和Rfe后，高和低FWHM样品具有相似的结构函数。这些结果支持了Rfe受爱丁顿比控制和Hbeta的半高宽主要由取向决定的理论框架。然后，我们提供了新的经验关系的变异参数和类星体的性质（即，亮度和Rfe）。我们的新关系与类星体的变化是由吸积盘中的热涨落驱动的假设是一致的，$τ$似乎对应于热时标。从我们的新关系，我们发现，短期的变化是最敏感的$L_{\mathrm{bol}}$。在此基础上，我们提出类星体的短期（几个月）光变可能是一种新型的“标准烛光”，可以用来探测宇宙学。
2018-09-15 astro-ph.GA astro-ph.HE
The correlations between optical variability and physical parameters of quasars in SDSS Stripe 82
我们研究了SDSS Stripe 82中7658个类星体的光学变化。利用每个类星体样本较大、数据点相对较多的特点，我们估算了类星体的光变幅度，并将样本分别划分为红移、静止坐标系波长、黑洞质量、爱丁顿比和辐射光度等小区间，研究了光变与这些参数之间的关系.射电宁静类星体的光变幅度几乎不显示宇宙演化，而射电强类星体的光变幅度与红移有微弱的反相关。此外，可变性随着光度或爱丁顿比的减小而增加。然而，光变率与黑洞质量之间的关系是不确定的;当排除爱丁顿比的影响时，光变率与黑洞质量之间的关系是负的，而当排除光度的影响时，光变率与黑洞质量之间的关系是正的。射电强类星体和射电静类星体的内部变化幅度分布是不同的。射电强和射电静类星体都表现出更亮时更蓝的色差。假设类星体的光变是由吸积率的变化引起的，Shakura-Sunyaev盘模型可以再现观测到的光变与静止坐标系波长、光度和爱丁顿比的相关趋势，支持吸积率的变化在产生观测到的光变中起着重要作用。然而，预测的变率与黑洞质量之间的正相关性似乎与在爱丁顿比的小箱中观察到的它们之间的负相关性不一致，这表明在修改简单的吸积盘模型时可能仍需要考虑其他物理机制。
2012-09-04 astro-ph.CO astro-ph.HE
A probable Milli-Parsec Supermassive Binary Black Hole in the Nearest Quasar Mrk 231
超大质量双黑洞是星系合并的必然产物，预计存在于许多类星体的核心。在过去的几十年里，人们一直在努力寻找类星体中的BBH，然而，BBH的观测证据仍然是难以捉摸和模糊的，这是难以调和的理论期望。在本文中，我们表明，Mrk 231的独特的光-紫外光谱可以很好地解释为从吸积流发射到一个BBH上，半长轴为~ 590 AU，轨道周期为~1.2年。平坦的光学和紫外连续谱主要分别从环绕双星盘和次级黑洞（BH）周围的迷你盘发射，在波长λ ~ 4000-2500埃处观测到的急剧下降和通量亏损是由于次级BH在环绕双星盘内迁移而打开的间隙（或洞）。如果得到未来观测的证实，这个BBH将提供一个独特的实验室来研究BBH和其上的吸积流之间的相互作用。我们的研究结果也展示了一种新的方法，找到亚秒差距尺度的BBH通过搜索类星体的光谱之间的光-紫外连续的赤字。
2015-09-08 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Deep modeling of quasar variability
类星体长期以来一直被认为是内变源，但时间光学/紫外光变率的物理机制仍然没有得到很好的理解。我们提出了一种新的非参数方法建模和预测的光学变化的类星体利用自动编码器神经网络洞察到的基本过程。自动编码器使用卡塔利娜实时瞬变测量获得的约15，000个十年长的类星体光变曲线进行训练，这些光变曲线是从宿主星系中选择的，其通量污染可以忽略不计。自动编码器对类星体通量随时间变化的预测性能优于阻尼随机游走过程。我们发现一个时间上的不对称性的光学可变性和一个新的关系-幅度的可变性不对称性降低光度和/或黑洞质量的增加-建议与自动编码功能的帮助。的变化不对称的特征是一致的，从自组织磁盘不稳定性模型，预测的变化不对称的大小随着吸积盘中的扩散质量流入质量的比例增加而减小。
2020-03-02 astro-ph.GA astro-ph.HE
Optical variability of quasars: a damped random walk
阻尼随机游走是一种随机过程，由指数协方差矩阵定义，其在短时间尺度上表现为随机游走，并在长时间尺度上渐近地实现有限的变异幅度。在过去的几年里，它已经被证明，主要但不完全使用SDSS数据，阻尼随机游走模型提供了一个令人满意的统计描述观测到的类星体在光波长范围内的变化，从5天到2000天的休息帧时标。最佳拟合的特征时间尺度和渐近变率幅度尺度与光度，黑洞质量和静止波长，并出现独立的红移。除了提供对类星体可变性物理学的深入了解外，最佳拟合模型参数还可用于在具有足够的长期多历元数据的成像调查中有效地将类星体与恒星分离，例如LSST所预期的。
2013-12-13 astro-ph.GA astro-ph.HE
Constraining Sub-Parsec Binary Supermassive Black Holes in Quasars with Multi-Epoch Spectroscopy. III. Candidates from Continued Radial Velocity Tests
类星体的宽发射线显示时间，整体径向速度（RV）的位移已被提出作为候选人的亚秒差距（sub-pc），二进制超大质量黑洞（BSBHs）。我们确定了一个样本的16个BSBH候选人的基础上两个历元光谱之间的52个类星体的显着RV移位在几个休息帧年。候选人显示出独立从两条宽线（H $β$和H $α$或Mg ${\rm \,II}$）测量的一致速度变化，宽线轮廓没有显着变化。在本系列的第三篇论文中，我们为继续RV测试的16个候选者中的12个提供了进一步的第三和第四历元光谱学，在类星体的静止框架中跨越$\sim$ 5- 15年。用[O ${\rm\,III}]\,λ5007$]校准宽H $β$的交叉相关分析表明，12个类星体中有5个仍然是BSBH候选者。它们显示宽的H $β$ RV曲线，与双轨道运动一致，宽线轮廓无显著变化。它们的宽H $α$（或Mg ${\rm \,II}$）线显示RV位移与宽H $β$中观察到的一致或小于宽H $β$中观察到的RV位移。RV位移可以用轨道周期为$\sim$ 40- 130 yr的$\sim$ 0.05- 0.1 pc BSBH解释，假设质量比为0.5- 2，轨道为圆形。然而，参数并没有很好地约束给定的几个历元，采样只有一小部分的假设的双轨道周期。在所有SDSS类星体中，亚pc BSBH的视出现率为$\lesssim$ 13 $\pm$ 5%，在有和没有单历元宽…
2018-10-26 astro-ph.GA 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
Toward the unambiguous identification of supermassive binary black holes through Bayesian inference
轨道间距在秒差距以下的超大质量双黑洞还没有被发现，blazar OJ~287可能是个例外。在全球范围内使用脉冲星定时阵列从超大质量双星中寻找纳赫兹引力波的同时，电磁测量报告了越来越多的候选样本，特别是寻找类星体光学光变曲线的周期性变化。然而，周期性搜索是容易误报的类星体红噪声和准周期振荡的吸积盘的一个单一的超大质量黑洞-特别是当数据跨度小于几个信号周期。提出了一种在红噪声背景下检测类星体周期性的贝叶斯方法。我们将这种方法应用于二进制候选人PG 1302 $-$ 102，并表明，a）有非常强的支持（贝叶斯因子$>10^6$）的准周期性，和b）的数据稍微有利于准周期振荡的正弦信号，我们解释为适度的证据对二进制黑洞假设。我们还发现，流行的阻尼随机游走红噪声模型是不利的，超过99.9%的可信度。最后，我们概述了未来的工作，可能使明确识别超大质量双黑洞。
2020-08-04 astro-ph.HE astro-ph.IM
Discovery of Quasar Variability and Early Accretion Disk Signatures at Cosmic Dawn
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Columbia University（哥伦比亚大学）；Flatiron Institute（平顿研究所）；University of Portsmouth（朴茨茅斯大学）；University of Arizona（亚利桑那大学）；University of Michigan（密歇根大学）
研究通过多波段红外和X射线变异性探测早期类星体，揭示了吸积盘的几何结构，为理解早期超大质量黑洞生长提供观测约束。
2026-05-01 astro-ph.GA astro-ph.HE
Black Hole Mass Estimates and Rapid Growth of Supermassive Black Holes in Luminous $z \sim$ 3.5 Quasars
利用Palomar Hale 200英寸望远镜和大双筒望远镜对32个含$3.2<z<3.9$的发光类星体的H $β \lambda4861$和Mg II $\lambda2798$谱线进行了新的近红外观测。我们发现MgII半峰全宽（FWHM）与H $β$ FWHM有很好的相关性，证实了它在黑洞质量估计中是H $β$ FWHM的一个很好的替代品。5100 nm处的连续发光度与3000 nm处的连续发光度以及宽发射线发光度（H $β$和MgII）相关。通过对H $β$和Mg II谱线同时进行近红外光谱分析，排除了通量变化的影响，我们能够评估基于Mg II谱线估算高红移类星体黑洞质量的可靠性。利用基于H $β$线的可靠的黑洞质量和爱丁顿比估计，我们发现我们样本中的$z\sim3.5$类星体具有黑洞质量$1.90\times10^{9} M_{\odot} \lesssim M_{\rm BH} \lesssim 1.37\times10^{10} M_{\odot}$，中值为$\sim 5.14\times10^{9} M_{\odot}$，并且以0.30和3.05之间的爱丁顿比吸积，中值为$\sim1.12$。假设占空比为1，种子黑洞质量为$10^{4} M_{\odot}$，我们表明，在这个样本中的$z\sim3.5$类星体可以增长到其估计的黑洞质量在宇宙的年龄在其红移。
2014-12-08 astro-ph.GA 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
The frequency of extreme X-ray variability of radio-quiet quasars
我们分析了1598偶然钱德拉X射线观测462无线电安静的类星体，以限制极端振幅X射线变化的频率，是固有的类星体日冕和最里面的吸积流。在这次调查中的类星体都是光谱证实的，光学明亮（$m_i \leq$ 20.2），在它们的光学/紫外光谱中不包含可识别的宽吸收线。该样本包括跨越$z \approx$ 0.1 - 4的类星体和探测器X射线可变性，时间尺度高达$\approx$ 12个静止帧年。每个类星体的观测的每一个历元之间的变化幅度计算，并作为时间尺度和光度的函数进行分析。在所有时间尺度上的变化幅度的尾重分布表明，极端的X射线变化是由一个额外的物理机制驱动的，而不仅仅是典型的随机波动的日冕发射。类似地，低光度类星体的极端X射线变化似乎是由额外的物理机制驱动的，而高光度类星体似乎更符合随机波动。对于不同的时间尺度和光度，量化了X射线变化事件可以被认为是极端的幅度。极端的X射线变化在长时间尺度（$Δt \gtrsim$ 300天）比在短时间尺度更频繁地发生，并且在类似的时间尺度上，低光度类星体比高光度类星体更频繁地发生。二项式分析表明，极端的内在X射线变化是罕见的，最大发生率<2.4%的观察。最后，我们提出了X射线可变性和基本的光发射线的性质的档案类星体，已被新发现的极端X射线可变性。
2020-08-28 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Measuring Quasar Variability with Pan-STARRS1 and SDSS
我们使用全景巡天望远镜和快速响应系统1巡天（Pan-STARRS 1或PS1）和斯隆数字巡天（SDSS）测量类星体的变化，并建立了一种通过10，000平方度巡天中的变化来选择类星体的方法。我们使用了100，000个光谱证实的类星体，这些类星体在PS1和SDSS中都得到了很好的测量，并利用了将SDSS测量和PS1测量分开的十年时间尺度。幂律模型很好地拟合了整个测试时间范围（0.01至10年）的数据。目前PS1-SDSS数据集的可变性可以有效地区分类星体和非变化物体。它提高了灰色类星体颜色切割的纯度从4.1%到48%，同时保持67%的完整性。在没有u波段的数据集中，以及在光光度选择效率不高的红移范围内，变率将非常有效地找到类星体。我们发现，类星体的静止框架系综变率（以δ星等的均方根来衡量）符合V（z，L，t）= A0（1 + z）^0.37（L/L0）^-0.16（t/1yr）^0.246，其中L0 = 10^46尔格^-1，A0 = 0.190、0.162、0.147或0.141，rP1、iP1或zP1滤波器。我们还对所有四个滤波器进行拟合，并获得作为z、L和λ函数的中位变异性：V（z，L，lambda，t）= 0.079（1 + z）^0.15（L/L0）^-0.2（lambda/1000 nm）^-0.44（t/1yr）^0.246。
2014-07-02 astro-ph.HE astro-ph.IM
The Sloan Digital Sky Survey Reverberation Mapping Project: the CIV Blueshift, Its Variability, and Its Dependence Upon Quasar Properties
我们使用多历元光谱的362个类星体从斯隆数字巡天混响映射项目调查的依赖性的蓝移的CIV相对于镁II类星体的属性。我们确认，高蓝移源往往具有低CIV等效宽度（EW），和低EW源跨越范围的蓝移。其他高电离线，如HeII，也显示出类似的蓝移特性。CIV与MgII的线宽之比（测量为半峰全宽和速度色散）随着蓝移而增加。类星体的可变性可能会增强CIV蓝移和类星体性质之间的联系（例如，EW）。MgII线中心的可变性（即，平分累积线通量的波长）随着蓝移而增加。相反，CIV线中心在极端蓝移处显示出较弱的变异性。具有高蓝移CIV谱线的类星体，在控制EW、光度和红移的情况下，倾向于具有较少的可变连续辐射。我们的研究结果支持的情况下，高蓝移源往往有大的爱丁顿比。
2018-01-16 astro-ph.GA astro-ph.HE
The Relation between X-ray and Ultraviolet Variability of Quasars
活动星系核中的X射线和紫外/光学变率之间的关系已经在许多单独的源中被探索过，但是还缺乏大样本的研究。通过将XMM-牛顿偶然发现的X射线和紫外源星表与SDSS类星体进行匹配，我们建立了一个包含525个类星体的802个历元对的样本，这些样本在logFx-logFuv空间中表现出明显的变化。在校正光度噪声的影响后，我们发现35.6 \pm 2.1%的历元对显示出X射线和UV之间的异步变化（在一个波段变亮，但在另一个波段变暗）。这表明仅在28.8 \pm 4.2%的历元对中，X射线和UV变异性是内在协调的。光变的同步性与类星体的物理参数和历元对的时滞无关，只是光变越强，同步性越强。同步和异步可变性之间的切换也出现在单个源中。协调性差显然与活动星系核变率的X射线后处理模型和吸积率变化模型相矛盾。观测到的X射线变化幅度与UV变化幅度的比值范围很宽，峰值约为2。占主导地位的比例似乎太小，归因于X射线后处理，吸积率变化太大。活动星系核中X射线和紫外/光学变化的非均匀盘模型是由观测到的X射线和紫外变化之间的随机关系所支持的。
2022-04-14 astro-ph.GA astro-ph.HE
Exploring Quasar Variability With ZTF at 0<z<3: A Universal Relation with Eddington Ratio
基于915个SDSS-V AQMES类星体和ZTF六年光变曲线，本文发现变率振幅与爱丁顿比存在跨红移的稳健反相关，并提出几乎无红移依赖的普适关系。
2025-05-14 astro-ph.GA astro-ph.HE
Effects of spin on constraining the seeds and growth of $\gtrsim 10^9M_\odot$ supermassive black holes in $z>6.5$ Quasars
在红移为$z>6$的$\gtrsim10^9M_\odot$超大质量黑洞（SMBHs）的存在提出了这样的SMBHs如何在宇宙时间（$<1$ \，Gyr）内从小种子黑洞成长的问题。在这封信中，我们使用的$14$类星体在$z>6.5$的质量估计，以限制它们的种子和早期的增长，通过自洽考虑的自旋演化和超爱丁顿吸积的可能性。我们发现自旋在早期SMBH的生长中起着重要的作用，并且对种子质量和超爱丁顿吸积分数的约束强烈地依赖于假设的吸积历史。如果吸积与单个（或少量）事件相干，导致大部分吸积时间的高自旋，那么SMBH增长相对缓慢;如果吸积是混沌的，有许多事件，并且在每个事件中，总吸积质量远小于SMBH质量，导致中等/低自旋，那么增长相对较快。对种子质量和超爱丁顿吸积分数的约束是退化的。如果种子质量不是$\gg10^{5}M_\odot$，则需要超爱丁顿吸积的显著分数（对于$10^3-10^4 M_\odot$种子，线性尺度中的$\gtrsim0.1\%-1\%$但对数尺度中的$\sim 3-4$ dex），并且如果吸积是混沌的，则适度放宽对高种子质量和/或超爱丁顿吸积分数的要求。
2020-11-17 astro-ph.GA astro-ph.HE
Possible Evolution of Supermassive Black Holes from FRI quasars
我们探讨的问题，快速建设的黑洞质量在早期宇宙采用不断增长的黑洞质量为基础的测定，在最近的理论工作中预测的黑洞吸积和喷流的形成。尽管简化，甚至是人为的假设吸积和合并，我们确定了一个有趣的低概率通道的增长10亿太阳质量的黑洞在数亿年的大爆炸没有呼吁超级爱丁顿吸积。这一结果是更加引人注目的承认这个通道和最终产品之间的连接，涉及活跃的星系与FRI无线电形态，但较弱的喷气功率在轻度次爱丁顿吸积制度。虽然FRI类星体已经被证明占据了一个小区域的可用参数空间的黑洞反馈的范例，我们进一步表明，观测缺乏FRI类星体也与他们的连接到最大的黑洞增长由于这两个FRI高红移和相对薄弱。我们的研究结果也使我们能够在高红移下构造活动星系核的光度函数，这与最近的研究结果一致。简而言之，我们在活动星系核的一个特定家族的无法解释的缺乏和超大质量黑洞的快速增长之间建立了联系，这是活动星系核物理学的两个迄今为止似乎无关的方面。
2016-05-16 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Correlation between Optical and UV Variability of Quasars
类星体在多个波长上的变化是探测活动星系核物理条件的一个有用的工具。特别是，可变的吸积率，不稳定性，并在吸积盘的超大质量黑洞（SMBH）的混响效应预计将产生相关的紫外和光学波段的通量变化。最近的研究进一步指出，双类星体应该表现出强烈相关的紫外和光学周期。强的紫外光相关性确实已经在大约30个具有良好采样光变曲线的类星体的小样本中建立起来，并扩展了以前在光学波段内发现的“更蓝更亮”的趋势。在这里，我们进一步测试类星体的变化的性质，通过检查大样本的1,315个明亮的类星体重叠的UV和光学光变曲线的银河演化探测器（GALEX）和卡塔利娜实时瞬态巡天（CRTS），分别检查的重叠帧的UV-光学相关性。我们发现，强相关性存在于这个更大的样本，但我们排除了，在约95%的置信度，简单的假设，即所有类星体的内在紫外和光学变化是完全相关的。因此，我们的研究结果意味着存在的物理机制，可以产生不相关的光学和紫外通量的变化。
2020-01-09 astro-ph.GA astro-ph.HE
The Long-Term X-Ray Variability of Broad Absorption Line Quasars
分析了11个宽吸收线（BAL）类星体的长期（静止坐标系3-30年）X射线变率，主要是为了约束被认为在BAL风发射中起关键作用的X射线吸收屏蔽气体的变化特性。我们的BAL类星体样本覆盖了多个X射线天文台，包括Chandra，XMM-Newton，BeppoSAX，ASCA，ROSAT和Einstein;每个源有3-11个观测结果。对于11个源中的7个，我们已经获得并分析了适合于寻找任何强X射线变化的新的钱德拉观测。我们发现三个来源（PG 1001+054、PG 1004+130和PG 2112+059）的X射线变异性非常显著。对于PG 1001+054、PG 1004+130和PG 2112+059，观察到的2-8 keV变异性的最大幅度分别是$3.8\pm 1.3$、$1.5\pm 0.2$和$9.9\pm 2.3$的因子，这些源在低至5.8、1.4和0.5年的静息帧时间尺度上显示出可检测的变异性。对于PG 1004+130和PG 2112+059，我们还发现与通量变化相关的显著X射线光谱变化。考虑到我们的样本作为一个整体，我们没有发现BAL类星体表现出特殊的长期X射线的变化相比，类星体人口一般。我们没有找到证据的共同强烈的变化，由于物理重排或吸积盘旋转的保护气体，虽然发现了一些变化，这对建模观察到的紫外线BAL变异的影响。最后，我们报告的X射线探测的高度偏振和充分研究的BAL类星…
2013-05-20 astro-ph.CO astro-ph.HE
Evidence for a milliparsec-separation Supermassive Binary Black Hole with quasar microlensing
我们报告了引力透镜类星体QJ 0158 - 4325的15年光学光变曲线的周期性振荡。在2003年至2010年期间，类星体的微弱透镜图像经历了高放大率微透镜事件，信号得到增强。我们测量$P_{o}=172.6\pm0.9$天的周期。我们探索四种情况来解释周期性的起源：1-高放大率微透镜事件是由于透镜星系中的双星，2-QJ 0158 - 4325包含一个大质量的双黑洞系统，处于合并前的最后动力学阶段，3-类星体吸积盘包含围绕黑洞的开普勒运动的明亮不均匀性，（4）吸积盘处于进动状态。在这四种情况下，只有一个超大质量的双黑洞可以解释这两个短的观测周期和信号的振幅，通过振荡的吸积盘朝向和远离高放大率区域的微透镜焦散。短的测量周期意味着轨道的半长轴是$\sim10^{-3}$ pc，合并的时间尺度是$t_{coal}\sim1000$年，假设轨道的衰变完全由引力波的发射提供动力。观测到一个如此接近合并的系统的可能性表明，要么是超大质量黑洞双星的数量比预测的要多得多，要么更有可能是其他机制显著增加了合并的时间尺度。二元黑洞假说的三个检验包括：i）在任一图像中的任何未来微透镜事件期间光度监测中的振荡的重现，ii）多普勒频移的光谱检测（最高0.01 $c$），以及iii）通过脉冲星定时阵列实验探测引力波，例如SKA，其将具有探测$\sim$ 100纳赫兹发射的灵敏度。
2022-12-07 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Intranight optical variability of radio-loud broad absorption line quasars
本文介绍了对10个射电响度参数R大于100、星等g_i < 19的极射电响宽吸收线类星体（RL-BALQSO）的光学光度监测结果。在大约3.5-6.5小时的观测运行中，我们发现我们的10个射电大声BALQSO中的一个的INOV占空比为5.1%，而在包括可能的变量情况下，发现了35.1%的更高占空比;这与射电安静宽吸收线类星体（RQ-BALQSO）的占空比非常相似。在BALQSO的无线电大声子类中，这种明显变化百分比的低占空比可以在BALs流出可能来自于从射流轴线或可能更接近盘平面的各种视角的前提下理解。
2012-11-20 astro-ph.CO astro-ph.HE
Chandra Observations of Candidate Sub-Parsec Binary Supermassive Black Holes
我们目前的钱德拉X射线观测的7个类星体，被确定为候选亚秒差距的二元超大质量黑洞（SMBH）系统在卡特琳娜实时瞬态巡天（CRTS）的光学光变曲线的表观周期性的基础上进行分析。模拟预测紧密分离吸积SMBH二进制将有不同的X射线光谱比单吸积SMBH，包括硬或软的X射线光谱，波纹状的配置文件中的Fe K- $α$线，和不同的峰值，由于分离的吸积盘成一个circumbinary磁盘和迷你磁盘周围的每个SMBH的频谱。我们获得了Chandra观测结果来测试这些模型并评估这些类星体是否可能包含二元SMBH。相反，我们发现类星体的光谱都很好地符合简单的吸收功率定律模型，与休息帧2-10千电子伏的光子指数，$Γ$，和X射线光功率斜率，$α_{\rm OX}$，从更大的类星体人口无法区分。这可能表明这七个类星体不是真正的亚秒差距二进制SMBH系统，或者它可能只是反映了我们的样本量太小，无法鲁棒地检测到任何差异。或者，X射线光谱的变化可能只在比钱德拉探测到的能量更高的能量下才明显。根据现有的模型和现有数据，无法得出确切的结论。这些观测结果将有助于激发和指导进一步的工作，对理论模型的二进制SMBH系统，如建模系统与较薄的吸积盘和较大的二进制分离。
2020-09-12 astro-ph.GA astro-ph.HE
SDSS J0159+0105: A Radio-Quiet Quasar with a Centi-Parsec Supermassive Black Hole Binary Candidate
我们在射电宁静类星体SDSS J 0159 +0105中发现了一个候选的百分秒差距超大质量黑洞双星（SMBHB），其质量z=0.217。利用改进的Lomb-scargle码GLSdeDRW和自相关分析ACF，我们从该类星体的Catalina V波段8.1年光变曲线中检测到了两个显著的（P>99%）周期信号，分别位于~741天和~1500天。根据最近的数值模拟，周期比接近1：2，是质量比为0.05<q<0.8的黑洞双星系统的典型特征。SDSS J 0159 +0105有两个相隔约10年的SDSS光谱观测。两个时期之间的宽H-β分布有显着变化，这可以解释为由上述迷你盘照亮的双星系统周围的单个宽线区域（BLR），或者从环双星盘流向其中一个SMBH的气流。根据单BLR假设和轨道周期t_orb ~1500天，我们估计了M_SMBHB的总维里质量~ 1.3 × 10^8 M_sun，BLR的平均距离~0.04pc（~50光日，+/-0.3 dex不确定度），SMBHB分离度d=（0.01 pc）M_{8,tot} ^{1/3}（T_rest/3.3 yr）^{2/3} ~ 0.013 pc（15光日）。基于分析工作，假设的环联星盘的内半径为2d = 0.026 pc（30光日）。SDSS J 0159 +0105也显示出异常的光谱能量分布。SDSS J 0159 +0105的独特性质与它是百分…
2016-05-18 astro-ph.CO astro-ph.HE
Evidence for heavy seed origin of early supermassive black holes from a z~10 X-ray quasar
研究借助Chandra数据在z≈10.3透镜星系中发现超大质量黑洞，其质量与宿主恒星质量相当，为早期黑洞起源于重种子提供观测证据。
2023-09-25 astro-ph.GA astro-ph.HE
ALMA Observations Show Major Mergers Among the Host Galaxies of Fast-growing, High-redshift Supermassive Black Holes
我们提供了一个z~4.8的六个发光类星体样本的ALMA波段7的新数据，这些类星体由快速增长的超大质量黑洞（SMBH）提供动力，这些黑洞具有相当一致的性质：典型的吸积速率和黑洞质量为L/L_Edd~0.7和M_BH~10^9 M_sol。我们的样本包括三个“FIR亮”源和三个“FIR暗”源，前者在以前的Herschel/SPIRE观测中被单独探测到，其恒星形成速率大于1000 M_sol/yr，后者的Herschel叠加分析表明其典型的SFR约为400 M_sol/yr。在ALMA数据中清晰地探测到了所有六个类星体宿主中的尘埃星际介质，并在~ 2kpc尺度上分辨出了连续谱（λ_rest ~150 μ m）和[C II]157.74 μ m谱线发射。连续辐射与Herschel数据的预期非常一致，证实了类星体宿主中强烈的SF活动。重要的是，我们探测到三个源的伴亚毫米星系（SMG）-一个FIR明亮和两个FIR微弱，与类星体宿主相隔约14-45 kpc和<450 km/s。基于[C II]的相互作用SMG的动力学质量估计在类星体宿主质量的~3倍之内，而连续辐射意味着SFR（类星体）~（2-11）xSFR（SMG）。因此，我们的ALMA数据清楚地支持了这样一种观点，即重大合并是SMBH早期快速增长的重要驱动力。然而，并非所有的高SFR类星体宿主都伴随着相互作用的SMG和ALMA观察到的气体运动…
2017-02-06 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Disk-Jet Connection in Active Supermassive Black Holes in the Standard Accretion Disk Regime
我们利用SDSS-DR 7和NVSS星表研究了超大质量黑洞中的盘喷流联系。我们的样品包含7017个射电噪类星体，它们都在1.4~GHz和SDSS光谱上被探测到。利用这个射电噪类星体样本，我们研究了在标准吸积盘状态下喷流功率（$P_{\rm jet}$）、测热盘光度（$L_{\rm disk}$）和黑洞质量（$M_{\rm BH}$）之间的相关性。我们发现喷流功率与测辐射热盘光度之间存在$\log P_{\rm jet} = (0.96\pm0.012)\log L_{\rm disk} + (0.79 \pm 0.55)$关系。这表明，假设$0.1$的盘辐射效率意味着低黑洞自旋参数和/或低磁通量的射电响亮类星体的$η_{\rm jet}\simeq1.1_{-0.76}^{+2.6}\times10^{-2}$的喷流产生效率。但这也可能是由于吸积流的几何厚度对吸积效率的依赖性，而对于以盘爱丁顿比$0.01 \lesssim λ\lesssim 0.3$吸积的类星体，吸积流的几何厚度预计是小的。即使我们将盘辐射效率设置为0.3，这种低的射流产生效率也不会显著增加。我们还研究了$P_{\rm jet}$、$L_{\rm disk}$和$M_{\rm BH}$样品中的基本平面。在标准的吸积体系中，我们找不到一个具有统计意义的射电强类星体的基本面。
2017-04-01 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
The optical variability of SDSS quasars from multi-epoch spectroscopy: I. Results from 60 quasars with $\geq$ six-epoch spectra
从斯隆数字巡天（SDSS）中选取了60个具有至少6历元光谱观测的类星体样本，研究了它们的发射线和连续光谱光度在不同方面的变化。在2500 μ m处，发现样品的光变率和连续发光度之间存在很强的反相关性，这与以前的工作是一致的。在单个源中，我们发现一半的样本对象具有更亮时更蓝的趋势（BWB），而剩余的一半则表现出更亮时更红的趋势（RWB）。虽然RWB的机制尚不清楚，但不能完全排除由于视宁度变化而导致的宿主星系贡献的影响。正如光电离模型所预期的那样，在大多数单个光源以及整个样品中，宽发射线与连续发光度之间存在正相关关系。我们证实了鲍德温效应在大多数个别对象和整个样本，而一个负的鲍德温效应也被发现在几个类星体，这可能是至少部分（如果不是全部）由于宿主星系的污染。我们发现，在大多数类星体，以及整个样本的宽发射线的亮度和线宽之间的正相关性，这意味着一个更可变的线的基础比线的核心。
2014-07-11 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
287,872 Supermassive Black Holes Masses: Deep Learning Approaching Reverberation Mapping Accuracy
School of Computer Science, University of South China（南华大学计算机学院）；School of Mathematics and Physics, University of South China（南华大学数学物理学院）；Department of Physics E. Pancini, University Federico II（费德里科二世大学物理系）
通过深度学习方法，在光学光谱上训练出高精度模型，实现了对287872个超大质量黑洞质量的准确估计，精度远超传统方法。
2025-12-04 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.IM
