Dynamical formation signatures of black hole binaries in the first detected mergers by LIGO
恒星质量黑洞-黑洞双星的动力学形成一直是激光干涉引力波天文台（LIGO）的一个有希望的引力波源。质量分离、引力聚焦和多体动力学相互作用自然地增加了致密恒星系统中质量最大的黑洞之间的相互作用速率，最终导致它们合并。我们发现，动力学相互作用，特别是三体双星的形成，提高合并率的黑洞双星的总质量M_tot大致为~M_tot^beta，β>~ 4。我们发现，这种关系大多独立于初始质量函数，但确切的值取决于质量分离的程度。这种大质量黑洞双星的探测率只有通过LIGO对M_tot <~ 80太阳质量的大质量黑洞双星的更高灵敏度才能进一步提高。我们发现，对于幂律BH质量函数dN/dM ~ M^-α，α <~ 2，LIGO最有可能探测到质量是最大初始黑洞质量两倍且质量比接近1的黑洞双星。星团内黑洞的重复合并导致大约5%的合并被观察到是最大初始黑洞质量的2到3倍。利用这些关系，人们可以将观测到的分布反演为初始质量函数，并多次探测到合并的黑洞双星。
2016-06-29 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Intermediate Mass Ratio Black Hole Binaries: Numerical Relativity meets Perturbation Theory
我们研究了中等质量比区域0.01 < q < 0.1的黑洞双星，采用了一种新的技术，即利用非线性数值轨道和有效的微扰演化来计算大半径下的领先和非领先模式的波形。作为概念验证，我们计算q=1/10的波形。我们讨论了这些技术的应用LIGO/VIRGO数据分析和我们的技术可以扩展到产生精确的波形模板从一个适度的完全非线性数值模拟的可能性。
2010-01-13 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Busting Up Binaries: Encounters Between Compact Binaries and a Supermassive Black Hole
考虑到银河系中心附近的恒星密度，紧凑型双星和超大质量黑洞之间的近距离相遇是一个合理的发生。我们目前的结果从近1300万这样的遭遇的数值研究。与以前的研究相一致，我们证实，潮汐破坏的黑洞的二进制系统，组件的二进制保持绑定到孔的偏心率~ 0.97和circularizes显着的时候，它进入经典的LISA带。我们的研究结果还表明，人口的幸存双星值得关注。这些双星系统的内部轨道参数受到扰动，可能会产生有趣的观测结果。我们研究了生存参数空间的区域，并估计了相遇后轨道参数的分布。我们发现幸存的双星变硬，它们的离心率增加，从而加速了它们的合并，由于引力辐射发射，并增加了预测的合并率高达1%。
2015-01-26 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Evolutions of unequal mass, highly spinning black hole binaries
我们演化出一个二元黑洞系统，其质量比为$q=m_1/m_2=2/3$，自旋分别为$S^z_1/m_1^2=0.95$和$S^z_2/m_2^2=-0.95$，其中大黑洞的自旋与轨道角动量$L^z$反对齐，小黑洞的自旋与$L^z$对齐。这种配置被选择来测量非旋进双星的残余黑洞的最大反冲。我们发现残余黑洞的反冲速度为500 km/s，这是数值模拟所记录的最大值。残余质量、自旋和重力波形峰值亮度和频率也为源建模提供了参数空间中的有价值的点。
2017-11-22 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Impact of LIGO-Virgo black hole binaries on gravitational wave background searches
我们研究了LIGO-Virgo目前探测的黑洞二元种群对未来寻找原始引力波背景的影响。我们估计的前景所产生的二进制使用观察到的事件率和一个简单的建模的黑洞人口。我们从前景中减去单独可分辨的二进制，并利用Fisher分析来推导幂律信号的灵敏度曲线，包括这些天体物理前景。即使在乐观的假设下，我们发现未来实验的范围也会严重缩小。
2023-02-22 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Supermassive Black Hole Binaries: The Search Continues
引力束缚超大质量黑洞双星被认为是星系合并和宇宙大尺度结构生长的自然产物。然而，它们仍然难以观测，因此提出了一个问题，与这些系统相关的特征观测签名。在这次会议上，我讨论了目前的理论认识和观测搜索SBHB的最新进展和前景。
2014-06-19 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Efficient large-scale, targeted gravitational-wave probes of supermassive black-hole binaries
针对脉冲星计时阵列搜索超大质量黑洞双星计算成本高的问题，提出忽略脉冲星项的地球项近似方法，在提供类似参数约束的同时将搜索效率提升100倍以上。
2023-04-07 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Gravitational wave background from coalescence of black hole binaries population
这篇论文已经被作者撤回，因为它有重大修改。
2011-10-14 astro-ph.CO gr-qc
Prospects for probing gravitational waves from primordial black hole binaries
研究了未来引力波探测器在探测原始黑洞双星中的应用前景。我们表明，在广泛的质量范围从$10^{-5}M_\odot$到$10^7M_\odot$，未来的GW干涉仪提供了一个潜在的探测PBH丰度比任何现有的实验更敏感。特别是，我们发现，银河系PBH双星的质量低至$10^{-5}M_\odot$可以探测与ET，AEDGE和LISA通过搜索近单色连续GW信号。这样的搜索可以独立地测试PBH对OGLE观察到的超短微透镜事件的解释。我们还考虑了通过引力子-光子转换从小行星质量的PBH双星观测GW的可能性。
2021-10-13 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Coalescence of black hole--neutron star binaries
本文综述了黑洞-中子星双星并合的广义相对论研究现状。首先，综述了准平衡圆轨道黑洞-中子星双星的高精度计算，重点讨论了准平衡序列和质量脱落极限。其次，介绍了黑洞-中子星双星并合的数值相对论模拟的现状。我们总结了我们对合并过程，潮汐破裂及其判据，合并残余物和喷出物质的性质，引力波形和引力波谱的理解。我们还讨论了黑洞的电磁对应物--中子星合并。
2021-10-12 astro-ph.HE gr-qc
Spin and quadrupolar effects in the secular evolution of precessing compact binaries with black hole, neutron star, gravastar, or boson star components
讨论了偏心轨道上含有重力星、黑洞、中子星或玻色子星的进动双星。我们推导出长期的演化方程，第二后牛顿阶精度，领先的顺序自旋轨道，自旋自旋，和质量四极矩的贡献。新兴的封闭系统的一阶微分方程演化的极角和方位角的自旋和轨道角动量矢量与近星点角。世俗的动力是自主的。我们确认数值，长期的演变看起来像平滑的瞬时演变在时间尺度上的辐射反应是可以忽略不计的。自旋极角的长期演化和它们的方位角的差产生一个封闭的子系统。我们研究分析这个系统的特殊情况下，一个自旋占主导地位的其他和黑洞玻色子星双星的质量相等。在第一种情况下，当较大的自旋几乎与轨道共面时，复制较小自旋的已知大触发器。我们还发现了新的，四极诱导的触发器发生时，中子星与主导自旋有一个四极参数$w_1\approx 3$。最后，通过比较黑洞伴星是引力星、另一个黑洞和一个质量相同的玻色子星的情况，数值分析了自旋角的演化。我们发现，当伴星是一个黑洞时，触发器的振幅和周期都是最大的。在玻色子伴星的情况下，触发器的频率显着增加。此外，虽然在引力星和黑洞的情况下，摆动型的方位角演化发生，与组件的自旋周期性地相互超越，它们的序列是保守的，当同伴是玻色子星。
2022-10-01 gr-qc
Not all spins of black-hole binaries formed in clusters are isotropic and not all spins of black-hole binaries formed in isolation are aligned
Universitá degli Studi di Milano-Bicocca（米兰比可卡大学）；INFN, Sezione di Milano-Bicocca（意大利国家核物理研究所米兰-比可卡分部）
本文挑战了黑洞双星形成通道的自旋方向标准预期，提出了解析模型描述星团动力学形成与孤立形成的自旋分布，并考虑了并合后随机化及超新星踢速度的影响。
2026-09-29 astro-ph.HE gr-qc
Modeling the remnant mass, spin, and recoil from unequal-mass, precessing black-hole binaries: The Intermediate Mass Ratio Regime
我们重新建模的剩余黑洞的属性，导致合并的黑洞二进制的参数的函数。我们提供了一组经验公式的最终质量，自旋和反冲速度的最终黑洞的质量比和个别自旋的祖先的函数。为了确定这些公式的拟合系数，我们进行了一组128个新的数值演化的进动，不等质量的黑洞二进制文件，并适合由此产生的残余质量，自旋和反冲。为了降低分析的复杂性，我们选择了这样的配置，其中一个黑洞旋转，无量纲自旋α =0.8，相对于轨道角动量的角度不同，另一个不旋转。除了演化出具有不同自旋倾角的双星家族，我们还演化出质量比小至q=1/6的双星。我们使用由此产生的经验公式来预测的概率黑洞合并导致一个给定的反冲速度，总辐射引力能，和最终的黑洞自旋。
2016-07-20 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Effects of the surrounding primordial black holes on the merger rate of primordial black hole binaries
我们发展了一个分析的形式主义计算合并率的原始黑洞双星与一般的质量函数，考虑由周围的原始黑洞和线性密度扰动的扭矩。我们发现$α=-(m_{i}+m_{j})^2\partial^{2} \ln {\mathcal R}(m_{i},m_{j})/\partial m_{i} \partial m_{j}=36/37$与质量函数无关。此外，考虑到周围原初黑洞对最近原初黑洞的转矩，原初黑洞双星的合并率密度之比与双星的质量无关.
2019-03-26 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Population Synthesis of Black Hole Binaries with Compact Star Companions
本文系统地研究了黑洞（BH）双星与致密星（CS）伴星的合并，包括黑洞-白矮星（BH-WD）、黑洞-中子星（BH-NS）和黑洞-黑洞（BH-BH）系统。以往的研究表明，传质稳定性和共同包络演变可以显着影响合并BH-CS通过孤立的二元演化的形成。详细的二进制演化模拟，我们获得易于使用的标准发生的共同包络相的质量转移BH二进制与非简并捐助者，并纳入人口合成计算。为了探讨NS和BH之间可能存在的质量差对合并BH-CS双星总体性质的影响，我们采用了不同的超新星机制，包括\textit{rapid}、\textit{delayed}和\textit{stochastic}公式来处理致密的残余质量和出生踢.我们的计算表明，银河系中存在着$ \sim 10^{5} -10^{6}$ BH-CS双星，其中有几十个是未来天基引力波探测器可以观测到的。我们估计所有BH-CS系统的局部合并率密度为$ \sim 60-200 \,\rm Gpc^{-3}yr^{-1}$。虽然没有通过\textit{rapid}超新星形成的低质量黑洞，但\textit{delayed}和\textit{stochastic}两个公式都预测合并BH-WD/BH-NS/BH-BH双星的$ \sim 100\% $/$ \sim 70\% $ / $ \sim 30\% $可能在质量间隙内有BH成分。
2021-07-08 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Pulsar timing array signals induced by black hole binaries in relativistic eccentric orbits
非圆轨道上的单个超大质量黑洞双星可能是快速成熟的脉冲星定时阵列实验的纳赫兹引力波源。我们发展了一种精确有效的方法来计算脉冲星定时阵列信号，由于引力波从吸入相对论偏心轨道的超大质量黑洞双星。我们的方法采用开普勒型参数解模型的第三后牛顿精确进动偏心轨道，而一个新的半解析处方提供了模型的四极阶引力波发射的影响。这些输入导致一个半解析的处方来模拟这样的信号，引起的非自旋黑洞二进制沿任意偏心率轨道螺旋。此外，我们提供了一个完整的分析处方模型脉冲星定时阵列信号从黑洞二进制沿适度偏心轨道吸气，Boetzelet等人的影响。[Phys. Rev. D 96，044011（2017）]。这些方法正在被纳入企业和TEMPO 2搜索脉冲星定时阵列数据集中存在这样的二进制文件。
2020-02-26 astro-ph.GA gr-qc
Recoiling Supermassive Black Holes in Spin-flip Radio Galaxies
数值相对论模拟预测，超大质量黑洞（SMBH）双星的合并不仅会导致自旋翻转，而且会导致合并残余SMBH的反冲。在文献中，X形射电源通常被认为是SMBH合并与自旋翻转喷射SMBH的候选人。在这里，我们调查的频谱和空间观测签名反冲SMBH在无线电源经历黑洞自旋翻转。我们的研究结果表明，大多数自旋翻转射电源中的SMBH具有最小可能值$q_{\rm min} \simeq 0.05$的质量比$q\ga 0.3$。对于主合并，残余SMBH在相对于残余SMBH自旋轴的$\la 40^\circ$角内的方向上可以获得高达$2100 km s^{-1}$的反冲速度，这意味着反冲类星体偏向于具有高多普勒频移的宽发射线，而反冲射电星系偏向于大的表观空间偏心位移。我们还计算了不同喷流重定向角的自旋翻转射电源的视速度和视空间偏心分布函数。结果表明，射流的视重定向角越大，多普勒频移反冲速度和视空间偏心位移越大。我们研究了反冲速度对自旋翻转射电源中尘埃环的影响，并认为SMBH的反冲将导致“贫尘埃”活动星系核。最后，我们收集了一个样本的19个X形的无线电对象，并为每个对象的概率检测到的反冲SMBH的预测签名。
2011-12-05 astro-ph.CO gr-qc
Distinguishing types of compact-object binaries using the gravitational-wave signatures of their mergers
我们分析了合并的二进制中子星，中子星黑洞双星，和二进制黑洞，其引力波签名的人口的可测量性预计将被观察到的先进网络的地面干涉仪LIGO和处女座。我们认为人口合成预测合理合并二进制分布在质量空间，随着测量精度估计的主要引力波参数估计管道。我们发现，对于我们的模型致密天体双星质量分布，我们总是可以区分二进制中子星和黑洞-中子星双星，但不一定是黑洞-中子星双星和二进制黑洞;然而，几十个检测，我们可以准确地识别三个子群，并测量各自的速率。
2015-05-04 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Detection of Gravitational Wave Emission by Supermassive Black Hole Binaries Through Tidal Disruption Flares
星系合并会产生超大质量黑洞双星，它们在合并之前会发出引力波。我们进行三维流体动力学模拟，研究恒星的潮汐破坏这样的双星在其生命的最后几个世纪。我们发现恒星碎片的气体流在双星势中混沌运动，并在两个黑洞周围形成吸积盘。吸积光变曲线在双星轨道周期内受到相对论性光束的调制。这种周期性信号允许通过观测相隔十多年的两次潮汐破裂事件来检测由于引力波发射而导致的双星轨道的衰减。
2016-10-17 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Supermassive black hole spin-flip during the inspiral
在致密双星的后牛顿演化过程中，不同于1的质量比提供了第二个小参数，这可能导致意想不到的结果。我们提出了一个统计的超大质量黑洞候选人，这使我们能够首先得到它们的质量分布，然后建立一个数学上均匀的概率质量比在他们的相遇。在质量比为1/30，1/3的超大质量黑洞并合中，自旋轨道进动和引力辐射的综合作用导致了在并合的内旋阶段主导自旋的自旋翻转。这提供了一个机制，解释了大量的X形射电星系的观测。在另外40%的质量比为（1/30，1/1000）的合并中，自旋翻转从未发生，而在其余20%的质量比为（1/3，1）的合并中，自旋翻转可能发生在坍缩过程中。我们分析的自旋翻转角的大小发生在inspiral作为函数的质量比和原始的相对取向的自旋和轨道角动量。我们还推导出了在这个质量比范围内的最终自旋在螺旋结束时的公式。
2010-07-26 astro-ph.CO gr-qc
Effects of the merger history on the merger rate density of primordial black hole binaries
考虑到原初黑洞的合并历史，我们发展了一种计算原初黑洞双星合并速率密度的形式，给出了一个一般的质量函数。我们适用于三个具体的质量函数，单色，幂律和对数正态的情况下的形式主义。在前两种情况下，合并率密度主要由单一合并事件决定，而在后两种情况下，多个合并事件对合并率密度的贡献不容忽视。合并历史对合并率密度的影响依赖于质量函数。
2019-09-02 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
The Bardeen-Petterson effect in accreting supermassive black-hole binaries: a systematic approach
盘驱动迁移是富气星系中超大质量黑洞双星演化的关键阶段。除了促进螺旋外，粘性相互作用还倾向于使黑洞的自旋与圆盘的轨道角动量对齐。我们提出了一个关键的和系统的调查这个问题，也被称为巴丁-彼得森效应。我们设计了一个新的迭代格式来求解在相对论标架拖曳和双星伴星影响下的翘曲吸积盘的非线性动力学。我们的特点的影响，光盘的“临界quantiity”，这标志着固定的解决方案不存在的参数空间的区域。我们发现，黑洞的自旋达到完全对齐或临界配置。达到临界结晶度可能意味着流体动力学模拟中观察到的圆盘破裂。我们的发现对于预测超大质量黑洞双星进入引力波驱动区并被LISA探测到的自旋构型是很重要的。
2020-07-06 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Self-lensing flares from black hole binaries II: observing black hole shadows via light-curve tomography
超大质量黑洞（BH）双星被认为是产生自透镜耀斑（SLF）时，两个黑洞对准视线。如果观测到双星轨道几乎是从侧面，我们会发现一个明显的特征，那就是由透镜黑洞的黑洞阴影所留下的光变曲线。我们研究这个功能的光线跟踪在一个二进制模型，并预测，1\%的当前的二进制候选人可以显示此功能。我们的BH层析成像方法，这里提出可以提取BH阴影，是空间上无法分辨的高分辨率VLBI。
2021-12-27 astro-ph.HE gr-qc
Merger Rate Distribution of Primordial-Black-Hole Binaries
本文考虑所有原初黑洞及线性密度扰动的力矩，计算了一般质量函数下原初黑洞双星的并合率分布，并指出一维和二维分布对重构质量函数至关重要。
2018-07-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Detectability of Primordial Black Hole Binaries at High Redshift
我们证明了在高红移的原始黑洞（PBH）双星中可以探测到引力波信号。红移偏置和更多的高红移PBH双星增强了PBH双星的可探测性。PBH的初始聚类也被包括在内，并提高了PBH在高红移处的有效检测质量范围。未来利用LISA和SKA等空间探测器对高红移引力波的观测可以对多光子带隙在暗物质中的比例以及多光子带隙的初始分布进行约束。
2021-08-03 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Global Analysis of LISA Data with Galactic Binaries and Massive Black Hole Binaries
提出一种高性能全局拟合流水线，用于从LISA数据中提取银河系双星与大质量黑洞双星信号并估计残差噪声，通过为期一年的每周演化分析验证了其探测能力的提升，并开发了基于最大似然估计的多信号提取算法及高精度响应验证。
2024-06-03 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Anisotropic mass ejection from black hole-neutron star binaries: Diversity of electromagnetic counterparts
黑洞-中子星双星的合并过程中，当中子星在合并前发生破裂时，可以喷射出质量约为0.01-0.1M_sun的物质。喷出物表现出明显的各向异性，并在一个特定的方向与体积速度约0.2c。这与双中子星合并有很大的不同，后者的喷出物几乎是各向同性的。各向异性喷出物带来了黑洞-中子星双星特有的电磁对应体多样性，如视角依赖性、极化和自行。本文还讨论了黑洞的反冲速度、引力波记忆发射和宇宙线加速等问题。
2013-08-23 astro-ph.HE gr-qc
A Dark Matter Probe in Accreting Pulsar-Black Hole Binaries
提出基于吸积脉冲星-黑洞双星的暗物质探针，通过高精度测量暗物质吸积进入黑洞引起的双星轨道相移，帮助排除暗物质模型并研究其本质。
2023-09-10 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Static Black Binaries in de Sitter
本文构造了广义相对论中具有正宇宙学常数的首个四维多黑洞解，通过宇宙膨胀平衡两黑洞间的引力，首次提供了无物质情况下四维非唯一性的示例。
2023-08-02 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Prospects for Detection of Extragalactic Stellar Black Hole Binaries in the Nearby Universe
恒星质量的黑洞双星的质量在10-80个太阳质量之间。这些系统可以发射引力波，其频率在兆秒差距距离处可由天基引力波观测站检测到。在以前的研究中，我们确定了观察这些系统与探测器类似的激光干涉仪空间天线的选择效果，通过使用生成的人口的二元黑洞，覆盖了一个合理的参数空间，并计算其信噪比。我们进一步我们的研究，在我们附近的星系（小于30 Mpc）的宇宙与二进制黑洞系统绘制从合成宇宙中发现的分布，最终调查可能的事件率可检测的双星星系在附近的宇宙。
2014-10-05 astro-ph.GA gr-qc
Self-lensing flares from black hole binaries I: general-relativistic ray tracing of black hole binaries
大质量黑洞双星（MBHB）的自透镜效应，发生在两个黑洞靠近视线对齐时，预计会产生周期性的短时间耀斑。在这里，我们研究的形状自透镜耀斑（SLF）通过广义相对论射线追踪叠加的二进制BH度规，其中的发射产生的几何薄吸积流周围的每个组件。这套模型包括偏心双星轨道、黑洞自旋、不等质量双星和不同的发射模型几何。我们探索了上述参数空间，并报告了光变曲线如何作为以下参数的函数而变化：双星分离、倾角和偏心率。我们还比较了我们的光变曲线的微透镜近似，并显示如何强大的偏转，以及时间延迟效应，改变的大小和形状的SLF。如果LISA观测到来自吸入MBHB的引力波（GW），SLF可以帮助安全地识别源并将其定位在天空中，并通过比较SLF和GW的相位来限制引力子质量。此外，当从侧面观察这些系统时，SLF显示出与BH阴影大小直接相关的明显下降。这开辟了一种新的方法来测量BH阴影的大小，是目前VLBI设施无法解决的系统。
2021-12-27 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
Resonant Trapping of Stars by Merging Massive Black Hole Binaries
一个巨大的黑洞双星可能会共振地捕获一颗恒星（例如白矮星），其潮汐破裂释放的气体可能会在双星合并的周围发出电磁波信号。利用包含引力辐射反应的后牛顿运动方程，数值研究了质量比为1/100的黑洞双星的共振俘获。研究发现，双星的2：1（同时4：2）平均运动共振会很强，原则上可以将小的第三个天体拉入相对论范围（例如~10史瓦西半径）。被困物体的倾角可能会显著增加，在某些情况下，最终可能会实现逆行轨道。
2011-05-10 astro-ph.CO gr-qc
Attempt to explain black hole spin in X-ray binaries with new physics
人们普遍认为，X射线双星中黑洞的自旋主要是本征自旋。由吸积引起的显著加速旋转是不可能的。如果伴星的质量较低，即使黑洞吞噬了整个伴星，黑洞的自旋也不会发生太大的变化。如果次级黑洞的质量很大，它的寿命就太短了，无法传输必要数量的物质并使黑洞旋转起来。然而，虽然由太阳金属量的大质量恒星坍缩形成的黑洞预计具有低的出生自旋，但目前的自旋测量表明，X射线双星中的一些黑洞旋转非常迅速。在这里，我表明，如果这些物体不是广义相对论的克尔黑洞，少量物质（$\sim 2$ ~ $M_\odot$）的吸积可以使它们看起来像非常快速旋转的克尔黑洞。这种可能性与任何观察都不矛盾，它可以用一种非常简单的方式解释当前的自旋测量。
2014-12-16 astro-ph.HE gr-qc
Simulations of non-equal mass black hole binaries with spectral methods
本文介绍用伪谱方法模拟不等质量非自旋黑洞双星的技术和结果。具体地说，我们开发了一个有效的根的过程，以确保黑洞的初始数据具有所需的质量和自旋，我们扩展了双坐标框架方法和偏心去除非对称双星。此外，我们描述的技术来模拟合并的质量不等的黑洞。本文的第二部分介绍了非旋转的黑洞双星的质量比为2，3，4和6，覆盖15和22轨道，合并和衰荡的数值模拟。我们讨论了这些模拟的准确性，（最初为零）黑洞自旋的演变，和剩余的黑洞属性。
2012-10-17 gr-qc
Black hole binaries and light fields: Gravitational molecules
我们证明了光标量可以在双星周围形成准束缚态。在非相对论的制度，这些国家正式描述的量子力学薛定谔方程的单电子异质双原子分子。我们对黑洞双星周围的标量场进行了广泛的数值模拟，显示出标量结构在双星周围凝聚--我们称这些状态为“引力分子”。我们进一步表明，这些都很好地描述了微扰，非相对论性的描述。
2021-01-12 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
What we can learn from multi-band observations of black hole binaries
LIGO/Virgo引力波（GW）干涉仪迄今已探测到10个合并的黑洞（BH）双星，其中一些质量比预期大得多。处于观测质量范围高端的恒星质量BH双星（具有“啁啾质量”${\cal M} \gtrsim 25 M_{\odot}$）应该在这些双星被地面GW探测器发现之前数年就可以被空间GW观测站探测到。本白皮书讨论了当空间和地面上的仪器观测到相同的双星时所产生的一些协同效应。我们考虑中等质量的黑洞双星（总质量$M \sim 10^2 -10^4 M_{\odot}$）以及恒星质量的黑洞双星。我们说明如何结合空间和地面的数据集可以打破简并，从而提高我们的理解二进制的物理参数。虽然早期的工作主要集中在天基观测站如何准确预测何时在地面上观察到一些合并，但反过来也很重要：陆基探测将使我们能够“更深入地挖掘”存档的天基数据，以自信地识别信噪比最初低于阈值的黑洞螺旋，从而使在两个波段中观察到的双星数量增加$\sim 4 - 7$。
2019-03-10 astro-ph.HE gr-qc
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
Distinguishing Primordial Black Holes from Astrophysical Black Holes by Einstein Telescope and Cosmic Explorer
研究利用下一代引力波探测器ET和CE，通过探测亚太阳质量黑洞及分析双星并合率红移演化，区分原初黑洞与天体物理黑洞，并给出丰度极限与事件率分布预测。
2020-08-13 astro-ph.CO gr-qc
Spin Flips and Precession in Black-Hole-Binary Mergers
我们使用“移动穿刺”的方法来执行完全非线性演化的自旋准圆形黑洞二进制与个别自旋不对准的轨道角动量。我们进化的配置与个人的自旋（平行和大小相等）指向轨道平面和45度以上的轨道平面。我们介绍了一种技术来测量自旋方向和跟踪合并过程中的自旋进动，以及测量剩余视界中的自旋翻转。前一种配置在合并前完成1.75个轨道，自旋进动98度，最后剩余的视界自旋相对于分量自旋翻转约72度。后一种配置完成了2.25个轨道，自旋进动151度，最后的剩余视界自旋相对于组件自旋翻转了34度。这些模拟显示的第一次如何在最后阶段的二进制黑洞合并验证自旋翻转现象的假设自旋重新定向。我们还计算了合并前黑洞的轨道，观察到轨道平面的进动，其频率与轨道频率相似，振幅随时间增加。
2007-03-13 astro-ph gr-qc
Coincident morphological transitions in precessing black-hole binaries
本文系统研究了黑洞双星自旋进动中多个形态转变在同一进动周期内同时发生的特殊解，并通过解析映射与数值积分验证，揭示其对应极端自旋构型且具有引力波观测意义。
2025-08-27 astro-ph.HE gr-qc
No evidence that the majority of black holes in binaries have zero spin
用引力波观测到的并合黑洞的自旋性质可以提供有关这些系统起源的新信息。黑洞自旋的大小和方向提供了双星演化历史的记录，编码了关于大质量恒星演化和双星黑洞组装的天体物理环境的信息。最近对二进制黑洞人口的分析得出了相互矛盾的黑洞自旋分布的图像。一些工作表明，黑洞的自旋很小，但不为零，并表现出广泛的失准角相对于双星的轨道角动量。其他的研究得出结论，大多数黑洞是不旋转的，而其余的则是快速旋转的，并且主要与它们的轨道对齐。我们重新审视这些相互矛盾的结论，采用各种互补的方法来测量自旋幅度和取向的分布之间的二元黑洞合并。我们发现自旋消失的黑洞子群的存在并不是当前数据所要求的。如果存在这样一个子群，我们的结论是它必须包含二进制文件的$\lesssim 60\%$。此外，我们发现的证据显着的自旋轨道不一致的二元黑洞人口，与一些系统表现出的不一致角大于$90^{\circ}$，并没有看到一个近似自旋对齐的子人口的证据。
2022-10-03 astro-ph.HE gr-qc
Modeling Flows Around Merging Black Hole Binaries
合并中的大质量黑洞双星是由星系合并产生的。黑洞合并的最后阶段会产生强大的引力辐射，可以被太空中的LISA探测到。在气体和磁场存在的情况下发生黑洞合并的情况下，也可能产生各种类型的电磁信号。模拟这种最终合并的电磁对应物需要演化黑洞周围强场区域的气体和场的行为。我们已经朝着解决这个问题迈出了一步，通过映射动态的，三维广义相对论时空中的无压物质流，围绕合并的黑洞。我们发现单个黑洞和二元黑洞的结果之间，以及二元黑洞中非旋转和旋转的黑洞之间，碰撞和流出速度存在质的差异，包括当物质的净角动量较低时合并的特征。如果未来的磁流体动力学结果证实了这些差异，它可能允许评估的性质的双星，以及产生一个可识别的电磁对应伴随的引力波信号。
2009-07-31 astro-ph.HE gr-qc
Impacts of Gravitational-Wave Background from Supermassive Black Hole Binaries on the Detection of Compact Binaries by LISA
本文研究超大质量黑洞双星产生的随机引力波背景对 LISA 探测大质量黑洞双星、已认证星系双星和极端质量比旋近的影响，指出必须消除该背景噪声以确保任务成功。
2023-09-25 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Gravitational Waves from Quasi-Circular Black Hole Binaries in Dynamical Chern-Simons Gravity
动力学陈-西蒙斯引力不能用目前的实验来强约束，因为它在弱场极限下归结为广义相对论。然而，这一理论引入了非线性动力学机制的修正，因此，它可能会受到来自黑洞双星后期螺旋的引力波的极大限制。我们完成了该理论中此类引力波的首次自洽计算。对于有利的自旋方向，先进的地面探测器可以将现有的太阳系约束改善6个数量级。
2020-01-02 astro-ph.CO gr-qc
Precessing supermassive black hole binaries and dark energy measurements with LISA
自旋引起的来自超大质量黑洞双星的引力波信号的岁差调制可以改善基于空间的引力波任务（如激光干涉仪空间天线（LISA））到源的光度距离的估计。我们研究了这如何影响LISA进行宇宙学研究的能力，特别是测量暗能量状态方程（EOS）参数$w$的能力。使用$Λ$ CDM宇宙学模型，我们表明，通过LISA的进动双星的观测，结合红移测量，可以提高$w$的测定到一个数量级的非进动的情况下，取决于质量，质量比和红移。
2009-09-15 astro-ph.CO gr-qc
Advances in Simulations of Generic Black-Hole Binaries
我们回顾了最近的一些戏剧性的发展，在全非线性模拟的通用，高进动，黑洞二进制，并介绍了一种新的方法，为这些具有挑战性的系统产生混合后牛顿/数值波形。
2010-01-21 gr-qc
Low frequency gravitational waves from black hole MACHO binaries
研究了黑洞双星低频引力波的强度。首先我们估计了银河系晕中黑洞双星产生的引力波背景以及河外黑洞双星产生的宇宙学引力波背景。结果表明，除非假设晕的极端模型，否则由黑洞双星产生的宇宙引力波背景大于晕背景，而当白矮星的实际空间密度最大时，由$ν_{gw} \siml 10^{-2.5}$ Hz的近距离白矮星双星产生的宇宙引力波背景小于晕背景.这种黑洞双星的宇宙学背景远低于脉冲星定时、类星体自行等观测条件的限制，我们发现LISA一年的观测将能够探测到至少几百个附近独立黑洞双星的引力波，它们的振幅超过这些背景。这表明LISA将能够与LIGO-VIRGO-TAMA-GEO网络的结果一起确定原始黑洞MACHO的各种性质。此外，由于LISA可以确定由黑洞双星组成的各个源的位置和距离，因此有可能绘制出我们的晕的质量分布图。因此，LISA可能会开辟引力波天文学的新领域。
1999-10-19 astro-ph gr-qc
Formation of Merging Stellar-Mass Black Hole Binaries by Gravitational Wave Emission in Active Galactic Nucleus Disks
该研究解析分析了活动星系核盘中恒星质量黑洞经引力波辐射形成并合双星的过程，发现多数双星在LVK频段内呈高度偏心并可被探测，且偏心率受速度、距离和频段影响。
2024-03-14 astro-ph.HE gr-qc
Exploring the accelerating black holes from the observations of quasi-periodic oscillations in X-ray binaries
本文通过计算加速黑洞周围测试粒子的基本频率，结合共振模型和贝叶斯MCMC方法，分析多个X射线双星的QPO观测，发现无自旋对齐加速度证据，表明这些系统处于孤立环境。
2025-10-27 astro-ph.HE gr-qc
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
Toward Cosmological Standard Timers in Primordial Black Hole Binaries
本研究提出原初黑洞双星可作为宇宙学标准计时器，通过其引力波获取轨道参数概率分布，结合动力学演化提取红移-时间校准以约束宇宙学模型，并建立了标准计时器的一般形式体系。
2023-07-19 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Einstein vs Hawking: Black hole binaries and cosmological expansion
研究黑洞双星引力波发射与黑洞辐射浴中宇宙演化中，经典广义相对论与霍金蒸发的竞争，揭示非平凡特征。
2023-12-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Secular evolution of compact binaries near massive black holes: gravitational wave sources and other exotica
星系核中的超大质量黑洞（SMBH）附近的环境包含大量的恒星和致密天体。其中一小部分可能是二进制的成员。在这里，我们讨论了恒星黑洞和中子星附近的双星的人口，并专注于长期的演变，由于SMBH的扰动。相对于SMBH轨道高度倾斜的双星受到长期Kozai过程的强烈影响，该过程周期性地改变它们的偏心率和倾角（Kozai周期）。在近心点的方法，在最高的偏心率在Kozai周期，引力波发射变得非常有效。在这种环境中，一些双星可以在比哈勃时间短得多的时间尺度上螺旋和合并，并且比不位于SMBH附近的类似双星短得多。因此，SMBH的封闭环境可以作为催化剂的螺旋和合并的双星，并强烈影响其轨道特性。这种紧凑的双星将被下一代的引力波探测器（例如先进的LIGO）探测为引力波（GW）源。大约0.5%的核合并双星将进入LIGO观测窗口，而在轨道上仍然非常偏心（e>~0.5）。因此，这种系统的有效引力波分析需要使用偏心模板。我们还发现，二进制非常接近MBH可以通过一个复杂的动态（非世俗）的演变，导致发射几个GW脉冲在短短几年（虽然这些可能是罕见的）。最后，我们注意到，形成密切的恒星双星，X射线双星及其合并的产品可能会引起类似的长期过程，结合潮汐摩擦，而不是GW排放的情况下，紧凑的对象二进制。
2012-07-26 astro-ph.GA gr-qc
