Dancing to ChaNGa: A Self-Consistent Prediction For Close SMBH Pair Formation Timescales Following Galaxy Mergers
首次自洽地预言了星系合并后近距离超大质量黑洞（SMBH）对形成时间尺度的分布。ROMULUS 25是第一个精确跟踪SMBH在宿主星系中轨道演化的大尺度宇宙学模拟工具，其尺度可以精确到kpc以下。我们利用ROMULUS 25预测，紧密SMBH对的平均形成率密度为0.013 cMpc^-3 Gyr^-1。我们发现，这是相对罕见的星系合并，导致形成紧密的SMBH对与sub-kpc分离和那些形式往往是陀螺仪的轨道演化星系合并后的结果。形成紧密SMBH对的可能性和时间尺度强烈依赖于合并星系的质量比，以及致密恒星核心的存在。低恒星质量比的星系合并，缺乏一个致密的恒星核心，更有可能成为潮汐破坏和沉积在大半径的SMBH没有任何恒星核心，以帮助他们的轨道衰变，导致人口长寿的“流浪”SMBH。相反，星系中的SMBH仍然嵌入恒星核心，平均在更短的时间尺度内形成紧密的配对。这个时间尺度是预测SMBH合并率以及SMBH与恒星形成活动之间联系的模型的关键因素，尽管经常被忽视或非常简化。
2018-01-25 astro-ph.GA
Cosmological Hydrodynamic Simulations of Preferential Accretion in the SMBH of Milky Way Size Galaxies
使用一个新的，高分辨率的宇宙流体动力学模拟银河系型（MW型）星系，我们探讨了如何合并丰富的组装历史影响的质量预算的中央超大质量黑洞（SMBH）。我们研究了一个MW质量晕在目前的时代，其演变的特点是由几个主要的合并隔离合并历史的重要性黑洞吸积。本研究是Bellovary et. 2013年，分析了高质量、高红移星系及其中心黑洞的吸积，发现中心黑洞的气体含量反映了宿主星系晕吸积的东西。在这项研究中，我们发现，合并丰富的星系将有一个中央SMBH优先合并气体喂养。此外，我们发现近30 $\%$的吸积质量预算的SMBH进入星系通过在其历史上的两个主要的合并，这可能是增加合并气体燃料SMBH。通过调查的角动量的气体进入主机和SMBH，我们确定合并气体进入星系的角动量较低的平滑吸积相比，部分占优先加油见证SMBH。此外，合并的存在，特别是主要合并，也有助于将低角动量气体更容易地汇集到星系中心。我们的研究结果表明，星系合并中起着重要的作用，在饲料的SMBH MW型星系合并丰富的历史。我们的研究结果表明，星系合并中起着重要的作用，在饲料的SMBH MW型星系合并丰富的历史。
2018-06-05 astro-ph.GA
Evidence of a Past Merger of the Galactic Center Black Hole
通过分析EHT对Sgr A*的成像与自旋特性，发现其自旋轴错位源于过去4:1质量比的黑洞主并合，为层级并合理论提供了观测支持。
2024-08-27 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Black hole mass measurement using molecular gas kinematics: what ALMA can do
通过考虑星系表面亮度轮廓的形状、位置-速度图（PVD）的信噪比（S/Ns）以及由于分子气体的空间和速度结构而引起的系统误差，研究了利用环核分子气体的运动学来推断星系中心超大质量黑洞（SMBH）质量的射电干涉测量的空间和速度分辨率的限制.我们认为，对于固定的星系恒星质量和SMBH质量，空间和速度尺度，需要解决的增加和减少，分别与星系表面亮度轮廓的\sersic \指数的减少。我们验证了我们的论点，使用模拟的PVDs不同的光束尺寸和速度通道宽度。此外，我们认为系统的影响，通过模拟PVD的SMBH质量的推断，包括空间和速度结构的分子气体，这表明它们的影响是不显着的PVD具有良好的S/N，除非空间和速度尺度与系统的影响是可比的或大于角分辨率和速度通道宽度的PVD从纯圆周运动。此外，我们警告说，由于星系光度图像的分辨率差，在星系表面亮度分布的偏差可以在很大程度上偏置SMBH质量的一个数量级。这项研究表明，承诺和ALMA观测测量SMBH质量使用分子气体运动学的限制，并提供了一个有用的技术理由ALMA建议与测量SMBH质量的科学目标。
2017-01-20 astro-ph.GA
Probing the Merger Rates of Supermassive Black Holes and Galaxies with Gravitational Waves
本研究提出结合LISA模拟探测与PTA约束的框架，推断星系与超大质量黑洞并合率，发现事件数量与延迟时间对约束至关重要，长延迟使吸积主导高红移质量增长。
2025-08-01 astro-ph.GA
Galactic merger implications for eccentric nuclear disks: a mechanism for disk alignment
我们最近的大星系邻居M31的核心包含一个偏心核盘--一个围绕超大质量黑洞（SMBH）的偏心、近轴排列轨道上的恒星盘。以前对偏心核盘的研究只考虑了一个孤立的盘，并没有研究它们在星系合并（特别是扰动SMBH）下的动力学。在这里，我们提出了第一个研究如何偏心盘受到银河合并。我们进行N体模拟研究磁盘下的一系列不同的可能SMBH的初始条件。圆盘中的第二个SMBH总是会破坏它，但更远的SMBH可以关闭微分进动并稳定圆盘。这导致在一个更一致的磁盘，几乎均匀的偏心率的配置文件，并抑制潮汐中断事件相比，孤立的磁盘。我们还讨论了在M31中存在次级SMBH的工作的影响。
2020-10-29 astro-ph.GA
Direct n-body simulations of tidal disruption rate evolution in unequal-mass galaxy mergers
分级星系形成模型预测了星系核中的超大质量黑洞双星。由于缺乏气体的环境和有限的观测空间分辨率，它们可能隐藏在许多星系的中心。然而，一颗恒星与其中一个超大质量黑洞（SMBH）的近距离相遇可能会使它发生潮汐破裂事件（TDE），并暂时照亮SMBH。在以前的工作中，我们研究了直接N-BODY模拟的TDE率的演变SMBHB系统在星系合并等质量。在这项工作中，我们扩展到不平等的质量合并。我们的研究结果表明，当两个SMBH彼此远离时，每个宿主星系的TDE率与孤立星系相似。随着两个星系和它们的SMBH分离的缩小，TDE速率逐渐增加，直到在两个SMBH结合后不久达到最大值。在这一阶段，平均TDE率可以提高几倍到一个数量级相对于孤立的单个星系。我们的模拟表明，TDE吸积率的依赖关系的质量比在这一阶段可以很好地拟合的幂律关系的两个SMBH。结合态SMBHB形成后，TDE速率随其进一步演化而降低。我们还发现，在次要合并TDE的次级SMBH期间和之后的绑定的二元形成主要是由来自其他星系的恒星。
2019-09-18 astro-ph.GA
Modelling the accretion and feedback of supermassive black hole binaries in gas-rich galaxy mergers
我们引入了一个新的模型的吸积和反馈的超大质量黑洞（SMBH）的二进制文件的KETJU代码，这使我们能够解决的演变SMBH二进制文件的分离几十个史瓦西半径的富气体星系合并。我们的亚网格二进制吸积模型扩展了广泛使用的Bondi-Hoyle-Lyttleton吸积到二进制阶段，并采用优惠的质量吸积到二次SMBH，这是出于小规模的流体动力学circumbinary光盘模拟的结果。我们使用纯热或纯动力学活动星系核（AGN）反馈进行理想化的富气盘星系合并模拟。我们的双星吸积模型提供了更多的物理动机SMBH质量比，这是计算引力波（GW）引起的反冲速度的关键参数之一。我们模拟的SMBH双星的合并时间尺度在$t_{\rm merge}{\sim} 10$ - $400$ Myr范围内。等质量的星系合并导致最短的合并时间尺度，因为它们经历了最强烈的恒星爆发，随之而来的高恒星密度导致了快速的SMBH合并。与热AGN反馈相比，动力学AGN反馈预测更长的合并时间尺度，并导致更多的核心恒星轮廓，因为它更有效地从星系中心去除气体和淬灭恒星形成。这表明活动星系核反馈的实现在模拟SMBH聚结中起着至关重要的作用。我们的模型将有助于改善模拟SMBH合并在富含气体的星系，即将到来的LISA GW天文台的主要目标。
2023-02-18 astro-ph.GA
Episodic activities of supermassive black holes at redshift $z\le 2$: driven by mergers?
长期以来，人们一直认为星系合并是超大质量黑洞（SMBHs）活动的触发因素。为了定量地检验这一假设，我们计算类星体的光度函数（LFs）通过操纵观察到的星系LFs（$z\lesssim 2$）和理论合并率从半解析公式。我们发现，该模型再现了观测到的类星体LF提供的质量比（$q$）的次级星系的新形成的一个随宇宙时间的变化。结果表明，主要合并的比例从$z\sim 2$的$f_{\rm maj}\sim 0.2$减少到$z\sim 0$的$f_{\rm maj}\to 0$.因此，在$z\sim 2$的主要合并中新形成的SMBH可能由于合并空穴的轨道角动量而获得最大自旋。随后，由小合并导致的随机吸积迅速驱动SMBH自旋下降。SMBH自旋的这种演化趋势与Wang等人（2009）报道的吸积SMBH的辐射效率随宇宙时间强烈下降的趋势一致。这表明，小的合并是重要的触发活动的SMBH在低红移，而主要的合并可能占主导地位，在高红移。
2010-01-28 astro-ph.GA
Future merger of the Milky Way with the Andromeda galaxy and the fate of their supermassive black holes
我们的银河系和附近的仙女座星系（M31）是本星系群中质量最大的成员，尽管两个星系的相对运动还不确定，但它们似乎是一对结合在一起的星系。多项研究表明，这两个星系将有可能在未来4 $-$ 5 Gyr进行近距离接近。我们使用直接的$N$体模拟来模拟这种相互作用，以揭示银河系-仙女座系统的未来，并首次探索位于其中心的两个超大质量黑洞（SMBH）的命运。我们研究了两个星系的相对运动的不确定性，与它们移动的初始速度和漫射环境的密度有关，如何影响它们合并并形成"Milkomeda“所需时间的估计。在星系合并之后，我们跟随它们的两个SMBH的演化直到它们的紧密配对和融合。根据基准参数集，我们发现银河系和仙女座将在未来4.3 Gyr内最接近，并在10 Gyr的跨度内合并。虽然第一次相遇的时间与其他预测一致，但我们发现合并发生的时间比以前估计的要晚。我们还表明，这两个SMBH将螺旋在Milkomeda的内部区域合并后，在不到16.6百万年。最后，我们评估了由SMBH的螺旋引起的引力波发射，我们讨论了通过下一代引力波探测器在附近的宇宙（$z\leq 2$）中的类似SMBH合并的可探测性。
2021-02-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
RABBITS -- II. The impact of AGN feedback on coalescing supermassive black holes in disc and elliptical galaxy mergers
利用KETJU模拟盘星系与椭圆星系并合，研究AGN反馈模型如何改变中心星系性质、SMBH轨道衰减及并合时间尺度。
2024-04-25 astro-ph.GA
A Catalog of 220 Offset and Dual AGNs: Increased AGN Activation in Major Mergers and Separations under 4 kpc
在星系合并过程中，气体和尘埃被推向合并星系的中心，引发了恒星形成和超大质量黑洞（SMBH）的增长。理论预测，这种增强的活动在SMBH间距$<$ 20 kpc时达到峰值;如果有足够的物质吸积到一个或两个SMBH上，使它们在这个阶段成为可观测的活动星系核（AGN），它们分别被称为偏移和双重AGN。为了更好地研究这些系统，我们建立了ACS-AGN合并星表，一个由$\textit{HST}$在$0.2<z<2.5$观测到的一致选择偏移距和对偶AGN组成的大星表（$N=220$），距离$<$ 20 kpc。使用这个目录，我们回答了许多关于SMBH-星系合并过程中的共同进化的问题。首先，我们确认的预测，活动星系核分数峰值SMBH对间距$<$ 10千秒差距，具体地说，我们发现，该分数显着增加，在对间距$<$ 4千秒差距。第二，我们发现，活动星系核的合并优先发现在主要的合并和合并中发现的活动星系核的分数遵循对数关系，减少合并质量比的增加。第三，我们没有发现合并（也没有主要或次要的合并子种群）触发最明亮的活动星系核。最后，我们发现，核柱密度，活动星系的光度，和宿主星系的恒星形成率没有依赖于SMBH对分离或合并的质量比在这些系统中，也没有这些值的分布与整体活动星系人口的显着不同。
2020-11-19 astro-ph.GA
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
Analysis of Kozai Cycles in Equal-Mass Hierarchical Triple Supermassive Black Hole Mergers in the Presence of a Stellar Cluster
本研究通过N体模拟分析存在星团时等质量层级三SMBH的轨道振荡，发现EKL振荡罕见且短暂（约3%时间），表明其加速并合作用可能被高估。
2023-12-28 astro-ph.GA
First Light And Reionization Epoch Simulations (FLARES) -- XIX: Supermassive black hole mergers in the early Universe and their environmental dependence
National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家天文台）；The Institute of Cancer Research（癌症研究所）；Astronomy Centre, University of Sussex（萨塞克斯大学天文学中心）；Institute of Cosmology and Gravitation, University of Portsmouth（朴茨茅斯大学宇宙学与引力研究所）；Centre for Astrophysics Research, University of Hertfordshire（赫特福德大学天体物理学研究中心）；Department of Physics, University of Helsinki（赫尔辛基大学物理系）
本研究利用 FLARES 宇宙学流体动力学放大模拟分析 $z=5$–10 的 SMBH 并合及其环境依赖，并预测 LISA 对高红移并合事件的探测率与模型敏感性。
2025-10-20 astro-ph.CO astro-ph.GA
Searching for clues of past binary supermassive black hole mergers in nuclear star clusters
本研究提出利用核星团（NSC）的大尺度结构和动力学性质来识别近期经历过合并并可能形成双超大质量黑洞（SMBHB）的核星系，模型显示合并会在NSC的形状、密度、旋转和速度上留下印记，且印记强度与质量比和轨道初始条件相关。
2023-03-22 astro-ph.GA
Black hole -- galaxy scaling relations in FIRE: the importance of black hole location and mergers
超大质量黑洞（SMBH）和它们的宿主星系的同时生长仍有待充分探索，特别是在高红移。虽然经常被理解为通过活动星系核反馈的自我调节的结果，但它也可以用其他SMBH吸积模型来解释。在这里，我们扩大了以前的工作，通过研究SMBH的增长与宇宙放大模拟（MassiveFIRE）的一个大套件的帮助下，在现实环境中的反馈（FIRE）项目的一部分。SMBHs的增长建模后处理与不同的黑洞吸积模型，位置，并合并处理，并通过比较，在飞行计算验证。引力矩驱动的吸积（GTDA）模型预测的标度关系同意在低红移的观测，而不需要AGN反馈，相反，吸积率强烈依赖于SMBH质量的模型。在高红移时，我们发现偏离了与先前理论结果一致的局域标度关系。特别是，SMBH的质量不足，可能是由于恒星反馈，但一旦它们的宿主星系达到$M_* \sim 10^{10} M_{\odot}$，它们就开始有效地增长。我们分析和解释这些发现的背景下，一个简单的分析模型。最后，我们表明，预测的标度关系敏感地依赖于SMBH的位置和SMBH合并的效率，特别是在低质量系统。这些发现突出了理解SMBH-星系标度关系的演变的相关性，以预测整个宇宙历史中SMBH合并的引力波信号的速率。
2022-01-06 astro-ph.GA
JWST Observations of the Double Nucleus in NGC 4486B: Possible Evidence for a Recent Binary SMBH Merger and Recoil
University of Michigan（密歇根大学）；Villanova University（维拉诺瓦大学）；Yale University（耶鲁大学）；JILA and Department of Astrophysical and Planetary Sciences, CU Boulder（科罗拉多大学博尔德分校天体物理与行星科学系及JILA研究所）；New York University Abu Dhabi（阿布扎比纽约大学）；Center for Astrophysics and Space Science (CASS), New York University Abu Dhabi（阿布扎比纽约大学天体物理学与空间科学中心）；University of Calgary（卡尔加里大学）；University of Victoria（维多利亚大学）；National Research Council of Canada（加拿大国家研究委员会）
JWST观测发现NGC 4486B中心双核球及核区不对称性，支持超大质量黑洞经历二体合并后引力波反冲，其反冲速度达340 km/s，模拟显示黑洞在30 Myr内返回中心，揭示近期合并后黑洞动力学特性。
2026-03-14 astro-ph.GA
RABBITS IV: Stellar feedback and SMBH merging time-scales in the sub-Milky Way mass regime
University of Western Australia（西澳大学）；University of Helsinki（赫尔辛基大学）；National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家天文台）；Max-Planck-Institut für Astrophysik（马克斯·普朗克天体物理学研究所）；Excellence Cluster ORIGINS（ORIGINS卓越集群）；OzGrav: The ARC Centre of Excellence for Gravitational-wave Discovery（引力波发现ARC卓越中心）
研究低质量和中等质量星系中超大质量黑洞合并时间尺度，利用KETJU代码进行模拟，通过改变超新星外流速度改变恒星反馈强度，发现其对合并延迟影响大，还表明可通过外推核恒星属性恢复合并时间尺度，为黑洞合并建模提供途径。
2026-07-16 astro-ph.GA
Recoiling supermassive black holes in analytical and numerical galaxy potential
在质量为$10^{12} \rm{M_{sun}}$和$10^{11} \rm{M_{sun}}$的星系合并残余物的分析和数值模型中，我们跟踪反冲超大质量黑洞（SMBHs）的轨迹。我们构造了各种合并残留星系，以研究中央SMBH质量和祖星系质量比如何影响反冲SMBH的逃逸速度。我们的研究结果表明，主要合并残留星系的静态分析模型高估了SMBH的逃逸速度。在大的合并过程中，剧烈的弛豫导致星系质量的减小和在大的剩余半径处的较低的势能。这个过程在静态分析势中没有描述，但在我们的数值模型中可以清楚地看到。因此，不断发展的数值模型是一个更现实的描述星系合并SMBH的动力学过程。我们发现，SMBH的逃逸速度的数值主要合并残留星系可以高达25%，低于那些在分析模型。因此，数值模型中的SMBH通常会达到更大的银河系中心距离，并花费更多的时间在星系核之外的束缚轨道上。因此，数值模型预测了更多的空间偏移活动星系核（AGN）。
2019-08-07 astro-ph.GA
WISDOM Project -- XXV. Improving the CO-dynamical supermassive black hole mass measurement in the galaxy NGC 1574 using high spatial resolution ALMA observations
本文利用ALMA高分辨率观测首次在空间上分辨出NGC 1574星系中超大质量黑洞的影响球，通过正向建模测得黑洞质量为$(6.2\pm1.2)\times10^7$ M$_\odot$，强调了空间分辨影响球对精确测量黑洞质量的重要性。
2025-07-14 astro-ph.GA
Gravitational waves from supermassive black hole binaries in ultra-luminous infrared galaxies
纳赫兹波段的引力波是研究星系核中超大质量黑洞宇宙演化的重要工具。我们考虑高$z$超亮红外星系（ULIRGs）中的SMBH双星作为随机GW背景（GWB）的来源。ULIRGs可能与富含气体的星系合并有关，这些合并可能在星系的生命中最多发生一次，而不像在低红移时的多次干合并。采用一个完善的样本ULIRGs，我们研究的性质，由于合并的二元SMBHs在这些星系的GWB。由于ULIRG群体在$z>1.5$达到峰值，因此即使BH合并延迟长达$\sim $ 10 Gyrs，GWB的振幅也不会受到影响。尽管罕见的高$z$ ULIRGs，我们发现一个紧张的上限脉冲星定时阵列（PTA）的实验。这一结果表明，如果一小部分的ULIRGs $f_{\rm m,gal}$与SMBH二进制，然后不超过$20 f_{\rm m,gal}(λ_{\rm Edd}/0.3)^{5/3}(t_{\rm life}/30~{\rm Myr})~\%$的二进制SMBH在ULIRGs可以合并在哈勃时间内，ULIRGs的爱丁顿比（$λ_{\rm Edd}$）和它们的寿命（$t_{\rm life}$）的合理值。
2018-09-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
A Triple AGN in a Mid-Infrared Selected Late Stage Galaxy Merger
星系与其中心超大质量黑洞通过分级星系合并的共同演化是$Λ$ CDM宇宙学的一个重要预言。当气体和尘埃在合并过程中被输送到SMBH时，SMBH就像活动星系核（AGN）一样发光。在某些情况下，两个星系的合并可能会遇到第三个星系，导致三重合并，如果所有三个SMBH同时吸积，则会表现为三重AGN。使用高空间分辨率的X射线，近红外，和光学光谱诊断，我们在这里报告一个引人注目的情况下，活动星系核三重态的相互分离< 10 kpc的高级合并SDSS J084905.51+111447.2在z = 0.077。该系统具有三个核X射线源，光学光谱线比一致的活动星系核在每个核，高激发近红外日冕线在一个核，和广泛的Pa $α$检测在两个核。硬X射线光谱拟合揭示了高柱密度沿视线，后期合并托管大量吸收活动星系核的图片相一致。我们的多波长诊断支持一个三重活动星系核的情况下，我们排除了其他的解释，如恒星形成活动，冲击驱动的发射，发射少于三个活动星系核。引力束缚的三重SMBH系统的动力学可以显著地减小双星SMBH的螺旋时间尺度，为克服“最终秒差距问题”提供了一种可能的途径。“高级合并中的活动星系核三重态是唯一观测到三重SMBH系统结合的先驱，因此提供了在引力结合三相之前活动星系核的吸积活动和环境的一瞥。
2019-08-07 astro-ph.GA
Ejection of supermassive black holes and implications for merger rates in fuzzy dark matter haloes
由超轻轴子组成的模糊暗物质（FDM）被用来缓解冷暗物质场景中的银河系尺度问题。通过波的叠加产生的FDM波动可以影响浸没在FDM晕中的中心超大质量黑洞（SMBH）的运动。SMBH将经历由FDM波动引起的随机行走，这可能导致其从中心区域射出。这种效应在矮星系中最强，说明了游荡的SMBH和矮球状星系中AGN的低检测率。此外，一个较低的边界上允许的轴子质量推断都人马座$A^*$和较重的SMBH，以避免从银河系中心，$10^{-22}{\rm eV}$或更轻的数量级的轴子质量被排除。更强的限制推断合并星系。我们发现，FDM晕中SMBH合并的事件率和相关的SMBH增长率可以降低至少一个数量级。
2020-09-23 astro-ph.GA
Preferential Accretion onto the Secondary Black Hole Strengthens Gravitational Wave Signals
针对脉冲星计时阵列发现的引力波背景振幅偏大问题，本文提出并验证了次级黑洞优先吸积机制，发现仅需10%的质量增长即可使预测与观测一致，并增强LISA及LIGO信号。
2025-10-07 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Supermassive black holes in merger-free galaxies have higher spins which are preferentially aligned with their host galaxy
使用Horizon-AGN模拟发现无并合星系中超大质量黑洞自旋更高且更可能与星系自旋对齐，其生命周期主要处于射电反馈模式，表明射电模式AGN反馈可能调节SMBH-星系共同演化。
2023-06-13 astro-ph.GA
Evolution of the mass relation between supermassive black holes and dark matter halos across the cosmic time
本文通过构建暗物质晕并合树并假设黑洞质量仅由并合增长，研究了超大质量黑洞与暗物质晕质量关系从 z=6 到当前的演化，并给出了 z=6 时暗物质晕质量的下限约束。
2023-05-25 astro-ph.CO astro-ph.GA
Boosted Tidal Disruption by Massive Black Hole Binaries During Galaxy Mergers FROM The View of N-Body Simulation
超大质量黑洞双星是等级星系形成模型的产物。中央SMBH对星系的形成和演化起着非常重要的作用，因此它与宿主星系之间存在着密切的联系。因此，合并星系中SMBHB的演化是一个重要的问题。由于有很多关于富含气体环境中SMBHB演化的讨论，我们将重点放在静止星系上，使用潮汐破裂作为诊断工具。我们的研究是基于一系列的大粒子数直接N体模拟干主要合并。根据模拟结果，可以将演化分为三个阶段。在第一阶段，合并系统中两个分离较好的SMBH的潮汐扰动率与孤立星系中单个SMBH的潮汐扰动率相似。在第二阶段，当两个SMBH足够接近形成一个束缚双星后，破裂率可以在短时间内提高~ 2个数量级。在第三阶段，SMBHB演化为紧凑的二元系统后，这个“增强”的破坏阶段结束，对应于破坏率下降到比第一阶段高几倍的水平。讨论了如何正确地将我们的N体模拟结果外推到现实中，以及我们的结果对观测的影响。
2016-12-20 astro-ph.GA
The Environmental Switch in Black Hole Feeding: Bar-Driven vs. Merger-Driven Growth in IllustrisTNG50
Indian Institute of Science, Education and Research (IISER) Tirupati（印度科学教育与研究学院提鲁帕蒂分校）；Department of Space, Platenary and Astronomical Science and Engineering, Indian Institute of Technology (IIT), Kanpur（坎普尔印度理工学院空间、行星与天文学科学与工程系）
本研究通过IllustrisTNG50模拟发现，环境因素通过调节棒形成时间与合并事件的关系，影响超大质量黑洞的增长模式，揭示了合并驱动与棒驱动在不同环境下的不同作用。
2026-02-26 astro-ph.GA astro-ph.HE
Kiloparsec-scale AGN Outflows and Feedback in Merger-Free Galaxies
最近的观测和模拟挑战了长期以来的范式，即合并是驱动星系和超大质量黑洞（SMBH）增长的主要机制，有利于非合并（长期）过程。在这个试点研究合并免费SMBH和星系的增长，我们使用凯克宇宙网络成像仪光谱观测检查四个低红移（$0.043 < z < 0.073$）盘为主的“无凸起”星系托管发光AGN，假设是合并免费的。我们检测到蓝移扩大[OIII]排放流出在所有四个来源，其中\oiii / \hbeta ~比率显示电离的活动星系核。我们计算流出率的范围$0.12-0.7~\rm{M}_{\odot}~\rm{yr}^{-1}$，与速度的$675-1710~\rm{km}~\rm{s}^{-1}$，大径向范围的$0.6-2.4~\rm{kpc}$，和SMBH吸积率的$0.02-0.07~\rm{M}_{\odot}~\rm{yr}^{-1}$。我们发现，外流率，运动学，和能量注入率是典型的更广泛的人口低红移活动星系核，并超过星系逃逸速度的一个因素的$\sim30$的速度，这表明这些外流将通过活动星系核反馈产生重大影响。因此，如果合并驱动和非合并驱动的SMBH增长导致共同进化，这表明在两种情况下，共同进化是由反馈调节的。模拟发现，酒吧和旋臂可以驱动流入银河系中心的速度比我们的四个目标的合并SMBH吸积和流出率大一个数量级。因此，这项工作提供了进一步的证据表明，非合并过程是足够的燃料SMBH的增…
2021-08-11 astro-ph.GA
Signatures of the Many Supermassive Black Hole Mergers in a Cosmologically Forming Massive Early-Type Galaxy
在这里，我们模型的合并历史的超大质量黑洞（SMBH）人口的宇宙学模拟的后期阶段的$\sim 2 \times 10^{13} M_\odot$星系群。利用正则化积分和KETJU程序，高精度地计算了星系群中数十个SMBH（$M_{\bullet} \gtrsim 7.5\times 10^7 M_\odot$）的引力动力学。11个形成双星和等级三胞胎的SMBH最终通过动力学摩擦，恒星散射和引力波（GW）发射硬化后合并。双星的形成离心率为$e \sim 0.3$ - $0.9$，其中一个系统演化到非常高的离心率$e = 0.998$，并在几十到几百兆年的时间尺度上合并。在模拟过程中，合并引起的GW反冲反冲踢弹出一个SMBH残留从中央宿主星系。这暂时地使星系脱离了$M_{\bullet}$ - $σ_{\star}$的关系，然而由于随后的星系合并，星系又回到了这种关系，这带来了新的SMBH。这显示了一种可能的机制，有助于观察到的$M_{\bullet}$ - $σ_{\star}$关系的分散。最后，我们表明，脉冲星定时阵列和LISA将能够检测部分GW信号的SMBH合并期间发生的$\sim 4\,\mathrm{Gyr}$时间跨度模拟KETJU。
2022-04-11 astro-ph.GA
Do three-body encounters in galactic nuclei affect compact binary merger rates?
通过动力学摩擦和二体弛豫，在星系核中的超大质量黑洞周围可能形成致密残余物的高密度尖点。由于密度高，在SMBH周围轨道上的双星经常会与来自尖点的致密残留物近距离相遇。这会影响星系核中致密双星的引力波合并率。我们研究了这个过程的高精度少体模拟，一个新的Monte Carlo方法进行。我们发现，围绕SgrA* 一样的SMBH，三体相遇的合并数量增加了3倍。这是因为近距离相遇会使双星相对于它们的轨道平面重新定位，从而增加Kozai-Lidov引起的合并的数量。我们得到了一个双黑洞的合并速率为1.6 × 10 ^-6/yr/每个类银河核。
2019-08-20 astro-ph.GA astro-ph.HE
Growing supermassive black holes in the late stages of galaxy mergers are heavily obscured
星系的合并被认为会导致大量的气体流入内部秒差距，这可以激活超大质量黑洞（SMBH）的快速吸积，从而产生活动星系核（AGN）。在这一过程的很大一部分，SMBH预计将被气体和尘埃笼罩。在硬X射线波段，辐射受吸收的影响较小，在不同的合并阶段，研究52个星系核中的红外选择的本地发光和超亮红外星系，我们发现，在合并的最后阶段，SMBHs周围的材料量增加。我们发现，在合并晚期星系中，康普顿厚度（CT，$N_{\rm\,H}\geq 10^{24}\rm\,cm^{-2}$）活动星系核所占的比例（$f_{\rm\,CT}=65^{+12}_{-13}\%$）比局域硬X射线选择活动星系核（$f_{\rm\,CT}=27\pm 4\%$）高，并且当两个合并星系的核处于$D_{12}\simeq0.4-10.8$千秒差距（$f_{\rm\,CT}=77_{-17}^{+13}\%$）的投影距离时，暗度达到最大值。我们还发现，在我们的样本中，所有的晚期合并星系的活动星系核都有$N_{\rm\,H}> 10^{23}\rm\,cm^{-2}$，这意味着遮蔽物质覆盖了X射线源的$95^{+4}_{-8}\%$。这些观测结果表明，在星系合并的后期阶段，物质从星系尺度到几十秒差距内是最有效的漏斗，并且高级合并中的SMBHs的封闭环境相对于孤立星系中的SMBHs更富含气体和尘埃，并且不能用经典的AGN统一模型来解…
2017-03-20 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Missing black holes in brightest cluster galaxies as evidence for the occurrence of superkicks in nature
我们研究了超反冲对宇宙中最亮星系团中超大质量黑洞的影响。有强有力的观测证据表明，BCGs在后期显著增长（从z=1开始，质量增加到2-4倍），主要是通过与星系团中的卫星星系合并，并且它们被认为是有史以来观测到的最大质量的SMBH。预计这些SMBH也将分层增长，与合并卫星带来的其他SMBH进行一系列合并。由于非对称引力波发射带走了净线性动量，剩余的SMBH经历了相反方向的反冲。反冲可能高达~5000 Km/s（“超级反冲”），将SMBH推出星团外围，其时间相当于星系演化的时间尺度。我们预测，在一些合理的假设下，超级反冲可以有效地从BCGs中喷出SMBH，使它们在本地宇宙中的占据比例降低到0.9<f<0.99的可能范围。未来像ELT和TMT这样的30米级望远镜将能够测量z=0.2的数百个BCG中的SMBH，测试自然界中超级反冲的发生和SMBH合并的强引力状态。
2014-10-01 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
The influence of mergers and ram-pressure stripping on black hole-bulge correlations
我们分析了超大质量黑洞（SMBH）的质量和主星系的核球恒星质量之间的相关性的分散性，并推断它不能单独由合并来解释。合并的情况下，小星系合并，以建立一个比例关系之间的SMBH和隆起的质量，导致分散的线性比例线，增加SMBH（或隆起）的质量的平方根。通过研究103个星系的样本，我们发现，内在的散射增加得比预期的更快，从合并的情况下。因此，SMBH质量与其宿主星系性质之间的相关性更可能是由活动星系核驱动的负反馈机制决定的。我们发现一个线索，一些星系与失踪的恒星质量居住在靠近星团中心，并推测，冲压压力剥离气体的年轻星系，因为它靠近星团中心移动，可能解释失踪的恒星质量在以后的时间。
2016-06-27 astro-ph.GA
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
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
Probing the inner kpc of massive galaxies with strong gravitational lensing
我们研究的前景检测引力透镜的缩小图像的观测中的强透镜毫米波分子发射线与ALMA。我们将透镜星系建模为暗物质成分，恒星成分和中心超大质量黑洞的叠加，并评估中心图像的可检测性，以获得一系列相关参数（例如，恒星核心、黑洞质量和源大小）。我们发现，在大范围的合理参数下，未来使用ALMA对透镜分子线的深入观察应该能够检测到具有$\gtrsim 3σ$意义的中心图像。我们使用Fisher分析来研究在各种情况下对这些参数的约束，并发现对于大型恒星核心，核心大小和中心SMBHs的质量都可以精确测量。我们还研究了检测二进制SMBHs与这样的意见的前景，并发现，只有在罕见的条件下，并与非常长的积分（$\sim$ 40小时）的质量，两个SMBHs可以测量使用扭曲的中央图像。
2015-01-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
The formation of extremely diffuse galaxy cores by merging supermassive black holes
考虑到它的速度色散，早型星系NGC 1600有一个异常大质量（$M_\bullet = 1.7 \times 10^{10} M_\odot$）的中心超大质量黑洞（SMBH），被一个大的核心（$r_\mathrm{b} = 0.7$ kpc）包围，具有切向偏置的恒星分布。我们提出了高分辨率的等质量合并模拟，包括SMBHs研究这样的系统的形成。椭圆星系前身的结构参数被用来产生类似NGC 1600的合并残留物。我们测试了$ρ\propto r^{-1}$和$ρ\propto r^{-3/2}$的初始恒星密度斜率，并将初始SMBH质量从$8.5 \times 10^8$改变为$8.5 \times 10^9$ $M_\odot$。随着SMBH质量的增加，合并残留物显示出系统的中心表面亮度下降，核心尺寸增加，切向偏置中心速度各向异性越来越大。二维运动学地图揭示了最大质量SMBH的解耦、旋转核心区域。恒星的核心迅速形成的SMBH成为约束，而速度各向异性发展缓慢后，SMBH双星变得硬。模拟合并残留物遵循不同的核心半径和影响范围之间的关系，SMBH质量，类似于观察到的系统。我们发现一个系统的变化关系作为一个功能的祖密度斜率，并提出了一个简单的冲刷模型再现这种行为。最后，我们发现最好的协议与NGC1600使用SMBH质量总计观测值的$M_\bullet = 1.7 \times 10^{10} M…
2018-09-06 astro-ph.GA
The cosmological distribution of compact object mergers from dynamical interactions with SMBH binaries
我们结合复杂的高精度散射实验，从Millenium-II模拟的结果，计算与超大质量黑洞二进制（SMBHBS）动态相互作用的束缚紧凑对象（CO）二进制的宇宙合并率。我们考虑由白矮星（WD），中子星（NS）和黑洞（BH）组成的双星。由红移$\sim 5$得到的WD-WD、NS-NS、BH-BH、BH-NS双星和EBBH（黑洞偏心双星）的总合并率分别为$4.32\times 10^3\,{\rm yr}^{-1}$（$5.93\times10^2\,{\rm yr}^{-1}$代表Ia型SNe）、$82.7\,{\rm yr}^{-1}$、$96.3\,{\rm yr}^{-1}$、$13.1\,{\rm yr}^{-1}$和$148\,{\rm yr}^{-1}$，其中银河系中心的CO双星分数为0.1。计算了双星合并点相对于宿主星系的距离（$R$）分布。分布显示了广泛的距离高达$\sim$兆秒差距，这尾是由逃逸的超高速CO双星。由于周围环境的物质密度的差异，具有不同$R$的合并事件预期在其EM对应物中显示显著不同的签名。特别是，产生相对论喷流但发生在星系际介质中的合并事件（尤其是NS-NS），相对于其即时发射，余辉辐射将非常弱。这些事件，我们称之为“偏离中心”，只能从CO双星和SMBHB之间的近距离接触产生;因此，这种合并事件的检测将表明附近SMBHB的存在，特别是具有高质量比，在一个…
2019-06-24 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
RABBITS -- I. The crucial role of nuclear star formation in driving the coalescence of supermassive black hole binaries
本研究基于RABBITS模拟系列，发现核恒星形成通过三体相互作用显著缩短了星系合并中超大质量黑洞双星的硬化与合并时标，并指出AGN反馈、星系类型及离心率对合并时标的具体影响，有助于改进引力波事件率建模。
2024-02-02 astro-ph.GA
ALMA [CII] 158um imaging of an HI-Selected Major Merger at z~4
利用高空间分辨率（~2kpc）的阿塔卡玛大型毫米/亚毫米波阵列（ALMA）观测了一个z=3.7978的星系的[CII] 158 μ m和尘埃连续谱辐射，该星系是通过其强HI吸收（阻尼Lya吸收体，DLA）与背景类星体的对比而选择的。我们的ALMA图像揭示了一对恒星形成的星系，它们之间的距离约为6 kpc（预计），正在进行一次重大的合并。在这些星系之间是第三个发射成分，相对于尘埃连续体具有高度升高的（2x）[CII] 158 um发射，这可能是由合并相关的剥离气体产生的。这两个正常星系的合并并不伴随着恒星形成的增强，这与大多数光度选择样本中检测到的合并相反。与合并相关的DLA表现出极端的运动学，低电离金属线的速度宽度为Dv 90 ~ 470 km/s，跨越了[CII] 158 um发射中揭示的速度分布。我们认为，具有高Dv 90值的DLAs是正常星系在高红移下发生大合并的标志，并使用高z DLAs中金属线速度宽度的分布来粗略估计z>3星系发生大合并的比例。
2020-05-20 astro-ph.GA
Powerful Radio Emission From Low-mass Supermassive Black Holes Favors Disk-like Bulges
低质量超大质量黑洞自旋的起源目前仍是一个谜。本文报道了对一个BH质量为$10^{6-7} M_\odot$的射电选择邻近（$z<0.05$）Seyfert 2星系样本的宿主星系的研究。通过模拟的SDSS $r$波段图像的这些星系通过2维凸起+磁盘分解，我们确定了一个新的依赖SMBH的无线电功率的主机凸起表面亮度轮廓，其中更强大的无线电发射来自SMBH与更盘状凸起。这一结果意味着低质量和高质量的SMBH是由两种完全不同的模式旋转起来的，对应于两种不同的进化路径。在长期演化中，低质量的SMBH是由宿主星系的气体吸积产生的，具有显着的盘状旋转动力学，而在合并演化中，高质量的SMBH是由BH-BH合并产生的。
2016-11-14 astro-ph.CO astro-ph.GA
Prospects for gravitational-wave detection and supermassive black hole astrophysics with pulsar timing arrays
大面积的巡天观测显示，在哈勃时间内，大质量星系至少会经历一次大的合并。正在进行的脉冲星计时阵列（PTA）实验旨在测量星系合并残余物中心的双超大质量黑洞（SMBH）的引力波（GW）发射。在本文中，使用最新的观测估计的一系列星系的属性和标度关系，我们预测的GW背景的振幅产生的二进制SMBH人口。我们还预测了单个二进制SMBH GW源的数量。我们预测GW背景的特征应变幅度位于$5.1\times10^{-16}<A_{\rm yr}<2.4\times10^{-15}$范围内，频率为$(1\,{\rm yr})^{-1}$，置信度为95%。在这个范围内的更高的值，对应于更普遍的星系合并时间尺度的首选，将在未来几年内落入现有PTA项目的预期敏感性范围内。相比之下，我们发现需要由下一代射电望远镜观测到的至少100颗脉冲星组成的PTA才能检测到来自二元SMBH的连续波GW。我们进一步建议，GW内存突发合并SMBH对是不可行的来源PTA。GW背景和单个GW源计数都由在红移为$\lesssim 1.5$的质量为$\gtrsim5\times10^{10}M_{\odot}$的早型星系合并中形成的双星所主导。星系合并时间尺度的不确定性和SMBH质量-星系核球质量关系主导了我们预测的不确定性。
2014-12-16 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
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
Evolution of Supermassive Black Hole Pairs on Inclined Orbits in Post-Merger Galaxies
Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院）
研究后并合星系中倾斜轨道超大质量黑洞对的演化，探讨轨道倾斜对配对时间的影响，并发现低倾斜度并合形成的SMBH对可能成为双AGN和引力波源的前体。
2026-01-30 astro-ph.GA
Orbital Decay of Supermassive Black Hole Binaries in Clumpy Multiphase Merger Remnants
我们模拟了两个银河系大小的星系盘的等质量合并，中等气体分数在秒差距尺度的分辨率，包括一个新的模型辐射冷却和加热的多相介质，以及恒星形成和超新星的反馈。这两个圆盘最初有一个$2.6\times10^6\mathrm{~M_{\odot}}$超大质量黑洞（SMBH）嵌入它们的中心。随着合并的完成，两个星系核心合并，SMBH形成一对，间隔几百pc，逐渐衰减。由于合并后系统的随机性质，双星的轨道平面受到显著的扰动。此外，由于强烈的星爆，来自中心区域的气体被完全抽空，需要$\sim10$ ~Myr来重建核盘。最重要的是，星际介质的cluerous性质对SMBH对的动力学演化有重大影响，SMBH对经历与大质量气体云的引力相遇以及由云中的云和盘中的螺旋模式随机扭转。这些效应结合起来，大大延迟了两个SMBH的衰减到几个秒差距的分离，与以前的工作相比，几乎两个数量级，$\sim 10^8$ yr。在气体更丰富的星系合并中，在高红移的随机扭矩将更加明显，并可能导致更强的轨道衰变调制。这表明，在任何红移中，几十秒差距的SMBH对应该是相对常见的。
2014-06-17 astro-ph.GA
The Role of Nuclear Star Clusters in Enhancing Supermassive Black Hole Feeding Rates During Galaxy Mergers
在星系合并期间，气体落到中心，引发恒星形成，并为超大质量黑洞（SMBH）的快速增长提供了养分。SMBH通过将能量供应回环境气体来响应这种加燃料。数值研究表明，这种反馈是必要的，以解释为什么SMBHs的属性和形成的凸起是密切相关的。SMBH的质量与宿主的大尺度动力学和光度之间的这种密切联系已经被证明是一个难以解决的问题，因为无法同时解决所有相关的长度尺度。在本文中，我们模拟SMBH的增长在高分辨率与{\it FLASH}，占核星团（NSCs），这似乎是无处不在的星系核的引力聚焦效应。在模拟中，NSC核心通过约0.001 pc或集群半径的约$10^{-3}$的最小小区大小来解析。我们讨论了有效的气体漏斗发生所需的条件，这主要是由NSC的速度色散和当地的声速之间的关系为主，并提供了一个次网格处方的增强中央SMBH吸积率在NSC的存在。对于合并星系中心的持续条件，NSC中产生的大中心气体密度应该会产生大幅增强的嵌入式SMBH吸积率-对于类似于大规模星系合并模拟中的气体性质，可以实现高达一个数量级的增加。这自然会导致更快的黑洞增长率和更高的光度比常用的邦迪-霍伊尔-利特尔顿吸积形式主义的预测。
2015-02-11 astro-ph.GA
Dynamical model of an obscuring clumpy torus in AGNs: I. Velocity and velocity dispersion maps for interpretation of ALMA observations
本文建立了活动星系核（AGN）中星团的动力学模型，并与最近的ALMA观测结果进行了比较。我们提出了$N$体模拟的环面领域的超大质量黑洞（SMBH），由高达$N=10^5$引力相互作用的云。作为初始条件，我们选择的云的轨道要素的随机分布与切断的倾斜，以模仿在早期AGN阶段产生的风锥的存在。当环面达到平衡时，它具有甜甜圈形状。我们讨论了箱轨道的存在。然后，我们已经构建了速度和速度色散图使用的云在平衡时的分布。并分析了云面倾角和云的大小对云的影响。我们讨论了使用光线跟踪模拟匹配的模型地图ALMA分辨率的云的遮蔽效果。通过与NGC 1068的观测图比较，我们发现在环面倾角$45^\circ - 60^\circ$的范围内，SMBH的质量为$M_\text{smbh}=5\times 10^6 M_\odot$。我们还构造了NGC 1326和NGC 1672的速度色散图。结果表明，ALMA色散图中的峰值与环喉的发射有关。最后，我们得到的温度分布图的参数，对应于我们的模型速度图的NGC 1068。它们在温度分布上显示出分层现象，高温区的形状与VLTI/VLBI图相同。
2021-02-24 astro-ph.GA
What is the origin of the JWST SMBHs?
King’s College London（伦敦国王学院）；CERN（欧洲核子研究中心）；Tallinn University of Technology（塔林科技大学）
针对JWST观测到的超大质量黑洞起源问题，提出基于扩展Press-Schechter形式的星系与SMBH演化半解析模型，发现并合效率为O(0.1)时重种子模型可同时匹配多类观测数据。
2024-10-31 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Co-evolution of supermassive black holes with galaxies from semi-analytic model: stochastic gravitational wave background and black hole clustering
利用基于Millennium和Millennium-II模拟建立的次晕合并树的星系形成半解析模型（SAM），研究了超大质量黑洞（SMBH）与星系的协同演化.我们利用Guo 2013和Henriques 2015的模拟结果研究了两个方面的协同演化，\emph{i.e.}由SMBH合并产生的随机引力波（GW）背景和SMBH/星系成团。Guo 2013和Henriques 2015模型预测的GW背景特征应变幅分别为$A_{yr^{-1}}=5.00\times10^{-16}$和$A_{yr^{-1}}=9.42\times10^{-17}$。我们发现GW振幅对星系合并率非常敏感。Guo 2013和Henriques 2015之间星系合并率的差异导致GW应变振幅的因子$5$偏差。对于星系团，我们利用Guo 2013模型生成的模拟星表计算了SMBH和星系的空间各向同性两点自相关函数和互相关函数。我们发现，所有的2 PCF有积极的依赖SMBH和星系质量。2 PCF中存在明显的时间演化，即在较低的红移处，团簇效应增强。有趣的是，这一结果在SDSS的活动星系核样本中没有报道。我们的分析还表明，当星系质量$10^2\sim10^3$大于SMBH质量时，SMBH和星系的成团模式大致相似，这反映了SMBH和星系的共同演化。最后，我们计算了GW背景能量密度角功率谱的前十倍。我们发现在整个频率范围内，前十…
2018-11-12 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Evidence for non-merger co-evolution of galaxies and their supermassive black holes
利用 Horizon-AGN 模拟研究无并合星系，发现即使无并合，黑洞-星系标度关系依然存在，且共同演化由射电模式反馈主导，表明并合间隔期对共同演化有重要贡献。
2023-06-13 astro-ph.GA
Driving the Growth of the Earliest Supermassive Black Holes with Major Mergers of Host Galaxies
超大质量黑洞（SMBH）的形成机制，特别是在红移$z> 6$观测到的发光类星体$\sim 10^9\,{\rm M}_{\odot}$ SMBH的形成机制，仍然是一个开放的基本问题。在宇宙年龄不到10亿年的早期，如此大质量的黑洞的存在意味着它们要么是通过超爱丁顿吸积，要么是通过在爱丁顿极限附近几乎不间断的气体吸积而增长的;后者，乍一看，与较低红移的经验趋势不一致，在那里，与快速黑洞增长相关的类星体事件是罕见和短暂的。在这项工作中，我检查是否以及在何种程度上的增长的$z> 6$类星体SMBHs可以解释在标准的类星体的范例，其中主要合并的主机星系触发事件的快速气体吸积低于或接近爱丁顿限制。使用一套Monte Carlo合并树模拟的组装历史的可能的主机的PDMATHAMN类星体，我调查（i）他们的增长和主要的合并率出$z\sim 40$，和（ii）多久的喂养情节引起的主机合并必须持续，以解释所观察到的$z> 6$类星体人口没有超爱丁顿吸积。晕主合并率大致与$\propto (1+z)^{5/2}$成比例，类星体宿主通常在$15> z > 6$（$\approx 650\,{\rm Myr}$）之间经历$> 10$主合并，而在$3>z > 0$（$\approx 11 \,{\rm Gyr}$）的典型大质量星系则经历$\sim 1$。一个可行的亚爱丁顿SMBH增长模型的例子是一个主机合并触…
2014-06-11 astro-ph.GA
Reviving stochasticity: uncertainty in SMBH binary eccentricity is unavoidable
本文通过 KETJU 代码 N 体模拟揭示 SMBH 双星偏心率与最后交会偏转角呈非线性映射关系，并论证真实星系中并合轨道扰动使偏心率本质上随机，中等分辨率模拟即可研究其分布。
2023-09-21 astro-ph.GA
