Astro2020 Science White Paper: The Local Relics of of Supermassive Black Hole Seeds
我们有令人信服的证据表明，恒星质量为5-80 M太阳的黑洞（BH）是通过大质量恒星的死亡形成的。我们也有令人信服的证据表明，所谓的超大质量黑洞（10^5-10^10 M_sun）主要存在于星系中心。我们有很好的理由相信一定存在质量在这两个范围之间的黑洞：第一个~10^9 M_sun的黑洞是在大爆炸后数亿年才被观测到的，所有理论上可行的产生超大质量黑洞的途径都需要一个“中间”质量的阶段。然而，在100-10}^5太阳质量范围内，还没有可靠的BH被探测到。在未来十年内，发现这些10^3-10^5 M太阳的中等质量黑洞是可以实现的。在这份白皮书中，我们强调了30米级望远镜在动态探测中等质量黑洞（如果它们存在的话）方面将发挥的关键作用。
2019-03-20 astro-ph.GA
A strong magnetic field around the supermassive black hole at the centre of the Galaxy
我们银河系的中心拥有最接近超大质量黑洞的候选者。该来源被认为是由来自其环境的辐射效率低下的气体积累提供动力。这种形式的吸积是大多数星系核能量供应的标准模式。X射线测量已经分辨出了一种稀薄的热气成分，它可以从这种成分中产生。然而，气体的磁化强度，决定吸积流结构的一个关键参数，仍然未知。强磁场可以影响吸积的动力学，从下落的气体中去除角动量，通过相对论喷流排出物质，并导致观察到的同步辐射。在这里，我们报告多频测量与几个新发现的脉冲星靠近银河系中心的射电望远镜，并显示其异常大的法拉第旋转表明一个动态相关的磁场附近的黑洞。如果这个磁场被吸积到事件视界，它提供了足够的磁通量来解释观测到的从黑洞发射的从无线电到X射线的辐射。
2013-08-14 astro-ph.GA astro-ph.HE
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
Empirical Constraints on the Coevolution of Supermassive Black Holes and their Host Spheroids
通过考察MBH-σ关系中的内禀散射与星系辐射热核光度之间的关系，研究了MBH-σ关系的演化，后者是探测黑洞吸积率的一种方法.我们的样本是由星系的经典隆起时，可能的，其中38个动态测量的黑洞质量，和17个黑洞质量测量混响映射。为了得到低核光度星系的辐射热核光度，我们将Chandra测量的X射线核光度转换为辐射热光度。我们发现MBH-σ关系中的散射与核光度在7个数量级以上不相关，高光度端接近爱丁顿光度。这表明，在目前的时代，星系的发展沿MBH-σ关系。这一结论与黑洞与其宿主恒星球状体同时生长的标准范式是一致的。
2011-09-30 astro-ph.CO astro-ph.GA
The case for the fundamental $M_{\rm BH}$-$σ$ relation
宿主星系的性质（如恒星质量、球质量、光度、有效半径等）与其核超大质量黑洞的质点之间存在强标度关系，并趋向于紧密的协同演化。在这项工作中，我们首先回顾以前的努力支持超大质量黑洞质量和恒星速度色散（$M_{\rm BH}$ - $σ_{\rm e}$）之间的关系的根本重要性。然后，我们提出了进一步的原始工作支持这一主张，通过残差分析和主成分分析适用于一些最新的汇编本地星系样本与动态测量的超大质量黑洞质量。最后，我们审查的主要物理场景有利于存在一个$M_{\rm BH}$ - $σ_{\rm e}$的关系，重点是动量驱动的外流。
2020-03-31 astro-ph.CO astro-ph.GA
Selection bias in dynamically-measured super-massive black hole samples: dynamical masses and dependence on Sérsic index
我们扩展了一组本地星系之间的比较，动态测量黑洞与斯隆数字巡天（SDSS）中的星系。我们首先表明，最新的本地黑洞样本的早型星系的有效半径，光度和Sérsic指数的测量，其宿主星系的凸起，具有动力学质量和Sérsic指数分布与类似的恒星凸起质量的SDSS早型星系一致。因此，本地黑洞样本的宿主星系在结构上与SDSS星系没有区别，它们具有相似的动力学质量、光剖面和光分布。对残差的分析表明，在黑洞与星系的标度关系中，速度色散比Sérsic指数n更重要.实际上，具有Sérsic指数的残差可以归因于与隆起质量甚至速度弥散的（弱）相关性。最后，有针对性的蒙特卡罗模拟，包括影响的黑洞的影响范围的影响，并调整到再现观测到的残差和标度关系的速度色散和恒星质量，表明，至少对于星系与Mbulge > 1e10 Msun和n>5，观测到的平均黑洞质量在固定的Sérsic指数是有偏见的显着高于内在价值。
2017-01-06 astro-ph.CO astro-ph.GA
Circularization of Tidally Disrupted Stars around Spinning Supermassive Black Holes
本文采用后牛顿修正的三维光滑粒子流体动力学模拟方法研究了自旋超大质量黑洞束缚轨道上潮汐扰动星的圆化。我们的模拟表明，碎片圆化敏感地依赖于辐射冷却的效率。如果辐射冷却效率低，碎片循环有两个阶段：第一，恒星碎片流由于相对论性拱点进动而自相交;相交点处的激波使轨道能量热化，碎片在黑洞周围形成几何上厚的环状结构。环通过粘性扩散迅速扩展，导致形成几何厚度的吸积盘。相比之下，如果辐射冷却是有效的，恒星碎片由于自相交激波而形成圆形，并形成几何上薄的环状结构。在这种情况下，耗散的能量可以在碎片圆化过程中发射，作为随后的潮汐破裂耀斑的前兆。对于一颗1兆太阳质量的恒星绕着一个10^6兆太阳质量的黑洞旋转，其辐射能量可能达到~2*10^{52}尔格。我们还发现，一个逆行（反时针）的黑洞自旋的冲击引起的圆化时间尺度短（长）比一个非旋转的黑洞在两种冷却情况下。在辐射有效冷却的情况下，圆化时间尺度非常长，并且对黑洞自旋也很敏感。具体而言，Lense-Thirring扭矩引起动态重要的节点进动，这大大延迟了碎片的循环。另一方面，在辐射效率低的情况下，节点进动太慢而不能产生可观察的签名。我们还讨论了我们的模拟和抛物线的TDEs，大多数恒星潮汐中断的特点之间的关系。
2016-09-08 astro-ph.GA astro-ph.HE
Toward Horizon-scale Accretion Onto Supermassive Black Holes in Elliptical Galaxies
本文以M87* 为例，采用高分辨率的三维流体动力学模拟方法，研究了星系尺度上湍流介质对椭圆星系中超大质量黑洞的填充作用.模拟使用了Athena++ AMR代码的新GPU加速版本，半径跨越了6个数量级以上，达到了类似于黑洞视界的尺度。关键的物理成分是辐射冷却和唯象加热模型。我们发现，吸积流的多相气体的形式在半径小于约一个千秒差距。冷气体吸积包括两个动态不同的阶段：典型的磁盘阶段，其中冷气体驻留在旋转支撑的磁盘和相对罕见的混沌阶段（$\lesssim 10\%$的时间），其中冷气体通过混沌流流入。虽然冷气体吸积主导的时间平均吸积率在中等半径，吸积在最小半径的热维里化气体在大多数时候占主导地位。当热气体占主导地位时，吸积率随半径的变化规律为$\dot{M}\propto r^{1/2}$，我们在事件视界附近得到了$\dot{M}\simeq10^\mathrm{-4}-10^\mathrm{-3}\,M_\odot\,\mathrm{yr^{-1}}$，这与EHT观测结果相似。冷气盘的方向在不同的空间尺度上可以有很大的不同。我们提出了一个亚网格模型的吸积在较低分辨率的模拟，其中的热气吸积率被抑制相对于邦迪率的$\sim (r_\mathrm{g}/r_{\rm Bondi})^{1/2}$。我们的结果也为在事件视界尺度上模拟黑洞吸积提供了更符合实际的初始条件。
2023-03-30 astro-ph.GA astro-ph.HE
The Cosmic Evolution of the Supermassive Black Hole Population: A Hybrid Observed Accretion and Simulated Mergers Approach
本研究结合观测吸积与模拟并合通道，描绘了超大质量黑洞种群的真实宇宙演化模式，推导了黑洞与宿主星系质量标度关系及局域黑洞质量函数，并揭示了吸积主导的生长机制及游荡黑洞质量占比。
2024-09-24 astro-ph.GA
A two-phase model of galaxy formation: I. The growth of galaxies and supermassive black holes
基于冷暗物质晕快速相变和气体自引力湍动，提出星系形成与超大质量黑洞增长的两阶段模型，通过AGN和SN反馈调节，重现了黑洞质量、星系恒星质量及晕质量的相关性及宇宙学演化。
2024-07-18 astro-ph.GA
A restless supermassive black hole in the galaxy J0437+2456
我们提出了一项观测活动的结果，以确认Pesce等人（2018）首次报道的J 0437 +2456中超大质量黑洞（SMBH）的特殊运动。深观测与阿雷西博天文台产生了检测中性氢（HI）的排放，从我们测量的衰退速度为4910公里秒$^{-1}$的星系作为一个整体。我们还获得了近红外积分场光谱观测的星系核与双子座北望远镜，产生空间分辨恒星和气体运动学的中心速度在最里面的半径（$0.1^{\prime \prime} \approx 34$ pc）为4860公里秒$^{-1}$。这两个测量结果显着不同的$\sim$ 4810公里秒$^{-1}$ H $_2$ O超脉泽速度的SMBH，支持先前的迹象之间的速度偏移SMBH和它的宿主星系。然而，这两个测量值也有很大的不同，星系作为一个整体表现出复杂的速度结构，这意味着该系统最近受到了动态干扰。这些结果清楚地表明，相对于星系的系统速度，SMBH并不是静止的，尽管移动SMBH的特殊性质--即，它是否追踪了正在进行的星系合并，一个双黑洞系统，或一个引力波反冲事件-仍然不清楚。
2021-01-20 astro-ph.GA
Supermassive black holes as the regulators of star formation in central galaxies
我们提出的黑洞质量，恒星质量和恒星形成率的一个不同的集团的91个星系与动态测量的黑洞质量之间的关系。对于我们的样本的星系与各种形态和其他星系的属性，我们发现，特定的恒星形成率是一个平滑递减的函数之间的比率黑洞质量和恒星质量，或我们所说的特定的黑洞质量。为了解释这种关系，我们提出了一个物理框架，星系的恒星形成活动的逐渐抑制的结果，从调整到增加特定的黑洞质量，因此，在加热量的增加。从这个框架，它遵循，至少有一些星系与中间特定的黑洞质量是在一个稳定的状态，部分宁静与中间特定的恒星形成率，这意味着过渡和稳定状态的星系生活在这个地区被称为“绿谷。“关于星系形成模型，我们的结果提出了一个重要的诊断，以测试各种处方的黑洞反馈及其对恒星形成活动的影响。
2017-07-04 astro-ph.GA
Supermassive black holes stripping a subgiant star down to its helium core: a new type of multi-messenger source for LISA
本研究揭示低质量次巨星被超大质量黑洞剥离后，可经历长期稳定质量转移，形成LISA可探测的强引力波源，并估计银河系中心存在此类源的概率约1%。
2025-03-27 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
WISDOM project - IV. A molecular gas dynamical measurement of the supermassive black hole mass in NGC 524
利用阿塔卡玛大型毫米/亚毫米波阵列（ALMA）对早型星系NGC 524的中心盘进行了高角分辨率（0.3”或37 pc）的CO（2-1）线辐射观测。这个光盘被证明是动态放松，表现出有序的旋转约一个紧凑的1.3毫米的连续源，我们确定为发射从一个活跃的超大质量黑洞（SMBH）。圆盘中心有一个比SMBH势力范围稍大的孔。观察到的速度场的方位角失真被发现是由于位置角翘曲或径向气流超过内部2.5”。通过对观测值进行正演模拟，我们得到了$4.0^{+3.5}_{-2.0}\times10^8\,\mathrm{M_\odot}$的SMBH质量的估计，其中不确定性在$3σ$水平。的不确定性主要是约束的倾斜度和恒星的质量与光的比率，这个星系，我们的测量是一致的SMBH质量和恒星速度色散之间的既定的相关性。我们的结果大约是以前的恒星动力学测量的一半，但在两者的不确定性范围内是一致的。我们还提出并应用一种新的工具来模拟复杂的分子气体分布。
2019-03-07 astro-ph.GA
Selection bias in dynamically-measured super-massive black hole samples: consequences for pulsar timing arrays
超大质量黑洞与宿主星系的关系是计算脉冲星计时阵列（PTA）频段内预期的引力波背景（GWB）的关键。最近有人指出，GWB计算中采用的标准关系实际上偏高。我们表明，当考虑到这种选择偏差，预期的GWB在PTA波段是一个因素，约3比以前估计的小。与文献中最近发表的其他比例关系相比，$f=1$ yr $^{-1}$处的信号的中值幅度从$1.3\times10^{-15}$下降到$4\times10^{-16}$。虽然这解决了理论预测和最近PTA限制之间的任何潜在紧张关系，而不会引起其他动力学效应（如失速，偏心或与银河系环境的强耦合），但它也使GWB探测更具挑战性。
2016-03-30 astro-ph.CO astro-ph.GA
Relativistic orbits around spinning supermassive black holes. Secular evolution to 4.5 post-Newtonian order
本文导出了恒星质量天体绕旋转大质量黑洞运行时轨道根数的长期演化。我们使用后牛顿近似在调和坐标系中，与测试体运动方程的保守动力学是有效的，通过3PN顺序，包括自旋轨道，四极和（自旋）$^2$的影响，并与辐射反应的贡献是有效的，通过4.5PN顺序，包括4PN阻尼效应的自旋轨道耦合的质量中的线性。密切轨道根数的演化方程迭代到高PN阶，使用两个时间尺度的方法和平均轨道时间尺度。我们推导出一个终止轨道时，其卡特常数下降到临界值以下的标准，因此该机构暴跌在下一个最接近的方法在事件视界。结果对任意偏心率和任意倾角都是有效的。然后，我们数值分析通过周围星团内的相互作用注入到高偏心率轨道的物体的轨道，获得轨道的数量和注入和暴跌之间所经历的时间，以及作为倾角的函数的暴跌时的剩余轨道偏心率。我们推导出一个解析近似的时间暴跌的初始轨道变量。我们表明，如果黑洞是快速旋转的，在最后的轨道在暴跌之前的引力辐射通量可能会被抑制多达三个数量级，如果轨道是逆行的赤道平面相比，它的逆轨道。
2016-11-21 astro-ph.GA gr-qc
The role of galactic cold gas in low-level supermassive black hole activity
低层超大质量黑洞（SMBH）活动和银河系冷气体之间的关系的性质，如果有的话，目前还不清楚。在这里，我们测试是否中央黑洞可以在富含气体的星系以更高的速率喂养，探测SMBH活动远低于活跃制度的爱丁顿比~ 1 e-7。我们使用的组合的无线电数据从ALCARFA调查和文献，以及档案X射线通量测量从钱德拉X射线天文台，调查这种潜在的关系。我们构建了一个129个晚型星系的样本，MB<-18到50 Mpc，具有HI质量和敏感的X射线覆盖。其中，75个拥有核X射线源，检测率为58%。核X射线光度LX和星系恒星质量Mstar之间有非常显著的相关性，斜率为1.7+/-0.3，LX和HI气体质量MHI之间有初步的相关性（在2.8 sigma水平上显著）。然而，LX作为Mstar和MHI的函数的联合拟合发现对MHI没有显著依赖性（斜率0.1+/00.3），同样，LX-LX（Mstar）的残差也没有显示出与MHI的趋势; LX和MHI之间的明显相关性似乎完全由Mstar驱动。我们定量地证明，这些结果是强大的X射线二进制污染。我们的结论是，在这些螺旋星系范围内的冷气体含量并不强烈相关的低级别超大质量黑洞活动，并建议加油是一个本地化的过程。
2016-06-14 astro-ph.GA
The very low-mass stellar content of the young supermassive Galactic star cluster Westerlund 1
我们提出了深近红外HST/WFC 3观测的年轻超大质量银河星团Westerlund 1和邻近的控制领域。数据的深度是足够的，以获得作为半径的函数的集群的质量函数下降到0.15 M $_\odot$在集群的外部。我们确定的第一次平坦的质量函数（对数单位）的质量范围是一致的字段和附近的嵌入式集群。通过对数正态函数拟合的质量函数，我们发现标称峰值质量相媲美的领域和附近的嵌入式星团。对数正态拟合的宽度与IMF场的宽度相比显得稍窄，更接近于球状星团的值。星团内的日下物质似乎并没有出现质量分离，这与对超级太阳物质的发现相反。韦斯特伦德1号的总质量估计为44-57 $\times 10^3$ M $_\odot$，主要的不确定性是等时线年龄的选择和更高的质量斜率。通过比较测光质量和动力学测定的质量，韦斯特伦德1的质量足以保持束缚状态，并有可能演变成一个低质量的球状星团。
2016-02-18 astro-ph.GA astro-ph.SR
Supermassive black holes do not correlate with galaxy disks or pseudobulges
已知超大质量黑洞的质量与其宿主星系的凸起部分的性质相关。相比之下，它们似乎与星系盘无关。晶体生长的假凸起在性质上介于凸起和盘之间。目前尚不清楚它们是否与黑洞以与凸起相同的方式相关，因为对伪凸起进行分类的数量太少，无法提供明确的结果。这关系到星系的哪些部分与黑洞共同进化的结论，可能是由黑洞的能量反馈调节的。在这里，我们报告的星系与动态检测到的黑洞的pseudobull分类，并结合它们与最近的测量速度分散在最大的无凸星系。这些数据证实了黑洞与盘没有关联，并且表明它们与伪凸起几乎没有关联或根本没有关联。我们认为有两种不同的黑洞进食模式。当合并驱动气体进入时，膨胀中的黑洞会迅速增长到高质量，从而产生类星体事件。相比之下，在无球星系和有伪球星系中的小黑洞则是以低能级的塞弗特星系的形式生长。前者的生长是由全局过程驱动的，因此最大的黑洞与凸起共同演化，但后者的生长是局部和随机驱动的，它们不与盘和伪凸起共同演化。
2011-01-19 astro-ph.CO astro-ph.GA
Triplets of supermassive black holes: Astrophysics, Gravitational Waves and Detection
超大质量黑洞（SMBH）在许多星系的中心被发现在宇宙结构的形成过程中起着重要的作用。在分级形成的情况下，SMBH预计将在其宿主星系合并后形成双星。如果这些双星在与第三个星系合并之前没有合并，则有可能形成黑洞三重系统。对星系核心内三重星系动力学的数值模拟显示出非常高的偏心率（高达$e \sim 0.99$）。在这些阶段，强烈的引力辐射爆发可以在轨道近心点发射。这就产生了频率大大高于轨道频率的引力波信号。利用脉冲星定时和激光干涉仪空间天线（{ \it LISA}）检测这些爆发的可能性估计使用几个人口模型的SMBH与质量$\gtrsim 10^7 {\rm M_\odot}$。假设三重系统中有一小部分二进制脉冲$\ge 0.1$，我们发现在未来脉冲星定时阵列（PTA）的灵敏度范围内，只有几到几十个这样的脉冲将产生残差$>1$ ns。然而，大多数这样的爆发将被冲洗掉的潜在的混乱噪音所产生的所有其他'标准' SMBH二进制发射在同一频率窗口。需要进行详细的数据分析研究，以评估这些来源的可分解性。实施一个基本的可分辨性标准，我们发现，在一纳秒精度水平捕捉可分辨的突发的机会是2- 50%，这取决于所采用的SMBH演化模型。另一方面，用{ \it LISA}探测大质量双星（质量$\gtrsim 10^7\msun$）产生的爆发的概率是可以忽略的。
2009-11-23 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Post-Newtonian dynamical modeling of supermassive black holes in galactic-scale simulations
我们提出KETJU，广泛使用的光滑粒子流体动力学模拟代码GADGET-3的一个新的扩展。该代码的主要特点是包含了每个超大质量黑洞（SMBH）周围的算法正则化区域。这允许同时遵循全球银河系尺度的动力学和天体物理过程，同时解决SMBH，SMBH双星和周围恒星系统在亚秒差距尺度的动力学。KETJU程序在SMBH的运动方程中加入了后牛顿项，这使得基于引力波合并时间尺度的新SMBH合并准则能够将SMBH的合并分离推低至$\sim 0.005$ pc。我们通过与NBODY 7和rVINE的比较来测试我们代码的性能。我们建立了动力学稳定的多组分合并祖星系，研究星系合并过程中SMBH双星的演化。在我们的模拟样本中，SMBH二进制不受最终秒差距问题的影响，我们将其归因于合并残留物的非球形形状。对于膨胀模型，硬化率随分辨率的增加而降低，而对于模型，其中还包括大量的暗物质晕的SMBH二进制硬化率几乎成为独立的质量分辨率的恒星凸起。在SMBH双星形成后，SMBH平均合并了200百万年。然而，小的差异，在初始SMBH二进制偏心率可以导致大的差异，SMBH聚结时间。最后，我们讨论了KETJU的未来前景，它允许在模拟中直接包含气体物理。
2017-04-19 astro-ph.GA
Recoiling Supermassive Black Holes: a search in the Nearby Universe
由于引力波的各向异性发射，双黑洞的合并可以伴随着巨大的引力反冲。一个反冲的超大质量黑洞（SBH）随后可以在其宿主星系的势阱中经历长寿命的振荡，这表明偏移的SBH可能在大质量椭圆星系的核心中很常见。我们已经分析了14个附近的核心椭圆星系的HST档案图像，发现其中10个星系的活动星系核（定位SBH）和星系中心（平均光心）之间存在小（$\lesssim 10$ pc）位移的证据。排除可能受大尺度等照度线不对称影响的物体，我们认为有六个星系检测到位移，包括M87，Batcheldor等人在2010年报告了位移。在个别物体中，这些位移可以归因于在最后几个Gyr内的主要或次要合并之后的剩余引力反冲振荡。对于合理的合并率，但是，有一个更大的位移比观察到的可能性很高，如果SBH合并发生在这些星系。值得注意的是，活动星系核的光心位移近似与六个星系中的四个的射电源轴对齐，其中三个具有相对强大的kpc级喷流。这表明无线电喷流功率的内在不对称性是一种可能的位移机制，尽管重力反冲也可能近似对齐。SBH双星的轨道运动和与大质量扰动的相互作用可以产生观测到的位移振幅，但不能提供一个现成的解释的路线。
2014-09-13 astro-ph.GA
Triaxial Orbit-based Dynamical Modeling of Galaxies with Supermassive Black Holes and an Application to Massive Elliptical Galaxy NGC 1453
在轴对称假设下，利用轨道叠加技术得到了大部分邻近超大质量黑洞质量的恒星动力学测定。然而，很少有星系--特别是大质量的早期星系--遵守精确的轴对称。在这里，我们提出了一个修改后的轨道叠加代码和一个新的方法来动态确定的内在形状和质量参数的三轴星系的空间分辨恒星运动学数据的基础上。这里描述的三轴TriOS代码纠正了原始van den Bosch等人（2008年）代码中的一个错误，该错误导致三轴模型中大多数轨道的预测不正确，并可能显著影响参数碰撞参量。修订后的代码还包含轨道采样，质量约束和运行时间的显着改进。此外，我们引入了两个新的参数搜索策略-一组新的三轴形状参数和一种新的无网格采样技术-一起导致在定位最佳拟合模型的效率显着提高。我们将更新的代码和搜索方法应用于NGC 1453，一个快速旋转的大质量椭圆星系。完整的6D参数搜索找到固有轴比的$p=b/a=0.933^{+0.014}_{-0.015}$和$q=c/a=0.779\pm0.012$，以及三轴度参数的$T=0.33\pm0.06$。尽管偏离轴对称，最佳拟合SMBH质量，恒星质光比和NGC 1453的暗物质封闭质量与轴对称结果一致。在得出一般性结论之前，需要对轴对称和三轴模型进行更多的比较。
2021-12-20 astro-ph.GA
The Proper Motion of Sagittarius A*: III. The Case for a Supermassive Black Hole
我们报告测量与甚长基线阵列的自行Sgr A* 相对于两个河外射电源跨越18年。Sgr A* 的视运动是-6.411 +/- 0.008 mas/yr沿银河平面和-0.219 +/- 0.007 mas/yr向北银河极点。这种明显的运动几乎可以完全归因于太阳绕银河系中心的轨道的影响。去除这些影响后，银河系自转方向的残差为-0.58 +/- 2.23 km/s，银河系北极方向的残差为-0.85 +/- 0.75 km/s。对银河系中心星团内的大质量天体在银河平面内和垂直于银河平面的运动进行最大似然分析表明，辐射源Sgr A* 包含的引力质量（4 x 10^6 Msun）约为从恒星轨道推导出的25%以上。Sgr A* 的内禀大小与其史瓦西半径相当，其隐含的质量密度大于4 x 10^23 Msun/pc^-3，非常接近于黑洞的预期值，这为它确实是一个超大质量黑洞提供了压倒性的证据。最后，在距离人马座A* 约0.003 ~ 0.1 pc之间，质量大于3 × 10^4 Msun的“中等质量”黑洞的存在被排除。
2020-01-13 astro-ph.GA
Resolving the Complex Evolution of a Supermassive Black Hole Triplet in a Cosmological Simulation
利用自洽宇宙学放大方法模拟了复杂多星系合并过程中形成的三重超大质量黑洞系统。模拟运行与我们的代码KETJU的更新版本，这是能够遵循SMBHs的运动到几十个史瓦西半径的分离，同时模拟周围星系的大规模天体物理过程，如气体冷却，恒星形成，恒星和AGN反馈。我们的模拟产生最初的SMBH二进制系统的硬化过程被打断的第三SMBH的迟到。KETJU代码能够准确地模拟发生在这样一个三重SMBH系统中的复杂行为，包括由于强三体相互作用而将一个SMBH喷射到星系中的千秒差距尺度轨道，以及当SMBH处于分层配置时由相对论进动抑制的Lidov-Kozai振荡。一对SMBH在最初的星系合并后合并为$\sim 3\,\mathrm{Gyr}$，而剩下的双星在模拟以红移$z=0$结束时处于秒差距尺度的分离。我们还表明，KETJU可以捕捉到SMBH双星和三胞胎对周围的恒星星族，这可以影响系统中的恒星密度的演变的二进制合并时标的影响。我们的研究结果表明，动态解决复杂的行为，多个SMBH在星系合并的重要性，因为这样的系统不能很容易地使用简单的轨道平均半解析模型建模。
2021-05-06 astro-ph.GA
First direct dynamical detection of a dual supermassive black hole system at sub-kiloparsec separation
我们研究了最近在NGC 7727中发现的两个核是否都有一个超大质量黑洞（SMBH）。我们使用高空间分辨率模式的积分场摄谱仪MUSE的VLT在自适应光学模式，以解决恒星运动学的影响范围内的两个假定的黑洞。我们将运动学数据与基于HST的质量模型相结合，并使用Jeans模型来测量其SMBH质量。我们报告了在NGC 7727中发现的双SMBH系统。我们在星系核1的光度中心探测到一个SMBH，质量为$M_{\rm SMBH}=1.54^{+0.18}_{-0.15} \times10^{8}M_{\odot}$。在距主核500 pc的第二个核中，我们也发现了质量为$M_{\rm BH}=6.33^{+3.32}_{-1.40}\times10^{6}M_{\odot}$的SMBH的明确信号。两种SMBH均以高显著性检测。Nucleus 2的离轴特性使得对系统进行建模具有挑战性;但一些鲁棒性测试表明，需要黑洞来解释运动学。偏移的Nucleus 2中的SMBH占其总质量的3.0%，这意味着其SMBH与$M_{\rm BH}-M_{\rm Bulge}$标度关系相比质量过大。这证实了它是一个与NGC 7727合并的星系的幸存核星团。这一发现是第一个动态确认的双SMBH系统，预计距离小于1千秒差距，最近的动态确认的双SMBH距离为27.4Mpc。第二个核心处于螺旋的高级状态，它最终将导致1：24质量…
2021-11-29 astro-ph.GA
Direct Collapse to Supermassive Black Hole Seeds with Radiation Transfer: Cosmological Halos
我们已经模拟了直接坍缩的原始气体在暗物质晕中存在的辐射转移，在高分辨率放大模拟的宇宙学框架，到光球和中央对象的形成。辐射转移已在通量限制扩散（FLD）近似下实现。运行绝热模型以进行比较。我们发现：（a）FLD流形成不规则的中心结构，不表现出碎裂，与绝热流形成厚盘相反，驱动一对螺旋激波，受Kelvin-Helmholtz剪切不稳定性的影响，形成碎片;（b）在FLD流中，不断增长的中心核迅速达到~10 Mo，光度变化很大，为10 ^{38}-10 ^{39} erg/s，与爱丁顿光度相当。它经历了由辐射力和热压力梯度驱动的大量周期性外流，与吸积流混合并向外转移角动量;（c）这些过程和大量吸积之间的相互作用，导致光球在~10 AU。我们得出结论：在FLD模型中，中心天体（1）在动力学上表现出不显著的自转，其温度随密度的变化慢于绝热温度，（2）不经历导致恒星形成的碎裂，从而促进了超大质量黑洞（SMBH）种子的快速轨道形成;（3）辐射力的引入导致外流，导致中心10 ^{-3} pc内的质量积累，这是恒星形成特征尺度的~100倍。包含辐射转移揭示了复杂的早期阶段的形成和生长的中央结构中的直接崩溃的情况下，SMBH种子形成。
2018-06-20 astro-ph.GA
Disk-jet coupling across the spectral transition in supermassive black holes
本研究通过叠加VLASS图像分析eROSITA选无遮挡AGN样本的光谱跃迁射电行为，发现其射电-X射线流量比符合基平面关系，喷流与X射线热流耦合模式与双星一致，核心差异为AGN冕状X射线在跃迁中持续存在。
2025-09-04 astro-ph.GA astro-ph.HE
TriOS Schwarzschild Orbit Modeling: Robustness of Parameter Inference for Masses and Shapes of Triaxial Galaxies with Supermassive Black Holes
该研究通过模拟数据全面评估三轴Schwarzschild方法同时推断星系质量与形状参数的稳健性，发现关键参数恢复良好，且似然惩罚项无益。
2024-03-12 astro-ph.GA
Radiative feedback on supermassive star formation: the massive end of the Population III initial mass function
质量为$M_\ast \simeq 10^4$ -$10^5~{\rm M_\odot}$的超大质量恒星（SMS）被认为是高红移超大质量黑洞的可能种子，但它们的原恒星是否确实通过气体吸积克服辐射反馈获得足够的质量仍然存在争议。我们调查原恒星的生长动态加热的原子冷却晕（ACH）在最近的宇宙学模拟中发现，进行三维辐射流体动力学（RHD）模拟，考虑恒星演化下的变质量吸积。我们发现，其中一个ACH饲料中央原恒星的速度超过一个临界值，在此之上的恒星在一个凉爽的膨胀阶段的演变，几乎不产生电离光子。因此，恒星质量达到$M_\ast \gtrsim 10^4~{\rm M_\odot}$，不受辐射反馈的影响。在另一个ACH中，质量供应率较低，恒星大部分时间都是热的主序星，发出强烈的电离辐射。然后，恒星质量的增长被终止周围$500~{\rm M_\odot}$的拱盘的光蒸发。我们的一系列RHD模拟提供了一个公式的最终恒星质量确定无论是恒星反馈或其寿命作为一个函数的质量供应率从母云在没有恒星辐射。结合的统计特性的SMS形成的云在高红移类星体祖晕的结果，我们构建了一个头重脚轻的原始恒星的质量分布在$M_\ast \simeq 100$ - $10^5~{\rm M_\odot}$，近似遵循幂律谱的$\propto M_\ast^{-1.3}$与陡峭的下降在$M_\ast \gtrsim 2 \times…
2022-06-29 astro-ph.GA astro-ph.SR
Uncertainties in the supermassive black hole abundance and implications for the GW background
本文通过多种质量代理测量超大质量黑洞质量函数，评估其不确定性对引力波背景预测的影响，发现不同代理间可部分协调，但系统修正和选择效应仍带来显著偏差。
2025-09-09 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Spectroastrometry and Reverberation Mapping: the Mass and Geometric Distance of the Supermassive Black Hole in the Quasar 3C 273
用红外光谱法（SA）在Pa $α$宽线上观测了类星体3C 273，用光学反射成像法（RM）在H $β$宽线上观测了类星体3C 273。SA传递关于Pa $α$宽线区（BLR）的角尺寸和结构的信息，而RM传递关于H $β$ BLR的物理尺寸和结构的信息。基于这两个BLR共享超大质量黑洞的质量和观测倾角的事实，结合SA和速度分辨RM（SARM），通过动态模拟两个BLR，可以同时确定超大质量黑洞的质量和几何距离.我们构建了一套不同的几何配置的动力学模型，并应用贝叶斯方法来获得参数推断。总体而言，获得的质量和距离是不敏感的特定的BLR配置，但或多或少取决于垂直分布的参数化。根据贝叶斯因子选择的最概然模型，产生$\log\,(D_{\rm A}/{\rm Mpc}) = 2.83_{-0.28}^{+0.32}$的角尺寸距离和$\log\,(M_\bullet/M_\odot)=9.06_{-0.27}^{+0.21}$的SMBH质量，这与SMBH质量和凸起性质之间的关系一致。BLR的倾角为$5_{-1}^{+1}$度，与3C 273中的大尺度喷流的倾角一致。我们的方法加强了SARM分析测量SMBH质量和AGN的距离的能力，即使SA和RM观测进行不同的发射线和/或在不同的时期。
2022-01-12 astro-ph.GA astro-ph.IM
Constraining Orbital Eccentricity of a Supermassive Black Hole Binary Candidate PKS 2131-0211
Joint Astronomy Programme, Department of Physics, Indian Institute of Science（印度科学研究所物理系联合天文学项目）；Department of Astronomy and Astrophysics, Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究院天文与天体物理学系）；Max-Planck-Institut für Radioastronomie（马克斯·普朗克射电天文研究所）；Department of Physical Sciences, Indian Institute of Science Education and Research Kolkata（加尔各答印度科学教育研究所物理科学系）
通过引入开普勒轨道参数和贝叶斯分析，约束了PKS 2131-021中SMBH双星的轨道偏心率，发现残余偏心率约为0.053，但考虑红噪声后圆形轨道模型更优。
2026-06-03 astro-ph.GA astro-ph.HE
An ALMA Gas-dynamical Mass Measurement of the Supermassive Black Hole in the Local Compact Galaxy UGC 2698
利用0 \farcs{14}分辨率的阿塔卡玛大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）CO（2 $-$ 1）观测了UGC 2698的环核气盘，该星系是一个局部致密星系.该磁盘表现出定期旋转与预计的速度上升到450公里秒$^{-1}$附近的星系中心。我们将气体动力学模型拟合到ALMA数据立方体中，假设CO发射来自动态冷的薄盘，并测量UGC 2698中超大质量黑洞（BH）的质量为$M_{\mathrm{BH}} = (2.46 \pm{0.07}$ [ $1σ$ stat] $^{+0.70}_{-0.78}$ [sys]）$\times 10^9$ $M_\odot$。UGC 2698是附近早期星系样本的一部分，这些星系可能是$z\sim2$红块遗迹。先前对样本中三个星系的恒星动力学建模发现BH质量与BH质量$-$恒星速度色散（$M_{\mathrm{BH}}-σ_\star$）关系一致，但相对于BH质量$-$膨胀光度（$M_{\mathrm{BH}}-L_{\mathrm{bul}}$）相关性过大，这表明BH可能在其宿主星系之前获得大部分质量。然而，UGC 2698与$M_{\mathrm{BH}}-σ_\star$和$M_{\mathrm{BH}}-L_{\mathrm{bul}}$都一致。由于UGC 2698在本地致密星系样本中具有最大的恒星质量和有效半径，它可能经历了更近的合并，使其符…
2021-04-15 astro-ph.GA
Envisioning the next decade of Galactic Center science: a laboratory for the study of the physics and astrophysics of supermassive black holes
作为最接近星系核的例子，银河系中心（GC）为了解超大质量黑洞（SMBH）及其环境提供了一个精致的实验室。我们描述了几个令人兴奋的新研究方向，在未来10年内，有可能回答近几十年来提出的一些最大的科学问题：广义相对论（GR）是超大质量黑洞的正确描述吗？极端环境下恒星形成的本质是什么？恒星和致密天体如何与超大质量黑洞动态地相互作用？什么物理过程驱动低光度黑洞中的气体吸积？我们描述了如何高灵敏度，角分辨率，和天体测量精度提供的下一代大型地面望远镜与自适应光学将帮助我们回答这些问题。首先，将有可能获得银河系中心势中恒星轨道的精确测量，提供对SMBH附近未探索区域的GR测试以及对预计存在于GC的扩展暗物质分布的测量。其次，我们将在GC上探测恒星星族，直到比现在可能的质量低得多的质量，直到褐矮星。它们的结构和动力学将为SMBH周围的恒星尖点提供前所未有的视角，并将区分这种极端环境下的恒星形成模型。这种深度的增加也将使我们能够通过观察它们对光源的影响来测量GC中目前未知的致密残留物的数量。第三，SMBH的质量和到SMBH的距离的不确定性可以改善$\sim$ 10倍。最后，我们还可以以前所未有的灵敏度和时间分辨率研究黑洞的近红外吸积，从而揭示黑洞吸积的物理机制。
2019-03-13 astro-ph.GA
High-velocity OH megamasers in IRAS 20100-4156: Evidence for a Supermassive Black Hole
我们报告了在IRAS 20100-4156中发现的OH超脉泽的新的高速窄线组件。来自澳大利亚平方公里阵列探路者（ASKAP）的布尔迪工程测试阵列（BETA）和澳大利亚望远镜紧凑阵列（ATCA）的结果提供了两个独立的测量OH超脉泽光谱。除了先前已知的谱线外，我们还从星系的系统速度中发现了在$-$ 409和$-$ 562 km/s（蓝移）处存在OH超脉泽团块的证据。IRAS 20100 $-$ 4156的分子发射中存在如此高的速度可以用一个约50 pc的分子环来解释，该分子环包围着一个约38亿太阳质量的黑洞。我们还讨论了两种可能的方案，即窄线脉泽与活动星系核驱动的风动力学耦合或与两个独立的星系核相关联。BETA和ATCA光谱之间的比较为ASKAP的BETA提供了另一个科学验证。我们的数据，结合以前的测量源，使我们能够研究的变化源超过26年的时间。在1988年至2015年期间，最明亮的OH脉泽组件的通量密度减少了两倍以上，而次级窄线组件在同一时间内增加了一倍以上。高分辨率VLBI后续计划的这个来源进行了讨论，作为ASKAP早期科学计划期间发现新的OH超脉泽的前景。
2016-04-26 astro-ph.GA
Causal Discovery in Astrophysics: Unraveling Supermassive Black Hole and Galaxy Coevolution
本研究利用先进的因果发现技术和贝叶斯框架分析星系样本，揭示了星系性质与超大质量黑洞质量间的因果联系，发现按星系形态分类存在因果反转，支持了星系层级组装和活动星系核反馈调节演化的理论模型。
2025-01-13 astro-ph.GA
Probing the co-evolution of SMBHs and their hosts from scaling relations pairwise residuals: dominance of stellar velocity dispersion and host halo mass
本文通过成对残差分析和机器学习发现恒星速度弥散及暗晕质量是与超大质量黑洞质量最相关的宿主星系性质，支持AGN动力学反馈主导黑洞标度关系的形成，并指出仅用恒星质量研究会引入偏差。
2025-05-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
The scaling relation between the mass of supermassive black holes and the kinetic energy of random motions of the host galaxies
由于现代望远镜的角分辨率和运动学模型，星系内部存在超大质量黑洞（SMBH）的理论已经建立在相当坚实的基础上。SMBH的质量和它们的宿主星系的演化状态之间可能存在相关性。基于最近的2D分解的中红外Spiter/IRAC图像的本地星系与M_bh的测量，我们研究了各种标度律，研究什么是最好的预测中心SMBH的质量。我们着重研究了M_bh-M_G σ ^2定律，即SMBH的质量与相应宿主星系随机运动的动能之间的关系。为了找到最适合的尺度律检查，我们进行了最小二乘回归的M_bh对x的考虑样本的星系，x是一个已知的参数的星系隆起。我们的分析表明，M_bh-M_G σ ^2定律和其他已知的标度律一样，都能成功地拟合检验过的实验数据，而且卡方值比其他标度律更好，这一结果与以前的测定结果一致。这意味着sigma和M_G的组合可能是驱动M_bh和其他凸起属性之间的相关性所必需的。这个问题已被调查的各种关系的残差的仔细分析。为了避免对星系的活动和演化作出仓促的结论，应该考虑由随机运动的动能间接推断M_bh，特别是当应用于高红移星系时。这一说法是通过对用于研究附近宇宙中SMBH增长的SDSS数据的重新分析提出的。采用M_bh-M_G σ ^[2]关系代替M_bh-sigma关系，在相应的SDSS早型活动星系核星系的SMBH质量分布中出现了射电静/射电强的二分法。
2011-10-16 astro-ph.GA
JWST Reveals a Candidate Supermassive Black Hole Binary at z=4.3 in the Brightest Sub-millimeter Galaxy in COSMOS-Web
The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；University of California Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）；University of Colorado, Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；NASA-Goddard Space Flight Center（美国宇航局戈达德太空飞行中心）
本研究利用JWST光谱数据，在COSMOS-Web最亮亚毫米波星系AzTEC-1中发现z=4.3的候选超大质量黑洞双星，若证实将成为研究低频引力波的优质实验室。
2026-09-03 astro-ph.CO astro-ph.GA
Six new supermassive black hole mass determinations from adaptive-optics assisted SINFONI observations
不同的大质量黑洞质量-宿主星系标度关系表明，大质量黑洞的生长与其宿主星系的演化纠缠在一起。测量到的黑洞质量的数量仍然有限，需要额外的测量来理解这种明显的共同进化的基本物理学。在已知黑洞质量样本的基础上，增加了6个邻近快速旋转早型星系的新的黑洞质量（MBH）测量值，它们分别是NGC 584、NGC 2784、NGC 3640、NGC 4570、NGC 4281和NGC 7049.我们的目标星系的有效速度色散（σe）在170和245 km s^（-1）之间，因此这项工作为中等质量早型星系的黑洞性质提供了额外的见解。我们结合高分辨率的自适应光学SINFONI数据与大规模的MUSE，VIMOS和SAURON数据从ATLAS 3D推导二维恒星运动学地图。然后，我们建立了Jeans各向异性模型和轴对称Schwarzschild模型来测量中心黑洞的质量。我们的Schwarzschild模型提供的黑洞质量与最近的MBH-σe标度关系是一致的。NGC 3640的中心有一个速度色散倾角，NGC 7049的中心有一个恒定速度色散，但我们可以清楚地限制它们的黑洞质量下限。最后，我们对NGC 4570进行了测试，在构建动力学模型时考虑了可变的质光比（M/L）。当考虑M/L的变化主要与恒星金属丰度的径向变化有关时，我们发现NGC 4570动态确定的黑洞质量减少了30%。未来需要进一步的研究来解释径向M/L梯度…
2019-03-10 astro-ph.GA
The effect of bars on the M-sigma relation: offset, scatter and residuals correlations
我们分析了一组无碰撞盘状星系的模拟，以研究棒的形成和演化对超大质量黑洞的M-σ关系的影响。由杆驱动的角动量的重新分布导致中心区域内的质量增加，使凸起的速度分散平均提高~12%和高达~ 20%。如果一个盘星系的SMBH满足M-sigma关系，形成一个棒，并且SMBH在这个过程中没有增长，那么sigma的增加使星系脱离M-sigma关系。我们探讨了各种影响，可以影响这一结果，包括污染的光盘和各向异性。单个模型棒星系的M-sigma关系的位移与凸起有效半径内测量的M（B）/M（B+D）和beta_phi（B+D）相关。总的来说，这一过程导致了一个M-西格玛的棒星系从无棒星系偏移，以及增加其散射。我们组装样本的unbarbed和酒吧的星系与经典的凸起，并找到试探性的暗示，两者之间的偏移与预测一致。包括所有的棒星系，而不仅仅是那些具有经典凸起的星系，会导致明显更大的偏移。
2013-09-10 astro-ph.CO astro-ph.GA
Massive black holes or stars first: the key is the residual cosmic electron fraction
本文研究了宇宙复合时期结束时的残余电子分数对早期结构形成的影响，发现低于基准值的电子分数会延迟重子坍缩，从而创造有利于形成大质量种子黑洞的条件，为早期超大质量黑洞的形成提供了新途径。
2025-01-30 astro-ph.CO astro-ph.GA
Discovery of a Candidate Binary Supermassive Black Hole in a Periodic Quasar from Circumbinary Accretion Variability
二元超大质量黑洞（BSBH）被认为是分层星系形成的一般副产品。BSBH的最终合并被认为是最响亮的引力波（GW）警报，但没有确认的BSBH是已知的GW主导的制度。虽然周期性类星体被认为是BSBH的候选者，但周期性的物理起源在很大程度上是不确定的。在这里，我们报告发现了一个周期性（P=1607 $\pm$ 7天），在99.95%的显着性（与全球p值~ $10^{-3}$占看别处的效果）在红移1.53类星体，SDSS J025214.67-002813.7的光学光变曲线。结合斯隆数字巡天的档案数据和暗能量巡天的新的、灵敏的成像，总的~20年时间基线跨越了观测到的4.4年（剩余框架1.7年）周期的~4.6个周期。光变曲线最适合于由环双星吸积盘的流体动力学模拟预测的爆发模型。周期性很可能是由吸积率调制的毫秒差距的BSBH发射GW，动态耦合到环联吸积盘。一个突发的流体动力学变化模型是统计上的首选平滑，正弦模型预期从相对论多普勒增强，运动学效应提出的PG 1302 -102。此外，频率依赖的变化幅度不利于多普勒助推，贷款独立支持环联星吸积变假说。考虑到我们在625个类星体中从环双星吸积变率中检测到一个BSBH候选者，这表明未来的大型，敏感的天气调查，如Vera C。鲁宾天文台的空间和时间遗产调查可能能够从环双星吸积中检测到数百到数千个候选的BSBH，这对激光干涉仪空间天线有直接的影响。
2020-10-14 astro-ph.GA astro-ph.HE
An Analytic Model for Stellar Metallicity Gradient Residuals in Cold, Phase-Mixed Galactic Disks
Princeton University（普林斯顿大学）；The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）
提出一个最小分析模型，利用恒星金属丰度残差约束径向迁移，推导出闭合形式表达式，并应用于银河系薄盘，得到径向迁移均方根振幅与年龄的关系。
2026-09-03 astro-ph.GA
A universal relation between the properties of supermassive black holes, galaxies, and dark matter halos
利用动态测量的$M_{\rm BH}>10^6\,{\rm M}_\odot$和$M_{\rm h}>5\times10^{11}\,{\rm M}_\odot$，研究了一个$55$附近星系样本中中心黑洞（BH）质量$M_{\rm BH}$、暗物质晕质量$M_{\rm h}$和恒星-暗物质晕质量比$f_\star\propto M_\star/M_{\rm h}$之间的关系.相对于以前的研究的主要改进是，我们认为早期和晚期类型的系统，其中$M_{\rm h}$是确定无论是从球状星团动力学或从空间分辨的旋转曲线。独立于它们的结构特性，我们样本中的星系在$M_{\rm BH}$ - $M_{\rm h}$ - $f_\star$空间中建立了一个定义良好的序列。我们发现：（i）$M_{\rm h}$和$M_{\rm BH}$彼此强相关，并与$f_\star$反相关;（ii）在$10^{12}\,{\rm M}_\odot$的$M_{\rm h}$处，$M_{\rm BH}$ - $M_{\rm h}$关系的斜率出现中断，在$\sim10^7\!-\!10^8\,{\rm M}_\odot$的$M_{\rm BH}$处，$f_\star$ - $M_{\rm BH}$关系出现中断;（iii）在固定的$M_{\rm BH}$处，具有较大$f_\star$的星系倾向于占据较轻的晕，并具有较晚的…
2021-08-06 astro-ph.GA
Perturber-Driven Dynamics of Supermassive Black Hole Binaries in Galaxy Merger
University of Surrey（萨里大学）；Astronomisches Rechen-Institut, Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg（海德堡大学天体物理计算研究所）
研究超大质量黑洞双星在星系合并中的扰动驱动动力学，通过高分辨率模拟对比无扰动及不同质量扰动体情况，发现大质量扰动体使轨道偏心率散射增加，因质量比关系，此现象不太可能影响与引力波背景相关的黑洞双星合并。
2026-07-15 astro-ph.GA astro-ph.HE
Probing black hole accretion tracks, scaling relations and radiative efficiencies from stacked X-ray active galactic nuclei
位于星系中心的超大质量黑洞的质量似乎与其星系宿主的质量和速度色散密切相关。然而，从动态测量的非活动黑洞推断的本地Mbh-Mstar关系比活动黑洞的一些估计高出一个数量级，最近的工作表明，这种差异源于对动态黑洞质量测量样本的选择偏差。在这项工作中，我们结合X射线测量的平均黑洞吸积光度作为恒星质量和红移的函数与星系恒星质量增长的经验模型，随着时间的推移，整合预测不断发展的Mbh Mstar关系。这个隐含的关系几乎与红移无关，表明恒星和黑洞的质量平均以相似的速率增长。匹配去偏置的局部Mbh-Mstar关系需要平均辐射效率~0.15，与旋转黑洞吸积的理论预期一致。然而，匹配“原始”的非活跃黑洞的观测关系需要一个平均辐射效率约0.02，远低于理论预期。这一结果提供了独立的证据，选择偏置动态估计黑洞质量，一个结论，是强大的不确定性，热校正，模糊的活动黑洞分数，和动力吸积效率。对于我们的基准假设，它们有利于典型超大质量黑洞的中快速自旋，以达到平均辐射效率~0.12-0.20。我们的方法与经典的Soltan分析有相似之处，但是通过使用基于星系的数据而不是综合量，我们能够专注于观测不确定性最小化的制度。
2019-12-12 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
ALMA gas-dynamical mass measurement of the supermassive black hole in the red nugget relic galaxy PGC 11179
利用ALMA高分辨率CO观测，对红核遗迹星系PGC 11179进行气体动力学建模，测得超大质量黑洞质量为1.91×10^9太阳质量，发现其相对标度关系质量过大，暗示黑洞先于宿主星系增长。
2023-10-17 astro-ph.GA
Origins and Demographics of Wandering Black Holes
在罗慕路斯宇宙学模拟中，我们将游荡的黑洞定义为那些物理上偏离其晕中心的黑洞。与目前大多数其他可用的宇宙学模拟不同，黑洞是基于局部气体性质的种子，并允许动态演化而不固定在晕中心。跟踪这些黑洞使我们能够对偏移人口做出可靠的预测。我们发现游荡黑洞的数量与晕的质量大致成线性关系，因此我们预计在星系团晕中有数千个游荡黑洞。在当地，这些流浪者占当地黑洞质量预算的10%左右，一旦种子质量被占。然而，对于更高的红移（$z\gtrsim 4$），游荡的黑洞都超过和超越了它们中心的超大质量黑洞。我们发现，大多数游荡的黑洞仍然靠近种子质量，并且起源于先前被破坏的卫星星系的中心。虽然大多数没有保留一个解析的恒星对应物，但那些保留的恒星位于更远的维里半径的更大部分。具有较高光度的流浪者更倾向于在较低的半径，更大的质量，或者更接近其宿主的中平面，或者与恒星过密度有关。这个分析表明，我们目前对超大质量黑洞的普查是不完整的，而且可能存在大量的偏离中心的流浪者。
2021-03-22 astro-ph.GA
Supermassive Black Hole and Broad-line Region in NGC 5548: 2023 Reverberation Mapping Results
Yunnan Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院云南天文台）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Key Laboratory for the Structure and Evolution of Celestial Objects, Chinese Academy of Sciences（中国科学院天体结构与演化重点实验室）
本文基于2023年丽江2.4米望远镜对NGC 5548的光谱反响映射观测，结合历史数据研究其宽线区结构与动力学，发现电离分层稳定、黑洞维里质量约为2.6×10^8 M⊙，并揭示宽线区运动学随时间演化及光度与宽线区半径间3.5年延迟。
2025-11-08 astro-ph.GA
A note on the interpretation of the statistical analysis of the $M_{\bullet}-M_{G}σ^2$ scaling relation
在超大质量黑洞和宿主星系性质之间的标度关系的背景下，我们的目标是从统计的角度加强$M_{\bullet} - M_{G}σ^2$和$M_{\bullet} - σ$关系之间的比较。首先，建议除了考虑经典的拟合优度测量外，还考虑标度关系的预测精度。在这里，预测准确性是根据留一交叉验证策略公平评估的。然后，我们传播更多的光从拟合的标度关系的残差的分析，以提供更多有用的信息所扮演的角色，由不同的变量在其与黑洞质量的相关性。从六个样本的结果进行了讨论。
2021-06-11 astro-ph.GA
The role of stellar relaxation in the formation and evolution of the first massive black holes
我们计算了在z > 6时质量为10^5 Msun的大质量黑洞的形成，这些黑洞可能是z > 6时超大质量黑洞的种子。在合并星系中形成致密星团的假设下，10^8 ~ 10^9 Msun晕中的星团可以经历快速的核心坍缩，导致形成~1000 Msun的超大质量恒星，这些恒星直接坍缩成类似质量的黑洞。由于核心坍缩的时间尺度较长，晕圈大于10^9 Msun的星团在形成VMS之前会经历II型超新星。我们还模拟了随后的增长黑洞通过吸积的残留恒星的集群。2-体弛豫有效地重新填充了较大半径处的恒星轨道的损失锥，而小半径处的共振弛豫是恒星吸积到黑洞上的主要驱动力。结果，初始星团中超过90%的恒星在z=6之前就被中心的黑洞吞噬了。使用暗物质合并树，我们得到黑洞质量函数在z=6-20。在z <~ 15时，质量函数的范围为10^3 ~ 10^5 Msun。在z ~ 20处大于4*10^8 Msun的星系的大合并成功地导致了在z > 10处大于10^5 Msun的黑洞的形成，这些黑洞可能是今天看到的超大质量黑洞的潜在种子。
2016-01-19 astro-ph.GA
