The formation of black holes from rapidly accreting supermassive stars is not trivial: Simulations of thermonuclear pulsations and explosions
本研究通过首次广义相对论流体动力学模拟发现，快速吸积超大质量恒星的坍缩常被核燃烧阻止，黑洞形成依赖吸积率与金属丰度，挑战了此前的普遍认知，推动高红移类星体起源相关研究。
2024-08-15 astro-ph.HE astro-ph.SR
EFPE: Efficient fully precessing eccentric gravitational waveforms for binaries with long inspirals
在本文中，我们推导出一组运动方程的偏心轨道上的双星经历自旋诱导进动，可以有效地集成的辐射反应时标。我们找到了一个家庭的解决方案的计算成本提高了一个因素$10$ - $50$下降到$\sim 10$ ms每个波形的评估相比，通过直接集成的进动方程，保持了不匹配的顺序$10^{-4}$ - $10^{-6}$的波形持续一百万个轨道周期和一千个自旋引起的进动周期。我们表示它的参数，使解决方案经常在等质量限制，从而绕过了以前类似的解决方案的问题。我们指出的方法，在本文中提出的解决方案可以扰动，以考虑到一般的四极矩和后牛顿修正的进动方程的影响。这种新的波形，其改进的效率和准确性，使贝叶斯参数估计使用完整的自旋和偏心率参数体积的长期持续的inspiralling信号，如恒星起源黑洞二进制观测LISA。
2021-06-18 astro-ph.HE gr-qc
Captured are circularized: A relativistic treatment of extreme mass ratio inspirals crossing accretion disks
Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao-Tong University（上海交大李政道研究所）；School of Physics & Astronomy, Shanghai Jiao-Tong University（上海交通大学物理与天文学院）
本文在完全相对论框架下研究极端质量比旋近（EMRI）穿越吸积盘的长期演化，发现吸积盘总是倾向于使小质量天体轨道与盘面对齐，且被捕获后轨道偏心率较低，但仅靠与盘碰撞的捕获率较低，核星团中的两体散射对提高捕获率至关重要。
2026-06-02 astro-ph.HE
The Bardeen-Petterson effect in accreting supermassive black-hole binaries: disc breaking and critical obliquity
Centre for Exoplanets and Habitability, University of Warwick（华威大学系外行星与宜居性中心）；Department of Physics, University of Warwick（华威大学物理系）；School of Physics and Astronomy, University of Leicester（莱斯特大学物理与天文学院）；Univ Lyon, Univ Lyon1, Ens de Lyon, CNRS, Centre de Recherche Astrophysique de Lyon UMR5574（里昂大学、里昂第一大学、巴黎高等师范学校里昂分校、法国国家科学研究中心、里昂天体物理研究中心）；Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, Universitá degli Studi di Milano-Bicocca（米兰比可卡大学 G. 奥恰利尼物理系）；INFN, Sezione di Milano-Bicocca（意大利国家核物理研究所米兰比可卡分部）；School of Physics and Astronomy & Institute for Gravitational Wave Astronomy, University of Birmingham（伯明翰大学物理与天文学院及引力波天文研究所）；Leiden Observatory, Leiden University（莱顿大学莱顿天文台）；Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute)（马克斯·普朗克引力物理学研究所（阿尔伯特·爱因斯坦研究所））
研究通过三维水动力模拟揭示了吸积盘破裂现象，显示盘破裂会破坏黑洞与盘的对齐能力，且临界倾角处盘破裂导致非线性演化。
2021-11-15 astro-ph.HE gr-qc
Discovery of a ~30-Year-Duration Post-Nova Pulsating Supersoft Source in the Large Magellanic Cloud
超软X射线源（SSS）被认为是从双星伴星吸积而来的白矮星，其表面的吸积物质经历核燃烧。虽然从双星演化模型和它们作为Ia型超新星祖先候选者的身份来看，预计会有相对较多的星群，但考虑到SSS的光谱非常软，已知的星群相对较少。在这里，我们报告的X射线和光学性质的1 RXS J050526.3-684628，以前身份不明的吸积核燃烧白矮星位于大麦云（LMC）。XMM-牛顿观测使我们能够研究其X射线光谱，并首次测量~170 s的短周期振荡。通过分析eROSITA新获得的X射线数据，以及Swift观测和ROSAT档案数据，我们跟踪了过去30年的长期演变。我们确定1 RXS J050526.3-684628是一个缓慢演变的新星后SSS，经历了残余的表面核燃烧，最终在2013年达到顶峰，现在正在下降。通过与现有模型的比较，我们发现有效温度和光度的演化与~0.7 $M_{\odot}$碳氧白矮星吸积~10 $^{-9}~\rm{M}_{\odot}$ /yr是一致的。我们的研究结果表明，可能有更多的未被发现的SSS和“错过”新星等待专门的深X射线搜索在LMC和其他地方。
2020-09-20 astro-ph.HE
Accreting Double white dwarf binaries: Implications for LISA
我们探讨了质量转移的白矮星双星经历直接影响和磁盘吸积的长期演化，并探讨这种系统的引力波天文学的影响。我们涵盖了广泛的初始组件的质量，并表明，这些系统，其中大部分位于LISA的灵敏度范围内，表现出显着的负轨道频率演变（啁啾）的一个显着的分数，他们的寿命。利用星系布居综合，我们预言~ $2700$双白矮星将被LISA观测到，其负啁啾小于$-0.1\ yr^{-2}$。我们还表明，LISA的质量转移双白矮星系统的检测可能会为天文学家提供独特的方式来探测物理管理紧密紧凑的对象二进制。
2017-09-12 astro-ph.HE astro-ph.SR
The Great Wall: Urca Cooling Layers in the Accreted NS Crust
吸积中的中子星拥有大量的天文观测数据，可以用来推断底层致密物质的性质。这些观测值对发生在吸积中子星（NS）地壳中的加热和冷却过程很敏感。在过去的几年里，电子俘获/β衰变（urca）循环可以在NS地壳内的高温下运行已经变得很明显。经历乌尔卡循环的核层可以在地壳深处发生的加热和乌尔卡层以上的区域之间形成一个热屏障，或长城。本文简要回顾了urca过程及其对吸积中子星观测的意义。
2018-02-19 astro-ph.HE
Gravitational waveforms for compact binaries from second-order self-force theory
本文利用二阶自力理论的双时间尺度展开快速生成无自旋致密双星准圆旋进波形，结果与数值相对论高度一致，可服务于 LISA 及 LIGO-Virgo-KAGRA 观测。
2023-03-29 astro-ph.HE gr-qc
The Evolution of Accreting Binaries: from Brown Dwarfs to Supermassive Black Holes
该研究系统调查了从棕矮星到超大质量黑洞的环绕双星吸积盘，发现低质量比双星多外旋，但某些质量比下快速内旋，且粘性空间分布影响优先吸积，并解释了变率与偏心率的关系。
2023-10-11 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.HE
Gravitational wave mergers of accreting binary black holes in AGN discs
该研究建立AGN圆盘中吸积双黑洞的解析模型，揭示圆盘纵横比决定轨道扩张或收缩，并量化并合时间与引力波事件率。
2024-12-02 astro-ph.GA astro-ph.HE
An accurate geometric distance to the compact binary SS Cygni vindicates accretion disc theory
矮新星是白矮星从附近的红矮星伴星吸积物质。它们的定期爆发被解释为在吸积盘中的热粘性不稳定性，由盘不稳定性模型描述，该模型已成功地扩展到其他吸积系统。然而，原型的矮新星，天鹅座SS，提出了一个重大的挑战，我们的理解吸积盘理论。在哈勃太空望远镜测量的159 +/- 12 pc的距离上，它太亮了，不可能经历观察到的定期爆发。使用非常长的基线干涉无线电观测，我们报告了一个准确的，独立于模型的距离SS天鹅座的地方源显着接近114 +/- 2 pc。这调和源行为与我们的理解吸积盘理论在吸积致密物体。
2013-05-24 astro-ph.HE
Long-term temperature evolution of neutron stars undergoing episodic accretion outbursts
瞬态中子星（NS）LMXB经历吸积的插曲，与静止期交替。在吸积爆发期间，由于地壳中发生的吸积引起的放热过程，NS变热。除了长期以来已知的核起源的地壳深部加热之外，一种可能的非核热源，被称为“浅层加热”，存在于较低的密度。大部分由吸积引起的热量会在数年的时间尺度内缓慢地扩散到核心。在许多爆发周期中，当核心温度足够高，加热和冷却（光子和中微子发射）过程达到平衡时，就会达到平衡状态。我们研究了恒星的特性和爆发性质如何影响瞬态吸积NS的长期温度演化。首次考虑了地壳性质的影响，特别是浅层加热的影响。使用我们的代码NSCool，我们跟踪了一个NS经历爆发超过一段时间的$10^5$年的热演化。爆发序列是基于从Aql X-1观测到的规则爆发。对于每个模型，我们计算了达到平衡的时间尺度，并将这些时间尺度与平衡态的温度和光度参数一起呈现。我们发现，浅层加热显着有助于平衡态。增加其强度会提高平衡核心温度。我们发现，如果深部地壳加热被浅层加热所取代，核心仍然会加热，达到仅低2%的平衡核心温度。因此，深部地壳加热对地核的加热可能并不重要。此外，浅层加热可以增加静态光度值高于以前的预期。
2019-08-28 astro-ph.HE
Spin alignment and differential accretion in merging black hole binaries
超大质量黑洞双星和周围吸积盘之间的相互作用既可以帮助双星螺旋上升，也可以使黑洞自旋与盘角动量对准。双星迁移是由于环双星盘内的角动量转移，而自旋对准过程是由每个黑洞上的质量吸积驱动的。因此，不同盘部件之间的质量传递将内旋和对准过程耦合在一起。预计质量会从双星清理出来的空洞中泄漏出来，并优先吸积到较轻的（次级）黑洞上，因为它的轨道更靠近圆盘边缘。较重的（主）黑洞的低吸积速率减慢了对齐过程。我们重新审视了这个问题，并建立了一个半解析模型来描述气体驱动的内旋和自旋排列之间的耦合，发现质量比q<~0.2的双星接近引力波驱动的内旋的差异失调：光的秒阻止初级对齐。在强引力区，具有未对准主色的二元黑洞是进动效应的理想候选者，并且可能遭受适度大（~1500 km/s）的反冲速度。
2015-07-01 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Relativistic gas accretion onto supermassive black Hole binaries from inspiral through merger
本文开发了3D GRMHD框架模拟超大质量黑洞双星从旋进到并合的吸积过程，发现并合时光度突增约50%，流体冲力压强调节视界磁通量比例，为引力波探测提供关键电磁信号参考。
2025-08-23 astro-ph.HE gr-qc
Ultrashort-period WD binaries are not undergoing strong tidal heating
本研究通过 MESA 模拟计算双白矮星中的潮汐加热，发现超短周期下 WD 温度显著升高，但观测表明潮汐加热非主导光度，这些热 WD 本质年轻，双星可能形成于短周期且经历了低效率共同包层演化。
2024-01-25 astro-ph.HE astro-ph.SR
Deciphering Accretion-Driven Starquakes in Recycled Millisecond Pulsars using Gravitational Waves
本研究针对再循环毫秒脉冲星的吸积驱动星震问题，通过两种吸积中子星模型分析，发现星震会引发连续引力波信号突变，且球形与形变恒星的振幅变化方向相反，该突变可作为星震的独特观测特征。
2024-09-11 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Extreme-Mass-Ratio Inspirals in Gaseous Disks
NASA Hubble Fellowship Program（NASA 哈勃博士后项目）；Institute for Advanced Study（高等研究院）；Princeton Gravity Initiative, Princeton University（普林顿大学引力计划）；Princeton University（普林斯顿大学）
本文通过相对论线性理论与数值格式，探究气体盘与极端质量比旋近（EMRIs）的相互作用，发现近25个史瓦西半径处相对论效应显著改变该相互作用，其框架可助力EMRI形成分析与波形模型构建。
2026-08-19 astro-ph.HE gr-qc
X-ray fluorescence from super-Eddington accreting black holes
X射线混响已被证明是一种强有力的工具，能够探测致密物体周围吸积盘的最内部区域。目前的理论研究通常假设圆盘在几何上是薄的，光学上是厚的，并且以开普勒速度运行。因此，这些模型不能适用于系统的超爱丁顿吸积发生，因为薄盘近似失败，在这种吸积制度。此外，国家的最先进的数值模拟表明，光学厚风发射的超级爱丁顿吸积盘，从而改变了反射几何显着从薄盘图片。我们进行了理论研究这一主题的重点是铁K $α$荧光线产生的超爱丁顿磁盘，并表明，他们的线轮廓形状的漏斗几何形状和风加速度。我们还系统地比较了Fe线的轮廓从超爱丁顿厚磁盘薄磁盘，并发现前者更蓝移和对称的形状。这些结果与观测到的Fe K $α$线一致，该线来自喷射潮汐破裂事件Swift J1644，在该事件中，恒星碎片形成了瞬态的超爱丁顿吸积盘。因此，仔细分析的Fe K $α$线轮廓可以用来识别系统进行超爱丁顿吸积。
2019-09-20 astro-ph.GA astro-ph.HE
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
Eccentric Binaries Accreting from Thin Disks: Orbital Evolution
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
Radio pulse search and X-Ray monitoring of SAX J1808.4-3658: What Causes its Orbital Evolution?
吸积毫秒X射线脉冲星（AMXP）SAX J1808.4-3658，表现出一种特殊的轨道演化，其速度比保守的双星演化模型预测的要快得多。确定导致这种行为的潜在机制非常重要，因为它可以帮助理解这个系统是如何演变的。也有人认为，当处于静止状态时，SAX J1808.4-3658会作为射电脉冲星开启，这种情况可能提供AMXP和黑寡妇射电脉冲星之间的联系。在这项工作中，我们报告了2014年8月使用绿岸望远镜在2 GHz处进行的深射电脉动搜索的结果，以及使用钱德拉、斯威夫特和INTEGRAL对2015年爆发进行的X射线监测的结果。特别是，我们提出的X射线时序分析的30-KS钱德拉观测期间执行的2015年爆发。我们没有探测到无线电脉冲，并对任何AMXP的脉冲无线电通量密度进行了迄今为止最强的限制。我们还发现SAXJ1808.4 -3658的轨道继续以快速的速度演化，并将其与其他吸积和非吸积双星的轨道进行了比较。我们讨论两种情况：要么中子星具有大的转动惯量（I> 1.7 × 10^45 g cm ^2），并且正在烧蚀施主（通过使用其自旋下降功率），从而产生效率为40%的质量损失，要么施主星正在经历准周期变化，这是由于由强（1 kG）场或可能与辐照有关的某些未识别的机制引起的质量四极变化。
2016-11-18 astro-ph.HE
Impact of quark deconfinement in neutron star mergers and hybrid star mergers
我们描述了一个明确的引力波签名，以确定发生强相变从强子物质到解除夸克物质的中子星合并。这样的相变导致状态方程的强烈软化，因此与纯强子模型相比，合并残余物更紧凑。如果在合并过程中发生相变，这将导致合并后的主要引力波频率相对于潮汐变形特性的inspiral阶段的特征增加。通过比较不同的纯强子和混合模型的结果，我们表明，一个强大的相变可以确定从一个单一的，同时测量前和合并后的引力波。此外，我们提出了新的结果混合星合并，其中包含夸克物质已经在螺旋阶段。此外，对于这些系统，我们发现，合并后的GW频率增加相比，纯粹的强子模型。因此，我们的结论是，也混合星合并的强子-夸克相变在相对较低的密度开始可能会导致非常相同的特征签名的夸克解除禁闭在合并后的GW信号的系统在合并过程中经历的相变。
2020-06-29 astro-ph.HE hep-ph
Misaligned Spinning Binary Black Hole Mergers in Hot Magnetized Plasma
我们提出了广义相对论磁流体动力学模拟的等质量自旋黑洞二进制合并嵌入在磁化气体云。我们着重讨论了自旋相对于轨道角动量的取向对流体动力学、质量吸积率和坡印亭光度的影响。我们发现，在整个螺旋，气体吸积到个别黑洞集中成盘状的超密度，其角动量的方向朝向自旋轴，并持续到合并。我们确定准周期调制发生在质量吸积率的1- 20%的水平，平行于引力波啁啾演变。吸积率时间序列和引力应变之间的相似性是在吸入的黑洞附近强的、动态的引力场和磁场之间相互作用的结果。这一结果表明，在合并前的大质量双星吸积率的准周期性是不排除的环境中，黑洞嵌入在一个circumbinary吸积盘，并可以提供一个额外的有用的签名，电磁辐射同时低频引力波检测。
2022-05-04 astro-ph.HE gr-qc
Redshift factor and diffusive equilibrium of unbound neutrons in the single nucleus model of accreting neutron star crust
利用球胞的Wigner-Seitz近似，我们重新分析了一个广泛使用的吸积中子星壳的单核模型。我们计算地壳内的β不平衡，这是相当大的，这意味着中子和重子化学势，$μ_n$和$μ_{\rm b}$，是不相等的。我们还包括非平衡反应，由物质压缩驱动，并在反应层中进行。在反应层之间的壳层中，时空度规分量$g_{00}=e^{2Φ}$的$e^Φμ_n$的恒定性是不适用的，因为单个电子捕获被阻挡，所以中子分数是固定的，因此中子不是地壳物质的独立分量。在反应层之间的壳层中没有中子扩散，这是由于这些壳层中中子分数（浓度）的恒定性。在反应层中，由中子分数梯度产生的向外的力被作用在未束缚中子上的向内的引力所平衡。忽略反应层的厚度与壳层厚度的比较，我们得到条件$e^{Φ(r)}f_Q(r)g(r)=$常数，其中$g$是每个核子的吉布斯能，在反应表面上经历不连续的下降，和$f_Q(r)g(r)={\widetilde{g}}(r)$是一个连续的函数，由于因子$f_Q(r)$取消了$g(r)$中的不连续性（下降）。函数$f_Q(r)$使用Tolman-Oppenheimer-Volkov方程从具有不连续性的状态方程（EOS）获得的$f_Q(P)$和$g(P)$计算。$e^{Φ(r)}{\widetilde{g}}(r)$的常数是标准关系式$e^{Φ(r)}{μ}_{\rm b}(r)=$常数的推广，适用于催…
2020-02-28 astro-ph.HE nucl-th
Quasiequilibrium sequences of binary neutron stars undergoing dynamical scalarization
我们计算了等质量，无旋双星中子星（BNS）在标量张量（ST）引力理论，承认动态标量化的准平衡序列。我们用现实的状态方程（特别是通过分段多方状态方程）来模拟中子星。使用这些准平衡序列，我们计算二进制的标量电荷和结合能与轨道角频率。我们发现，结合能的绝对值是小于在广义相对论（GR），最多相差约14%，在高频率的情况下考虑。我们使用新计算的结合能和平衡方程来估计的引力波（GW）周期的数量在绝热，准圆形的螺旋上升阶段的序列，这是最后一个稳定的轨道或质量脱落点，这取决于哪一个先来的结束。我们发现，根据ST参数，GW周期的数量可以大大小于GR。特别是，我们得到，当动态标量化设置在约130 Hz的GW频率，仅包括ST结合能导致GW周期从~120 Hz减少到序列结束（~1200 Hz）的约11%。我们估计，当ST能通量也包括在内时，GW周期将减少约24%。非常有趣的是，动力标量化可以产生的GW周期的数量相对于GR点粒子的情况下，是远远大于由于潮汐相互作用，这是对只有几个GW周期的顺序的影响差异。这些结果进一步澄清和证实了最近的研究，已经发展的BNS无论是在完全数值相对论或后牛顿理论，并指出发展准确的ST理论波形的系统组成的强自引力物体，如BNS的重要性。
2015-01-27 astro-ph.HE gr-qc
Impact of a binary black hole on its outer circumbinary disc
吸积超大质量双黑洞（SMBBH）是多信使天文学的潜在目标，因为它们发射引力波（GW），而它们的环境发射电磁波（EM）。为了最大限度地利用联合GW-EM检测，我们首先需要获得与BBH明确相关的理论预测EM信号。在这方面，这是一系列论文中的第一篇，致力于增加合并前的BBH及其相关的EM观测值。在这里，我们扩展我们的暴力吸积系统，e-NOVAs，任何时空的数值天文台。与以前的研究不同，几乎完全集中在内部区域，我们研究了BBH对位于辐射（或波）区的外环双星盘的影响，在e-NOVAs中实现了一个近似的自旋分析时空，吸气BBH。我们遵循形成一个弱螺旋结构所产生的延迟效应在辐射区度量盘密度。模拟数据，然后后处理的一般相对论射线跟踪代码，将相同的BBH时空，假设SMBBH源。密度螺旋在半轨道周期产生了一个小的（<1%）但明确的光变曲线调制。这个信号，虽然弱，是从根本上不同于一个轴对称的磁盘周围的一个单一的BH提供一个较低的限制的影响BBH在其外盘。这个电势差被发现，我们研究如何二进制参数影响这种调制，以找到最佳的情况下，这是一个高的源倾斜的任何二进制质量比（从0.1到1）。
2022-12-22 astro-ph.HE astro-ph.IM
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
Orbital evolution of asymmetric binaries within accreting environments
École Nationale Supérieure de Techniques Avancées (ENSTA), Institut Polytechnique de Paris（巴黎理工学院高级国立学院）；Gran Sasso Science Institute (GSSI)（格兰萨索科学研究所）；INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso（意大利国家核物理研究所，格兰萨索国家实验室）；Grupo de Relatividad y Gravitación, Facultad de Matemática, Astronomía, Física y Computación, Universidad Nacional de Córdoba（科尔多瓦大学数学、天文学、物理与计算学院相对论与引力研究组）；William H. Miller III Department of Physics and Astronomy, Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学威廉·H·米勒三世物理与天文学系）
研究嵌入吸积盘的极端质量比旋近中相对论轨道动力学与环境效应的相互作用，通过Kerr测地线和吸积盘模型揭示两阶段演化：轨道面快速对齐与偏心率缓慢衰减，并强调相对论效应和盘结构的重要性。
2026-09-14 astro-ph.HE gr-qc
Accretion disks around binary black holes of unequal mass: GRMHD simulations of postdecoupling and merger
我们报告的结果，从放松磁盘初始数据开始，在广义相对论的磁化磁盘吸积合并黑洞二进制的模拟。模拟的特点是一个有效的，快速的辐射冷却计划作为未来治疗的限制情况下，辐射转移。在这里，我们通过螺旋和合并来演化双星-盘解耦后的系统，并用$q\equiv m_{\rm bh}/M_{\rm BH}=1,1/2,$和$1/4$来分析双星质量比对系统演化的依赖性。我们发现与局部冷却相关的光度大于与物质动力学流出相关的光度，而与磁场能量的整体传输相关的电磁（坡印廷）光度最小。合并时冷却的光度只比单个非旋转黑洞的光度小一点点。初始喷流的发射与质量比无关，而同一初始盘在单个非旋转黑洞上吸积并不像预期的那样导致喷流。对于所有的质量比，我们看到一个短暂的行为，在准直，磁化流出持续$2-5 ( M/10^8M_\odot ) \rm days$合并后：流出变得越来越磁主导和加速到更高的速度，提高坡印廷光度。这些突然的变化可以改变整个喷流的电磁辐射，并可能有助于区分活动星系核中的黑洞合并，从单吸积黑洞喷流形态的基础上。
2014-12-03 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Common Envelope Wind Tunnel: The Effects of Binary Mass Ratio and Implications for the Accretion-Driven Growth of LIGO Binary Black Holes
我们提出了三维局部流体动力学模拟周围的物体嵌入恒星信封使用“风洞”的形式主义。我们的模拟模型的共同包络动力学inspiral阶段在双星系统的无量纲流动特性。我们提出了一套模拟研究的影响，不同的二进制质量比，恒星结构，状态方程，相对马赫数的对象的运动通过气体，和密度梯度的引力聚焦规模。对于每个模型，我们测量嵌入物体所经历的吸积和阻力系数。这些系数在共同包层的动力学螺旋阶段调节物体质量和轨道收紧的耦合演化。我们将我们的模拟结果外推到与LIGO黑洞人口质量相当的吸积黑洞。我们证明，这些黑洞每单位轨道收紧所产生的质量和自旋与吸积与阻力系数之比直接相关。因此，我们推断，在一个典型的例子场景中，初始非旋转黑洞的质量和无量纲自旋分别改变了$1\%$和0.05的数量级。我们的预测，质量和自旋的黑洞保持基本不变的一个共同的信封阶段艾滋病的解释不断增长的人口观测合并的二进制黑洞的属性。即使这些黑洞在组装过程中经历了一个共同的包络相，先前进化时期赋予的质量和自旋特征也应该保留下来。
2019-10-29 astro-ph.HE astro-ph.SR
Radio imaging observations of PSR J1023+0038 in an LMXB state
过渡毫秒脉冲星双星系统PSR J1023+0038于2013年6月重新进入吸积状态，在此状态下，它与低质量X射线双星（LMXB）在静止或近静止状态下有许多相似之处。PSR J1023+0038的距离仅为1.37 kpc，具有无与伦比的能力来研究高度磁化的致密物体上的低水平吸积。我们使用Karl G. Jansky甚大阵列，欧洲VLBI网络和LOFAR，看到快速变化，平坦的光谱发射持续了6个月。平坦的光谱和可变性表明同步辐射起源于从系统流出，最有可能的形式是一个紧凑的，部分自吸收喷流，如在LMXB在较高的吸积率。然而，射电亮度大大超过了从更活跃的吸积中子星LMXB系统的观测中得出的外推结果。我们假设PSR J1023+0038正在经历辐射效率低的“螺旋桨模式”吸积，喷流带走了释放的吸积光度的主要部分。我们证实，PSR J1023+0038中看到的增强的伽马射线发射，因为它重新进入吸积状态已被维持;在这种状态下增加的伽马射线发射也可能与螺旋桨模式吸积有关。类似的吸积模式可以用来解释其他两个已知的过渡毫秒脉冲星系统XSS J12270-4859和PSR J1824- 2452 I（M28 I）的无线电和X射线特性，这表明辐射效率低下的吸积可能是一个普遍存在的现象之间（至少有一类）中子星双星在低吸积率。
2015-07-28 astro-ph.HE astro-ph.SR
Unstable Mass Transfer from a Main-Sequence Star to a Supermassive Black Hole and Quasi-Periodic Eruptions
我们讨论的形成和演化的系统组成的低质量（$M_\star \lesssim 4 \, \rm M_\odot$）主序星，轨道周期的顺序$\sim$小时，和一个温和的偏心率（$e\approx0.1-0.2$）的$10^5-10^7 \, \rm M_\odot$超大质量黑洞，episodically脱落的质量在每个近心通道。我们认为，由此产生的质量转移可能是不稳定的，与罗氏瓣溢出最初驱动的引力波发射，但随后被加速的恒星的膨胀，以响应其质量损失，经历一个失控的过程。我们表明，这样的系统是自然产生的两体引力相遇内的一个星系的秒差距，其次是引力波循环和inspiral从最初的高偏心轨道。我们认为，这样的系统可以产生类似于最近确定的类X射线瞬变称为准周期爆发，在几个遥远的星系的中心观察到的经常性耀斑。
2022-11-17 astro-ph.GA astro-ph.HE
Great Impostors: Extremely Compact, Merging Binary Neutron Stars in the Mass Gap Posing as Binary Black Holes
如果单个致密伴星的质量落在所谓的$3-5\ M_\odot$的质量隙内，那么我们能区分正在合并的双黑洞和双中子星吗？对于中子星，实现这样的质量通常需要极端的紧凑性，在这项工作中，我们提出的初始数据和演化的二进制中子星最初在quasiequilibrium圆形轨道具有紧凑性$C=0.336$。它们是迄今为止构造和演化的最紧凑、非真空、准平衡的双星，包括玻色子星。所达到的紧凑性仅略小于由因果关系所强加的最大可能性$C_{\rm max}=0.355$，它要求声速小于光速。通过比较从螺旋晚期到合并和合并后阶段的引力波形，我们确定了用于区分它们的具体测量结果。在这样的致密程度下，双中子星直到合并之前都不会出现潮汐分裂，因此在共同的核心形成之前就开始了迅速的坍缩。在我们的模拟的准确性，从这两个双星的黑洞残余物表现出振铃辐射，是无法区分的扰动克尔时空。然而，它们的螺旋导致相位差的数量级$\sim 5$拉德超过$\sim 81$公里的分离（1.7轨道），而典型的中子星表现出相位差的$\geq 20$拉德。虽然$\sim 5$ rad的差可以通过当前的引力波激光干涉仪（例如，aLIGO/Virgo），单个质量和自旋的不确定性可能会阻止区分这种紧凑的大质量中子星和黑洞。
2020-02-26 astro-ph.HE gr-qc
Vacuum Electromagnetic Counterparts of Binary Black-Hole Mergers
作为一个系统的建模电磁（EM）发射从一个螺旋黑洞的二进制，我们考虑一个简单的情况下，二进制移动在一个统一的磁场锚定到一个遥远的circumbinary盘。我们通过求解Einstein-麦克斯韦方程组来研究这个系统，其中电磁场的强度与天体物理学一致。我们考虑自旋与轨道角动量对齐或反对齐的双星，并研究这些自旋配置的引力和电磁信号的依赖性。总的来说，我们发现，在最低的l=2，m=2多极的EM辐射准确地反映了引力的，具有相同的相位演化和振幅，不同的只有一个比例因子。我们还计算了电磁波的能量发射效率，发现它由E^rad_EM/M ~ 10^-15（M/10^8 M_Sun）^2（B/10^4 G）^2给出，因此比实际磁场的引力能小13个数量级。如果系统以接近爱丁顿速率吸积，则相应的光度远小于吸积光度。最重要的是，这种电磁辐射的频率为10^-4（10^8 M_Sun/M）Hz，远远超出了天文射电观测的范围。因此，这里讨论的电磁辐射不太可能与引力波辐射同时被直接探测到。然而，由EM场行为的变化驱动的间接过程可以产生可观察到的事件。特别是，如果环双星盘的吸积率很小，并且在最终的螺旋时间尺度上足够稳定，那么EM发射可以间接观察到，因为它将通过扭曲的磁场线施加的磁矩改变吸积率。
2009-12-11 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational waves associated with the r-mode instability from neutron star-white dwarf mergers
本文研究白矮星质量≳1M⊙的中子星-白矮星并合中吸积中子星的r模不稳定性产生的强引力波辐射，指出其强度远超中等或低质量X射线双星情形，并可能伴随长伽马射线暴、快速蓝色光学暂现源和快速射电暴等电磁辐射。
2024-10-04 astro-ph.HE
Tidal deformations of neutron stars with elastic crusts
随着引力波探测器首次探测到中子星合并双星，证明考虑中子星的内部结构如何影响它们可以不对称变形的方式是及时的。这种变形可能会在引力波信号上留下可测量的印记，并且可以通过潮汐相互作用或山脉的形成来获得。我们详细的形式主义，描述完全相对论中子星模型与弹性地壳进行静态扰动。这种形式主义为研究中子星变形的各种机制提供了基础。我们提出的正压状态方程和弹性地壳，这使我们能够计算相关的量，如潮汐变形参数的现实模型的结果。我们发现，包含弹性地壳提供了一个非常小的修正潮汐变形。这些结果使我们能够证明在双星螺旋上升期间地壳何时何地开始破裂，我们发现大部分地壳将保持完整，直到合并。
2020-05-12 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Contrasting behaviour from two Be/X-ray binary pulsars: insights into differing neutron star accretion modes
本文介绍了来自小麦哲伦云（SMC）方向的两个周期性X射线信号的识别。在罗西X射线计时探测器（RXTE）的探测中，175.4秒和85.4秒的脉动被认为是来自位置未知的新Be/X射线双星（BeXRB）。利用快速跟踪的INTEGRAL和XMM-牛顿观测，我们发现第一颗脉冲星（命名为SXP 175）与一颗候选的高质量X射线双星（HMXB）重合，该双星位于SMC北部棒区，正在经历一次小型II型爆发。本文首次给出了该系统的轨道周期（87 d）和光谱类（B 0-B0.5IIIe）。第二颗脉冲星被证明不是新的，但与SXP 91.1-SMC长达13年的RXTE关键监测计划开始时发现的脉冲星一致。虽然理论上吸积中子星在如此短的时间内如此显著地改变自旋周期是可能的，但可用于该源的X射线和光学数据表明，这种自旋上升在X射线静止的长阶段是连续的，其中吸积驱动的中子星的自旋上升应该是最小的。
2013-04-29 astro-ph.HE
A quasi-star is born: formation and evolution of accreting quasi-stars as a pathway to Little Red Dots at non-zero metallicity
Université de Genève（日内瓦大学）；CNRS, IRAP（法国国家科学研究中心，天体物理研究所）；Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所）
研究准星体的光学发射，探讨其形成与演化，发现其寿命和性质与金属licity无关，为Little Red Dots的光发射提供解释。
2026-08-03 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
The Gravity of Classical Fields: And Its Effect on the Dynamics of Gravitational Systems
经典场在理论物理中无处不在。它们几乎在物理学的所有领域都有应用，从凝聚态和粒子物理学到宇宙学和天体物理学。特别是，标量场可以产生受限结构，如玻色子星、量子或Q球。这些天体是有趣的假想的新“暗物质星”，但也很好地描述了暗物质核心时，领域是超轻的。在这篇论文中，我们研究了这种受限的玻色子结构在被其附近的外部物质（恒星、行星或黑洞）激发时的动力学响应。这样的扰动器可以穿透玻色子配置或在其中心经历周期性运动（例如，二进制文件）。我们的设置也可以有效地描述一个移动的大质量黑洞和周围环境之间的相互作用。它还描述了暗物质耗尽是对暗物质核心内螺旋双星的反应。我们的研究结果提供了黑洞或恒星与它们可能生活的超轻暗物质核心环境之间相互作用的完整画面。本论文还讨论了几种经典的场环境效应对致密物体（如黑洞）运动（或最终生存）的影响。
2021-10-14 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
The $\textit{False Widow}$ Link Between Neutron Star X-ray Binaries and Spider Pulsars
过渡毫秒双星（tMSP）的发现为中子星（NS）低质量X射线双星（LMXB）构成了向毫秒双星（MSP）演化的部分途径提供了确凿的证据。红背和黑寡妇“蜘蛛”星是双星MSP的一个子类，它们通过烧蚀“吞噬”它们的同伴--通过烧蚀，物质被脉冲星风从恒星表面升起。除了减少伴星的质量外，烧蚀还引入了可观察到的特征，例如在足够高的倾角下观察到的系统中的扩展，能量依赖和不对称的日食轮廓。在这里，我们提出了一个详细的研究和比较的X射线日食的两个NS LMXB; $\textit{Swift}$ J1858.6 $-$ 0814和EXO 0748 $-$ 676。在这两个LMXB中观测到的一些X射线食特征与食红背星和黑寡妇星的射电食特征相似，表明它们也可能拥有烧蚀的伴星。X射线照射或脉冲星风可以驱动消融。我们进行轨道相位分辨光谱两个LMXB映射柱密度，电离和覆盖的物质流出的分数。由此，我们推断在这两个系统中的伴星周围存在高度电离和cloudlated烧蚀的材料。我们将经历消融的LMXB称为$\textit{false widows}$，并假设消融开始于LMXB阶段，推测它们可能是红背星系的祖先。因此，假寡妇可以提供LMXB和蜘蛛网络之间的联系。在非吸积状态下的无线电脉动的检测可以支持这一假设。
2023-01-31 astro-ph.HE
The split majoron model confronts the NANOGrav signal and cosmological tensions
本文重新审视分裂majoron模型，通过两次一阶相变产生引力波背景解释NANOGrav信号，并利用额外辐射和中微子相互作用缓解宇宙学张力。
2024-07-30 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
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
BH-BH mergers with & without EM counterpart: A model for stable tertiary mass transfer in hierarchical triple systems
本文建立分级三体中第三星向内层双黑洞稳定转移质量的解析与星族合成模型，量化其高引力波并合效率、本地并合率及电磁对应体比例。
2024-09-05 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Accretion-modified Stars in Accretion Disks of Active Galactic Nuclei: the Low-luminosity Cases and an Application to Sgr A$\!^{*}$
研究低光度AGN中ADAF内sMBH的吸积过程，其外流形成空腔并抑制SMBH吸积，引发准周期闪烁与耀发；应用于Sgr A*，约40太阳质量sMBH的EMRI为LISA等探测毫赫兹引力波提供理想源。
2023-11-12 astro-ph.GA astro-ph.HE
Can dwarf novae produce type Ia supernovae?
Yunnan Observatories, Chinese Academy of Sciences (CAS)（中国科学院云南天文台）；International Centre of Supernovae, Yunnan Key Laboratory（超新星国际中心，云南省重点实验室）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Center for Astronomical Mega-Science, Chinese Academy of Sciences（中国科学院天文大科学研究中心）
通过MESA模拟研究间歇性矮新星吸积对白矮星质量增长的影响，发现周期性能量吸积无法维持稳定氢燃烧，导致新星爆发和质量保留效率下降，因此矮新星不太可能是Ia型超新星的前身。
2026-06-25 astro-ph.HE astro-ph.SR
General Relativistic Magnetohydrodynamic Simulations of Accretion Disks Around Tilted Binary Black Holes of Unequal Mass
本文通过广义相对论磁流体动力学模拟不等质量、倾斜自旋双黑洞吸积盘，揭示质量比与自旋取向对喷流形成、重定向及坡印廷光度变化的影响。
2023-02-17 astro-ph.HE gr-qc
Ultra-luminous X-ray sources and neutron-star-black-hole mergers from very massive close binaries at low metallicity
双星黑洞（BH）合并GW 150914产生的引力波可能会启发我们对超亮X射线源（ULX）的理解，因为大于30 Msun的BH可以在不超过爱丁顿极限的情况下达到大于4 × 10^39 erg·s^-1的光度。因此，重要的是研究合并黑洞的进化通道的变化，这可能会形成吸积黑洞并成为ULX。最近的研究表明，质量比接近于1和紧密轨道的大质量双星可以进行有效的旋转混合，并在化学上均匀地演化，从而形成紧凑的BH双星。我们研究了类似的系统，通过计算~120000详细的二进制模型与MESA代码涵盖了广泛的初始参数。当初始质量比M_2/M_1为0.1 ~ 0.4时，> 40 Msun的初生体可以化学均匀地演化，保持致密，形成BH，而不发生Roche瓣溢出。然后次级膨胀并将质量转移到BH，启动ULX阶段。我们预测，每10^4颗大质量恒星中，约有1颗是这样演化的，并且在局部宇宙中，每Msun/yr^-1的恒星形成速率中，可以观测到0.13个ULX，并且强烈倾向于低金属丰度。当金属丰度log Z>-3时，由于成对不稳定性超新星的出现没有留下任何残余，导致X射线光度截止，ULX中的BH质量被限制在60 Msun。在较低的金属丰度下，超大质量的恒星可以避免爆发成对不稳定的超新星，而是形成质量超过130 Msun的黑洞，在ULX光度分布中产生一个缺口。在ULX阶段之后，中子星-BH双星的形成速率小于0.2 Gpc…
2017-05-11 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Signatures of Compact Object Mergers Inside Stars in AGN Disks
Center for Computational Astrophysics, Flatiron Institute（平流层研究所计算天体物理中心）；Department of Astrophysical Sciences, Princeton University（普林斯顿大学天体物理科学系）；Institute for Advanced Study（高等研究院）；Department of Science, BMCC, City University of New York（纽约市立大学布朗克斯社区学院科学系）；Departament de Física, Universitat de les Illes Balears（巴利阿里群岛大学物理系）；Institute of Applied Computing & Community Code (IAC3), Universitat de les Illes Balears（巴利阿里群岛大学应用计算与社区代码研究所）；Department of Physics and Astronomy, Stony Brook University（石溪大学物理与天文学系）；JILA, University of Colorado and National Institute of Standards and Technology（科罗拉多大学与美国国家标准与技术研究院联合JILA研究所）
该研究分析AGN盘中“不朽”恒星与致密天体的相互作用，发现盘内双黑洞并合的特征信号处于分赫兹波段，相关并合率最高可达约8 Gpc⁻³ yr⁻¹，需DECIGO等下一代探测器探测。
2026-08-26 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
