The host galaxies of double compact objects merging in the local Universe
我们调查的主机星系的紧凑的对象合并在本地宇宙中，通过结合的结果的二进制人口合成模拟与Illustris宇宙学盒。双中子星（DNS）在本机宇宙中的合并倾向于在大质量星系（恒星质量为$>10^{9}$ M $_\odot$）中形成，并在它们形成的同一星系中合并，在祖星形成和DNS合并之间有很短的延迟时间。相比之下，双黑洞（DBH）和黑洞$-$中子星双星（BHNS）优先在小星系（恒星质量为$<10^{10}$ M $_\odot$）中形成，并在较小或较大的星系中合并，延迟时间较长。这一结果是金属丰度的影响：合并的DBH和BHNS优先形成于贫金属的祖先（$Z\leq{}0.1$ Z $_\odot$），这在高红移星系和本地矮星系中更常见，而合并的DNS对祖先的金属丰度只有轻微的敏感性，因此在现在的大质量星系中更丰富。我们预测的DNS主机的质量范围与短伽马射线暴主机的质量范围是一致的。
2018-09-10 astro-ph.GA astro-ph.HE
Spin distribution of binary black holes formed in open clusters
我们对四种不同金属丰度的疏散星团进行了直接N体模拟。为了研究起源于这些疏散星团的并合双星黑洞（BBH）的有效自旋，我们计算了Wolf-Rayet（WR）星及其近伴星（BBH祖星）的自旋演化，考虑了WR星的星风质量损失和潮汐自旋上升.我们发现，BBH祖较小的半长轴演变为合并BBH更大的有效自旋，因为强大的潮汐力。在本机宇宙中，约16%的合并黑洞的有效自旋大于0.1，即使黑洞和它们的祖先除了伴星施加的潮汐力之外没有自旋角动量。如果我们假设WR星在公共包络相位之后具有平坦和各向同性的无量纲自旋分布，则合并BBH的有效自旋分布与LIGO和Virgo的引力波观测结果相似。
2021-02-18 astro-ph.HE
Are long gamma-ray bursts progenitors to merging binary black holes?
本文用长伽马射线暴发生率替代恒星形成率，推断其与双黑洞并合之间的延迟时间分布，发现幂律斜率约为-0.96，支持LGRB追踪BBH前身形成，但仅至多约4%的LGRB能演化为并合双黑洞。
2024-12-12 astro-ph.HE gr-qc
The influence of the distribution of cosmic star formation at different metallicities on the properties of merging double compact objects
在本地宇宙中合并的双星起源于在不同时间和不同环境中形成的祖先系统。双致密天体的形成效率对恒星形成的金属丰度高度敏感。因此，面对理论预测与观测极限所造成的引力波观测，一个必须考虑的形成和演化的祖先恒星在化学演化的宇宙。特别是，这需要知道宇宙恒星形成率在不同金属丰度和时间的分布，通过红移（SFR（Z，z））探测。我们调查的影响，假设的SFR（Z，z）合并双紧凑对象的属性，特别是对他们的合并率密度。使用Chruslinska等人（2018）的一组二元演化模型，我们证明了在某些情况下，如果使用更接近于基于局部恒星形成星系观测的SFR（Z，z），则可以解决不同类型的双致密天体合并率与当前观测极限之间的紧张关系。而不需要改变关于不同质量的祖星演化的假设。这突出了找到对SFR（Z，z）的更严格约束和理解相关不确定性的重要性。
2018-11-08 astro-ph.HE
Forming merging double compact objects with stable mass transfer
本研究评估了稳定非保守质量转移在形成并合双致密天体（BH、NS、WD）中的潜力，发现各向同性再发射极限下可形成多数GW来源的双黑洞，而L2外流则改变参数空间并提高最终质量比。
2023-09-11 astro-ph.HE astro-ph.SR
Progenitors of ultra-stripped supernovae
近距离双星中超剥离恒星的爆炸可能解释了新发现的微弱和快速的光学瞬变。我们已经证明，中子星（NS）的氦星伴星在爆炸时可能会演化成低至~1.5 Msun的裸露金属核，仅略高于卡拉塞卡质量极限。在这里，我们提出了一个新的系统的调查祖先的演变，导致这种超剥离超新星（SNe），在某些情况下产生前SN信封小于0.01 Msun。我们讨论了这些SNe（电子捕获与铁核坍塌）的性质和它们的观测光变曲线特性。超剥离SNe与双星系统以及LIGO/VIRGO对合并NS的引力波探测高度相关，因为这些事件预计将主要产生质量范围为1.10-1.80 Msun的低反冲NS。
2015-10-27 astro-ph.HE astro-ph.SR
The binaries of the NS-NS merging events
我们在这篇文章中讨论了NS-NS合并事件的一些问题，强调从NS质量分布收集的数据和独立证据表明，GW 170817的祖先是一个不对称的系统。最大静态NS质量的问题（可能在红背黑寡妇系统中发现）与与此特定事件相关的值存在紧张关系。
2019-02-20 astro-ph.HE
The cosmic merger rate of stellar black hole binaries from the Illustris simulation
黑洞双星的宇宙合并率密度可以为我们提供一个重要的线索，以限制BHB的形成渠道，根据目前和即将到来的引力波的检测。采用Monte Carlo方法，将新的BHB粒子数合成模型与Illustris宇宙学模拟相结合，研究BHB合并的宇宙历史。我们探讨六个人口合成模型，不同的处方超新星，共同的信封，和出生踢。在大多数模型中，宇宙BHB合并率与宇宙恒星形成率遵循相同的趋势。宇宙BHB合并率的正常化在很大程度上取决于共同包络的处理和出生踢的分布。我们发现，大多数BHB合并在LIGO的仪器视界来自相对贫金属的祖先（<0.2 Zsun）。合并BHB的总质量跨越了很大的范围，从~6到~82 Msun。在我们的基准模型中，与GW 150914、GW 151226和GW 170104一致的合并BHB分别占LIGO视界内合并的所有BHB的6%、3%和12%。重系统，如GW 150914，来自贫金属祖细胞（<0.15 Zsun）。大多数在本地宇宙中合并的类GW 150914系统似乎是在高红移时形成的，具有很长的延迟时间。相比之下，类似GW 151226的系统在整个宇宙历史中形成并融合，来自具有广泛金属丰度的祖先。未来的探测将是至关重要的，以限制共同的信封，对出生踢，并对BHB质量功能。
2017-08-18 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
On the delay times of merging double neutron stars
双中子星（DNS）的合并速率对解释引力波信号、短伽马射线暴（GRB）和星系中恒星的化学性质等天体物理问题有着重要的影响。该速率取决于合并事件的延迟时间（DDT）的分布。本文从控制DNS演化的时钟特性出发，导出了DNS合并的理论DDT。我们发现，DDT的形状是由几个关键参数，主要是下限和斜率的DNS系统在出生时的分离分布。用参数方法研究了短伽玛暴的宇宙率和银河系恒星中铕铁比对DDT的观测约束，并将其作为爆炸产物的示踪物。我们发现，当地的DNS合并率要求约1%的中子星的祖先生活在双星系统，结束其演变为合并DNS在哈勃时间。短伽玛暴的红移分布还没有提供一个强有力的约束的形状的DDT，虽然最好的拟合模型有一个浅的DDT。银河系恒星中的化学模式要求除了合并DNS的产物之外，还需要额外的铕源，这削弱了对DDT的相关要求。目前，这两个约束可以与用于合并DNS的相同DDT相匹配。
2020-09-28 astro-ph.HE astro-ph.SR
The explosion of 9$-$29$M_\odot$ stars as Type II supernovae : results from radiative-transfer modeling at one year after explosion
我们从最先进的爆炸模型出发，通过详细的核合成计算，提出了一组一年前II型超新星（SNe）辐射传输的非局域热力学平衡稳态计算。这个网格覆盖了初始质量在9到29 $M_{\odot}$之间的单星祖先，它们都是在太阳金属丰度和忽略自转的情况下用开普勒演化的。[OI] $λλ$ $6300,6364$线通量通常随祖细胞质量而增长，而H $α$表现出同样强的相反趋势。[CaII] $λλ$ $7291,\,7323$的强度在低$^{56}$ Ni质量、低爆炸能量或结块时增加。这CaII双峰，主要形成在爆炸产生的Si/S区，依赖于祖质量很少，但可能会加强，如果Ca $^+$占主导地位的H-丰富的发射区或如果Ca是丰富的O-丰富的区域。事实上，Si-O壳层合并之前，核心崩溃可能会提高钙双在OI双的代价，因此可能会模仿金属线强度较低的质量祖。我们发现，$^{56}$镍泡效应具有微弱的影响，可能是因为它太弱，导致在各个发射区的电离位移。我们的模拟结果与观测到的SNe II（包括SN 2008 bk）（例如，9 $M_{\odot}$型号）、SN 2012 aw（12 $M_{\odot}$型号）、SN 1987 A（15 $M_{\odot}$型号）或SN 2015 bs（25 $M_{\odot}$型号，无Si-O壳融合）。SNe II与窄线和低$^{56}$ Ni质量很好地匹配的9 $-$ 11…
2021-05-27 astro-ph.HE astro-ph.SR
Effect of binary evolution on the inferred initial and final core masses of hydrogen-rich, Type~II supernova progenitors
大多数大质量恒星，核心坍缩超新星（SNe）的祖先，都是在近距离双星系统中发现的。Zapartas等人（2019）对富氢II型SN祖细胞的比例进行了建模，这些祖细胞的演化受到与其同伴的质量交换的影响，发现对于大多数假设，这一比例在1/3和1/2之间。在这里，我们更深入地研究了这种二进制历史的II型SN祖先的最终前SN核心质量分布的影响，使用人口合成模拟。我们发现，II型SNe的双星祖先通常会以比孤立生活时更大的核心质量结束生命，因为它们在爆炸前获得了质量或与伴星合并。不同的二元演化路径的组合通常会导致一个稍微浅的最终核心质量分布。在红超巨星问题的背景下讨论我们的结果，即，由于没有发现高亮度的祖先星，我们认为双星演化似乎并没有显著影响这个问题。这个结论与我们在二元物理假设中的变化是相当可靠的。我们还预测，推断的初始质量的II型SN祖从“年龄测定”其周围环境系统地产生较低的质量相比，探测前SN的核心质量或光度的方法。从这些不同的技术推断的SN祖先的初始质量之间的一个强大的差异可能表明一个演化历史的二元质量吸积或合并。
2020-12-22 astro-ph.HE astro-ph.SR
The formation of $30\,M_\odot$ merging black holes at solar metallicity
孤立双星中形成的黑洞的最大质量取决于恒星风和双星组件之间的相互作用。我们认为第一次完全自洽的详细恒星结构和二进制演化计算人口合成模型和一个新的，质的不同的图片出现的黑洞双星的形成，相比，研究采用快速人口合成模型。我们发现合并的双黑洞可以形成一个不可忽略的速率（$\sim 4\times10^{-7}\,M_\odot^{-1}$）在太阳的金属丰度。它们的祖先恒星初始质量为$\gtrsim 50\,M_\odot$，不会膨胀到超巨星半径，大多数情况下避免了明显的尘埃驱动或明亮的蓝色变星风。总的来说，恒星的前身星在恒星风中损失的质量较少，导致黑洞的质量与$\sim 30\,M_\odot$一样大，并且大约有一半的恒星在形成第一个黑洞之前避免了质量转移。最后，初始周期为几天的双星，其中一些可能会经历罗什叶溢出质量转移，导致温和旋转的第一个出生的黑洞，$χ_\mathrm{BH1} \lesssim 0.2$，假设有效的角动量传输。
2022-12-21 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
The properties of merging black holes and neutron stars across cosmic time
下一代地基引力波干涉仪将可能观测到双星黑洞（BBH）和双星中子星（BNS）的合并，分别使$z\gtrsim{}10$和$z\gtrsim{}2$红移。在这里，我们的性质合并BBH，BNS和中子星黑洞双星跨越宇宙时间的特点，人口合成模拟结合的Illustris宇宙学模拟。我们发现，合并紧凑的对象的质量不依赖于（或依赖于非常温和）的合并红移。即使是黑洞的质量分布也只是轻微地依赖于红移，因为起源于贫金属祖先（$Z\leq{}4\times{}10^{-3}$）的黑洞在整个宇宙时间内占了合并黑洞的全部数量。对于一个共包线效率的$α\ge{}3$，在最后一个Gyr中合并的黑洞质量分布与超过11 Gyr前合并的黑洞质量分布之间的主要区别是，在最后一个Gyr中有过量的重合并黑洞（$20-35$ M $_\odot$）。这种过量是由大规模BBH的较长延迟时间解释的。
2019-05-06 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.SR
Radiative-transfer modeling of nebular-phase type II supernovae. Dependencies on progenitor and explosion properties
核心坍缩超新星（SNe）的星云相位谱提供了关于大质量恒星及其爆炸的关键和独特的信息。本文给出了一组II型超新星爆炸后300 d的一维稳态非局域热力学平衡辐射转移计算。引导的结果为一个大的恒星演化模拟，我们工艺的II型SNe从12，15，20，和25 Msun星爆炸的喷出物模型。喷出物的密度结构和动能，56 Ni的质量，和化学混合的水平被参数化。我们的模型光谱是敏感的，采用线多普勒宽度，一种现象，我们与铁II和OI线与Lyalpha和Lybeta的重叠。我们的光谱显示出对56Ni混合的强烈敏感性，因为它决定了衰变功率被吸收的位置。即使在爆炸后300天，富氢层也对来自内部富金属层的辐射进行再加工。在一个给定的祖先模型中，56 Ni质量和分布的变化会影响喷出物的电离，从而调节所有谱线的强度。这种电离位移可以淬灭CaII线发射。在我们的一组模型中，OI 6300双重峰强度是祖细胞质量的最稳健特征。然而，我们强调，对流壳合并在祖大质量恒星内部可以污染富O壳钙，这将削弱OI 6300的双重通量在由此产生的星云SN II光谱。这一过程可能发生在自然界中，在更高质量的祖细胞中发生得更多，并可以部分解释从星云光谱推断的17 Msun以下的祖细胞质量的优势。
2020-07-05 astro-ph.HE astro-ph.SR
Reconstructing Masses of Merging Neutron Stars from Stellar $R$-Process Abundance Signatures
中子星合并（NSMs）是快速中子俘获（“$r$ -”）过程的有希望的天体物理场所，但它们的综合产额能解释银河系中大多数重元素物质吗？解决这个问题的一种方法是利用一种向前的方法，传播NSM率和产量以及恒星形成率，最后将这些结果与观测到的$r$过程丰富，金属贫乏的恒星的化学丰度进行比较。在这项工作中，我们采取逆的方法，利用$r$ -过程元素丰度比的贫金属星作为输入，重建的属性-特别是质量--的中子星（NS）的双祖先的$r$ -过程的明星。这种新颖的分析提供了一个独立的途径，研究人口的原始中子星双星系统，合并和生产的$r$工艺材料纳入银河系贫金属晕星。我们使用通常与有限$r$过程和锕系元素区域相关的元素与镧系元素区域中的元素的比率（即，Zr/Dy和Th/Dy）以探测祖细胞合并物的NS质量。我们发现，NSMs可以占所有$r$过程中的金属贫星显示$r$过程签名的材料，同时再现当今的双NS（DNS）系统的分布。然而，大多数$r$过程增强的恒星（$r$ -II恒星）本身需要非常不对称系统的原始NSM，与银河系中的现有系统截然不同。由于这种分析是依赖于模型的，我们还探索了与未来预期有关的潜在理论和观测更新的变化，并评论了这些变化如何影响我们的结果。
2020-10-04 astro-ph.HE
The impact of electron-capture supernovae on merging double neutron stars
出生踢是关于双中子星（DNS）形成的最有争议的问题之一。几个观测和理论结果表明，一些DNS已经形成了低出生踢（$\lesssim{}50$ km s $^{-1}$），这可能是由于电子捕获超新星（ECSNe）。我们调查的影响ECSNe形成的DNS通过人口合成模拟。特别是，我们假设一个麦克斯韦速度分布的natal踢诱导ECSNe与一维均方根$σ_{\rm ECSN} = 0,7,15,26,265$公里s $^{-1}$。DNS的总数与$σ_{\rm ECSN}$成反比，并且DNS合并的数量对于相对较低的kick较高。如果我们假设共包线喷射的效率低（由参数$α=1$描述），则该效应特别强，而对于共包线喷射的效率高（$α=5$），该效应仅是温和的。在大多数模拟中，超过50%的合并DNS的祖先经历至少一个ECSN，并且ECSN几乎总是二元系统中发生的第一个SN。最后，我们考虑了所有中子星都受到低出生反冲（$\lesssim{}50$ ~km~s $^{-1}$）的极端情况。在这种情况下，DNS的数量增加了十倍，通过ECSN的合并DNS的百分比被显著抑制（$<40$ %）。
2018-11-26 astro-ph.HE astro-ph.SR
The Mass Density of Merging Binary Black Holes Over Cosmic Time
本研究利用 GWTC-3 数据建模推断双黑洞并合率，发现其前身优先形成于低金属丰度环境且延迟时间较短，并指出并合双黑洞质量密度随红移的演化及其与存活大质量恒星和超大质量黑洞质量的对比关系。
2024-03-25 astro-ph.CO astro-ph.HE
Progenitors of binary black hole mergers detected by LIGO
简要讨论了在LIGO O1科学运行期间探测到的大质量近距离双星黑洞的可能形成机制，这些黑洞可以在哈勃时间合并产生强大的引力波爆发。这些途径包括从低金属丰度大质量双星演化、球状星团的动力学形成和原始黑洞。讨论了LIGO GW 150914和LTV 151012事件的低有效黑洞自旋。人口合成计算的预期自旋和啁啾质量分布的标准场大规模的二进制形成通道不同的金属丰度（从零金属人口III星太阳金属丰度）。我们的结论是，合并的双黑洞可以包含来自不同的形成渠道，歧视之间的质量和自旋测量正在进行的和未来的引力波观测统计数据的增加，可以作出。
2017-02-26 astro-ph.HE
On Poynting-Flux-Driven Bubbles and Shocks Around Merging Neutron Star Binaries
相对论性致密天体（中子星和黑洞）的并合双星被认为是短伽马射线暴的起源和引力波的源，因此对它们的研究在天体物理学中具有重要意义。由于一个或两个双星成员的强磁场和高轨道频率，这些双星是坡印廷通量形式的强能量源（例如，磁场主导的外流，相对论轻子风，电磁波和等离子体波）。双星系统稳定的能量注入形成了一个充满物质的气泡（或空腔），它推动周围的等离子体，并可以在其中驱动冲击波。与点爆炸的Sedov-von Neumann-Taylor爆炸波解不同，这里的冲击波是由气泡内部不断增加的压力驱动的。我们从第一性原理计算的动力学和演化的泡沫和周围的冲击，并预测，这样的系统可以观察到的无线电源合并前后几个小时。在更晚的时间，冲击波预计会落在Sedov-von Neumann-Taylor解上，因此类似于爆炸。
2012-12-17 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.SR
The astrophysical science case for a decihertz gravitational-wave detector
我们讨论了天体物理学的情况下，一个分赫兹引力波的使命。我们专注于在这个频率范围内进行科学发现的独特机会，包括IA型超新星祖先的探测，在第三体存在下的合并，中等质量的黑洞，大质量黑洞的种子，改进的天空定位，以及跟踪合并紧凑双星的人口。
2017-10-30 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Type Ia Supernovae from Merging White Dwarfs I. Prompt Detonations
合并的白矮星可能是Ia型超新星（SNe Ia）的祖先。虽然目前还不完全清楚在这样的系统中是否以及何时会触发爆炸，但数值模型表明，爆炸可能在恒星合并形成一个单一的紧凑物体之前开始。在这里，我们研究这样的“围合并”爆炸的数值模拟，建模的中断和核合成的恒星，直到喷出物达到海岸阶段。合成的光变曲线和光谱与观测结果进行比较。三个模型被认为是与主质量0.96 Msun，1.06 Msun，和1.20 Msun。其中，0.96 Msun的矮星与0.81 Msun的伴星合并，其Ni 56当量为0.58 Msun，是最有希望再生普通Ia型超新星的候选者。更大质量的合并会产生异常明亮的Ia型超新星，其峰值亮度接近于“超克拉塞卡”质量的Ia型超新星。虽然合成的光变曲线和光谱的一些模型类似于观察到的超新星Ia，喷出物的显着不对称性导致大的取向效应。峰值辐射热光度随视角变化超过2倍，并且当从光变曲线最亮的角度观察时，光谱吸收特征的速度较低。最大的取向效应出现在紫外线中，其中通量的变化超过一个数量级。尽管视角变化很大，但这三个模型大致遵循宽度-光度关系，较亮的光变曲线在B波段下降得更慢。在某些情况下，还可以看到来自次级恒星的未燃烧碳的光谱特征。
2013-11-20 astro-ph.HE astro-ph.SR
Young Remnants of Type Ia Supernovae and Their Progenitors: A Study of SNR G1.9+0.3
Ia型超新星具有非常均匀的光变曲线和光谱，被用作测量宇宙加速膨胀的蜡烛。然而，它们的祖先仍然难以捉摸。通常的解释是，一颗退化恒星（白矮星）在接近克拉塞卡极限时爆炸，要么是稳定地从伴星吸积质量，要么是与另一颗退化恒星猛烈合并。我们表明，年轻的银河系超新星遗迹的星周相互作用可以用来区分这些单和双退化的祖先的情况。在这里，我们提出了一个新的诊断，表面亮度指数，它可以从理论计算和比较钱德拉和VLA的意见。我们使用这种方法来证明，一个双简并的祖先可以解释几十年之久的流量上升和大小增加的最年轻的已知的银河系SNR G1.9+0.3。我们不赞成单一的退化方案。我们的属性观察到的属性之间的相互作用，陡峭的喷出物配置文件和一个恒定的密度环境。我们建议使用升级的VLA来探测本星系群中历史Ia型超新星遗迹中的星周相互作用。这可能会解决关于它们祖先的长期争论。
2015-10-29 astro-ph.CO astro-ph.HE
Do both black holes spin in merging binaries? Evidence from GWTC-4 and astrophysical implications
Monash University（莫纳什大学）；OzGrav: The ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery（引力波发现ARC卓越中心）
研究发现双黑洞系统中两个黑洞均具有显著自旋，挑战传统角动量传输模型。
2025-09-04 astro-ph.HE
Rapidly rotating neutron star progenitors
旋转的原中子星可能是现今和未来的干涉探测器寻找的重要引力波源。伊姆申尼克证明，在极端情况下，坍缩恒星核心的快速旋转可能导致裂变和形成二元原中子星，随后由于引力波发射而合并。在本文中，我们表明，这种动态不稳定的崩溃恒星核心可能是前合并过程中的两个恒星核心在一个共同的信封的产品。我们应用人口合成计算，以评估预期的比例，这种快速旋转的恒星核心，可能会导致裂变和形成一对原中子星。我们已经使用了BSE人口合成的代码补充了一个新的治疗过程中通过有效的核心-包络耦合，其特征在于耦合时间，$τ_c$的恒星核心旋转。这种方法的有效性检查的直接MESA计算的旋转15 $M_\odot$星的演变。通过比较Popov和Turolla报道的年轻中子星自旋分布的计算值和观测值，我们推断出$τ_c \simeq 5 \times 10^5$年的值。我们表明，合并的恒星核心在共同的信封可以导致崩溃的动力学不稳定的原中子星，其形成率是总核心崩溃的$\sim 0.1-1\%$，取决于共同的信封效率。
2016-08-16 astro-ph.HE astro-ph.SR
From ZAMS to Merger: Detailed Binary Evolution Models of Coalescing Neutron Star-Black Hole Systems at Solar Metallicity
本文利用POSYDON详细双星演化模型研究太阳金属丰度下并合中子星-黑洞系统的形成，揭示其质量、轨道、自旋及倾角分布，并估计伴随电磁对应体的并合比例为0-18.6%。
2023-09-18 astro-ph.HE astro-ph.SR
An upper limit on the spins of merging binary black holes formed through binary evolution
该研究通过孤立双星演化中的剥离星模型，结合化学均匀演化（CHE）分析，确定并合双黑洞自旋上限，为引力波观测验证形成场景提供关键基准，且LVK第四次观测运行或能约束高自旋种群。
2023-11-23 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Probe for Type Ia supernova progenitor in decihertz gravitational wave astronomy
一般认为Ia型超新星是碳氧白矮星（WD）的热核爆炸。然而，目前对导致爆炸的事件没有达成共识。WD双星（WD-WD）合并可能是Ia型超新星的前身。天基引力波探测器，如DECi-hertz干涉仪引力波观测站，在分赫兹范围内具有相当高的灵敏度，可以直接观测WD-WD合并。因此，进入GWs的deci-Hz波段将使Ia型超新星的多信使观测能够确定它们的祖先和爆炸机制。本文利用邻近星系表和Ia超新星与宿主星系的关系，考虑了WD-WD合并的事件率和每年观测一次WD-WD合并的最小探测距离。此外，我们计算DECIGO的本地化WD-WD合并，并确定群众的二进制合并的能力。我们估计，deci-Hz GW天文台可以检测到GWs的振幅$h\sim10^{-20}[\rm Hz^{-1/2}]$在0.01-0.1 Hz，这是1000倍以上的检测极限的DECIGO。假设Ia超新星的祖先正在合并WD-WD（$1M_{\odot}-0.8M_{\odot}$），DECIGO预计将在$z=0.08$内探测到6600个WD-WD合并，并仅使用GW探测来识别$z\sim0.065$内这种WD-WD合并的宿主星系。
2022-09-14 astro-ph.HE
Ultra-stripped supernovae: progenitors and fate
密近联星中超剥离恒星的爆炸可能导致喷出物质量< 0.1 M_sun，并且可以解释最近发现的一些弱而快的光学瞬变现象。在Tauris等人（2013）中，证明了中子星（NS）的氦星伴星可能经历质量转移并演化成裸露的~1.5 M_sun金属核，略高于Brachasekhar质量极限。在这里，我们提出了一个系统的调查祖先的演变，导致超剥离超新星（SNe）。特别是，我们研究的二进制参数空间导致电子捕获（EC SNe）和铁芯崩溃SNe（Fe CCSNe），分别，并确定的氦喷射量与应用程序，其观测分类为Ib型或Ic型。我们主要讨论的系统中，SN的祖先是氦星的捐助者的初始质量MHe = 2.5 - 3.5 Msun在紧密的双星与轨道周期P_orb = 0.06 - 2.0天，并举办一个吸积NS，但我们也讨论了更广泛的系统和更大的质量和更轻的-以及单-氦星的演化。在某些情况下，我们能够跟踪演化，直到硅燃烧的开始，就在SN爆炸的前几天。我们发现，超剥离SNe是可能的EC SNe和Fe CCSNe，和喷射的氦的量与P_orb相关-最紧密的系统，甚至有捐助者被剥离到小于0.01 M_sun的信封。我们估计超剥离SNe的上升时间在12小时-8天的范围内，和光变曲线衰减时间在1和50天之间。超剥离SNe可能产生质量范围为1.10 - 1.80 M_sun的NS，并且与LIGO/VIRGO高度相关，因为大多数（…
2015-06-09 astro-ph.HE astro-ph.SR
A Single Progenitor Model for GW150914 and GW170104
恒星质量黑洞（BH）的合并预计不会产生可检测的电磁（EM）辐射。然而，激光干涉仪引力波天文台（LIGO）探测到的引力波（GW）事件GW 150914和GW 170104是合并的结果，约60个太阳质量的双黑洞（BBH），每个都声称同时发射伽马射线。出于有趣的可能性的EM对应BBH合并，我们构建了一个模型，可以重现观察到的EM和GW信号GW 150914-和GW 170104-like事件，从一个单星的祖先。在Loeb（2016）之后，我们设想了一个大质量的快速旋转的恒星，其中旋转的棒不稳定性将核心分裂成两个超密度，这些超密度碎片成团块，这些团块合并形成具有任意自旋轨道排列的紧密双星中的BH。一旦形成，由于气体和引力波的阻力，BBH会螺旋上升，直到潮汐力触发BH与周围恒星密度气体的强烈喂养，大约在合并前10秒。由此产生的千兆-爱丁顿吸积峰发射出一个喷流，从祖星中爆发出来，并驱动一个强大的外流，在一秒钟内将气体从双星轨道上清除，从而保留了LIGO波段中的真空GW波形。单祖情景预测的伽马射线暴，调制在约0.2秒的啁啾周期的BBH由于相对论多普勒提升的存在的可变性。喷流爆发应该伴随着一颗低光度超新星。最后，由于单祖模型的BBH不存在于大的分离，它们将无法在激光干涉仪空间天线（LISA）的低频引力波波段检测到。因此，单祖BBH将是明确可辨的BBH形成通过交替，双祖进化方案。
2018-12-05 astro-ph.HE
When and where did GW150914 form?
最近LIGO探测到的引力波（GW 150914）可能源自两个$\sim 30 M_\odot$黑洞的合并，这表明存在低金属量的祖星（$[Z/Z_\odot] \lesssim 0.3$），这限制了GW 150914的祖星可能形成的时间和地点。我们结合估计的星系属性（金属丰度，恒星形成率和合并率）跨宇宙时间预测的低红移黑洞-黑洞合并率作为一个函数，今天的宿主星系质量，$M_\mathrm{gal}$，和形成红移的祖系统$z_\mathrm{form}$不同的祖金属丰度$Z_\mathrm{c}$。在$Z_\mathrm{c}=0.1 Z_\odot$，信号主要是由大质量星系中的双星与$z_\mathrm{form}\simeq 2$，与一个小的贡献，从双星周围形成的$z_\mathrm{form}\simeq 0.5$在矮星系。对于$Z_\mathrm{c}=0.01Z_\odot$来说，快速合并是可能的，并且在矮星中最近的恒星形成可能占主导地位。从合并的大质量黑洞的额外引力波探测将提供对质量金属丰度关系和大质量恒星形成在高红移的限制。
2016-07-28 astro-ph.HE
r-process enrichment of ultra-faint dwarf galaxies by fast merging double neutron stars
最近aLIGO/aVirgo对中子星合并（NSM）GW 170817的引力波的发现和后续的kilonova观测表明，NSM产生了大量的r过程物质。然而，这是很难调和的大出生踢和长的平均合并时间的双中子星（DNS），在超暗矮（UFD）星系，如网状II和杜鹃座III中看到的r-过程富集的水平。假设这样的矮系统通过潮汐剥离失去了相当大一部分的恒星质量，我们得出结论，与目前大多数模型相反，它是具有相当大的出生踢，但非常短的合并时间尺度，可以丰富UFD型星系的DNS。这些双星要么在高度偏心的轨道上，要么由于第一个出生的中子星和第二个出生的中子星的祖先裸氦星之间的额外质量转移而以非常短的间隔形成。这些DNS出生的频率，同意的r-过程UFD的统计数据，以及合并的维里半径内的主机晕，因此显着贡献的r-过程富集。
2019-01-12 astro-ph.GA astro-ph.HE
Probing the progenitors of spinning binary black-hole mergers with long gamma-ray bursts
长时间的伽马射线暴被认为与快速旋转的大质量恒星的核心坍缩和黑洞的形成有关。然而，恒星内部有效的角动量传输，目前支持的小行星地震和引力波的约束，导致主要是缓慢旋转的恒星核心。在这里，我们报告的二进制恒星演化和人口合成的计算，表明在紧密的双星潮汐相互作用不仅可以解释所观察到的子人口的旋转，合并的双黑洞，但也导致长伽马射线暴在黑洞形成的时间。鉴于我们的模型校准对发光长伽马射线暴的各向同性等效能量的分布，我们发现，约10%的GWTC-2报告的双黑洞有一个发光的长伽马射线暴与他们的形成，与GW 190517和GW 190719的概率分别为85%和60%，其中。此外，考虑到它们的平均射束分数的假设，我们的模型预测了源自该通道的长伽马射线暴的速率密度，作为红移的函数。对于一个恒定的光束分数$f_\mathrm{B}\sim 0.05$我们的模型预测率密度与观察到的，在整个红移范围内，而在红移$z \in [0,2.5]$，与所观察到的LGRB宿主星系的金属丰度分布的初步比较意味着，20%至85%之间的观测到的长伽马射线暴可能起源于合并二进制黑洞的祖先。在观测到的发光的长伽马射线暴中，有一个潜在的重要部分与旋转的双黑洞合并的祖先之间存在联系，这使得我们能够在当代引力波观测站的视界之外探测后者，并达到宇宙学的距离。
2021-12-03 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Merging White Dwarf Binaries Produce Type Ia Supernovae in Elliptical Galaxies
研究发现双峰星云发射轮廓的Ia型超新星主要出现在大质量低恒星形成率星系中，源于白矮星并合或碰撞，揭示了正常Ia型超新星存在至少两个不同的前身星通道。
2024-12-27 astro-ph.HE
Implications of the low binary black hole aligned spins observed by LIGO
我们探讨了在Advanced~LIGO~O1运行在双黑洞（BBH）~合并场景中观察到的低自旋与轨道轴对齐的含义，其中合并的BBH是从场双星演化而来的。聚并时间决定了BBH的初始轨道分离。这反过来又决定了恒星在坍缩之前是否同步，从而决定了它们的投影自旋。短的聚结时间意味着同步和大的自旋。在已知的恒星天体中，Wolf-Rayet~（WR）星似乎是唯一与LIGO~O1观测到的低排列自旋一致的祖先，前提是轨道轴在坍缩期间保持其方向。计算了局域宇宙中BBH并合的自旋分布和WR前身核的红移演化。假设BBH的形成率峰值附近的红移$\sim 2\,$-$\,3$，我们表明，BBH合并在本地宇宙中占主导地位的低自旋事件。在红移为$\sim0.5\,$-$\,1.5$时，高自旋粒子数开始占优势。WR星也是长伽玛射线暴（LGRB）的祖先，其发生速率与BBH合并相当。我们讨论这两种现象之间的可能联系。此外，我们还证明了假设的星族~III恒星祖先也是可能的。虽然WR和Population~III的祖先与目前的数据是一致的，这两个模型预测的高对齐自旋BBH合并的非零分数。如果在即将到来的LIGO/Virgo运行中没有检测到这些，那么观察到的BBH不太可能通过现场双星形成。
2017-04-19 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Are merging black holes born from stellar collapse or previous mergers?
汉福德和利文斯顿的先进LIGO探测器在第一次观测运行中对二元黑洞进行了两次确认和一次边缘探测。第一个事件，GW 150914，是由两个比目前估计的质量重得多的黑洞合并而成的，这表明它的形成可能不同于“普通”的恒星演化。一种可能性是这些重黑洞是由先前的合并产生的。当一个黑洞双星合并的前身是由先前的合并产生时，它们（平均而言）应该合并得更晚，质量更大，并且自旋幅度聚集在无量纲自旋约0.7附近。在这里，我们提出了以下问题：引力波观测能否确定合并中的黑洞是从大质量恒星的坍缩中产生的（“第一代”），而不是早期合并的最终产物（“第二代”）？我们构建简单的，观察动机的人口黑洞二进制，我们使用贝叶斯模型选择表明，测量的质量，光度距离（或红移），和“有效自旋”的黑洞二进制确实可以区分这些不同的形成方案。
2017-06-26 astro-ph.HE gr-qc
Backward Population Synthesis: Mapping the Evolutionary History of Gravitational-Wave Progenitors
提出一种从引力波观测中同时推断前身星属性和星族合成参数的流程，应用于GWTC-3星表并发现稳定质量转移效率可能随主黑洞质量变化。
2022-06-08 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
It has to be cool: on supergiant progenitors of binary black hole mergers from common-envelope evolution
大质量双星系统的共包络演化被认为是形成致密双星合并的最有希望的途径之一。在合并双黑洞（BBH）的情况下，基本CE阶段发生在第一个BH已经形成的阶段，伴星膨胀为超巨星。我们研究的BH双星与超巨星的同伴将通过进化和潜在的生存CE阶段。为此，我们计算信封结合能从详细的大质量恒星模型在不同的演化阶段和金属丰度。我们做了多个物理极端的假设，有利于更容易CE弹射，以及占传质稳定性标准的最新进展的选择。我们发现，即使是最乐观的假设，一个成功的CE弹射BH（也NS）双星是唯一可能的，如果捐助者是一个巨大的对流信封巨人，红超巨星（RSG）。换句话说，前CE祖先的BBH合并是BH双星与RSG同伴。我们发现，由于金属丰度对大质量巨星径向膨胀的影响，它对RSG的包络结构和结合能有间接但非常强烈的影响。我们的研究结果表明，人口合成模型的合并率可能被严重高估，特别是在低金属丰度。此外，观测到的亮度高于log（$L/L_{\odot}$）= 5.6-5.8的RSG的缺乏，对应于具有$M > 40 M_{\odot}$的恒星，使CE通道形成最大质量BBH合并的可行性受到质疑。这样的RSG要么由于非常短的寿命而逃避检测，要么它们不存在并且CE通道只能产生具有总质量$< 50 M_{\odot}$的BBH系统。我们讨论了另一种CE方案，其中一个部分的信封喷射之后，可能长期和稳定的质量转移的阶段。
2020-10-12 astro-ph.HE astro-ph.SR
The Missing Link Between Black Holes in High-Mass X-ray Binaries and Gravitational-Wave Sources: Observational Selection Effects
很少有观测到的大质量X射线双星（HMXB）中含有大质量黑洞，也没有可能在哈勃时间内合并成双星黑洞（BBH）;然而，我们从引力波观测中知道存在大质量合并的BBH。我们调查的作用，X射线和引力波观测选择效应在确定各自检测到的二进制人口的属性发挥。我们发现，作为选择效应的结果，可检测的HMXB和可检测的BBHs形成在不同的红移和金属丰度，与可检测的HMXB形成在更低的红移和更高的金属丰度比可检测的BBHs。我们还发现这些人群的质量分布的差异，与可检测的合并BBH祖细胞拉到更高的组件质量相对于完全可检测的HMXB人口。在我们的模拟种群中，少于$3\%$的可检测HMXB宿主黑洞$> 35M_{\odot}$。此外，我们发现一个可探测的HMXB在哈勃时间内合并为BBH系统的概率为$\simeq 0.6\%$。因此，预测没有当前观察到的HMXB以高概率形成合并BBH是不足为奇的。
2023-02-01 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Pulsational pair-instability supernovae in very close binaries
对不稳定性和脉动对不稳定性超新星（PPISN）至今还没有被明确地观测到。然而，他们是最重的二元黑洞（BBH）合并检测到的祖先有希望的候选人。如果这些BBH是双星演化的产物，那么PPISNe可能发生在非常接近的双星中。出于这一动机，我们讨论了PPISN发生与密切的二进制伴侣的影响，以及这些事件对合并BBH通过二进制进化的形成有什么影响。为此，我们用\texttt{MESA}软件计算了一组贫金属（$Z_\odot/10$）单氦星模型。对于脉冲前质量为$>50M_\odot$的PPISN祖星，我们发现，脉冲后，恒星各层的热量沉积在保持束缚的恒星中，导致其膨胀到超过$100R_\odot$，膨胀周期为$10^2-10^4\;$ ~yrs，这取决于祖星的质量。这导致长寿命阶段的罗氏瓣溢出，甚至共同的包络事件，如果有一个密切的双同伴，导致额外的电磁瞬变与PPISN爆发。如果我们忽略这些相互作用的影响，我们发现，从PPISNe的质量损失减少了最终的黑洞自旋的$\sim 30\%$，诱导偏心率低于阈值的LISA天文台的可探测性，并可以产生一个双峰分布的测量啁啾质量在BBH合并地面探测器观察。
2020-07-12 astro-ph.HE astro-ph.SR
Hydrodynamic simulations unravel the progenitor-supernova-remnant connection in SN 1987A
我们的目标是将SN 1987 A残骸的动力学和辐射性质与母非球面SN爆炸的几何和物理特征及其祖先恒星的内部结构联系起来。我们进行了三维流体动力学模拟，描述了SN 1987 A从SN开始到50岁时完全成熟的残余物的长期演变，占前SN结构的祖星。模拟包括所有物理过程相关的复杂阶段的SN演变和SNR的相互作用与高度不均匀的周围环境SN 1987 A。从模拟中，我们合成的观测值与观察比较。通过将模型结果与观测结果进行比较，我们约束了初始SN各向异性，该各向异性导致在喷出物的重元素发射线中观察到的多普勒频移，并导致在过去30年中在X射线波段观察到的残余演化。特别是，我们发现，由[Fe II]和$^{44}$ Ti线的高红移和增宽揭示的喷射物的高度混合需要高度不对称的SN爆炸沿着几乎位于SN 1987 A周围的中央赤道环平面内的轴引导相当大一部分能量，大致沿着视线，但偏移40度，其中波瓣传播离开观察者的能量比另一波瓣稍大。我们明确地发现，所观察到的喷出物的分布和SNR的动力学和辐射特性，可以最好地再现，如果祖星的结构是一个蓝超巨星合并的两个大质量的恒星。
2019-12-06 astro-ph.HE
Delay-time distribution of core-collapse supernovae with late events resulting from binary interaction
大多数大质量恒星，核心坍缩超新星的祖先，都是在近距离的双星系统中，并可能通过质量转移或合并与它们的伴星相互作用。我们进行人口合成研究，计算核心坍缩超新星的延迟时间分布，即超新星速率与时间的星暴后，考虑到二元相互作用。我们通过运行各种模拟来测试我们的结果的系统鲁棒性，以考虑我们标准假设中的不确定性。我们发现，一个显着的分数，$15^{+9}_{-8}$ %，核心坍缩超新星是“晚”，也就是说，他们发生在出生后50-200万年，当所有的大质量的单星已经爆炸。这些晚期事件主要起源于至少有一颗，或在大多数情况下，两颗恒星最初都是中等质量（$4-8M_{\odot}$）的双星系统。主要的演化途径通常包括最初质量更大的主星与伴星的合并，或者主星剩余的核心被在早期演化阶段吸积了质量的膨胀的次级恒星吞没。此外，核心坍缩超新星的总数增加了$14^{+15}_{-14}$ %，因为双星对于相同的初始恒星质量。高速率意味着我们应该已经观察到了这种晚期的核心坍缩超新星，但还没有认识到它们是这样的。我们认为，$ϕ$英仙座可能是一个祖先和偏心中子星-白矮星系统可能是后代。晚期事件可以帮助解释麦哲伦星云中超新星遗迹和河外Ia型事件的延迟时间分布的差异，降低了即时Ia事件的贡献。我们将讨论如何测试这些预测，并推测在模拟星系演化的超新星反馈的影响。
2017-01-24 astro-ph.HE astro-ph.SR
Merging binary black holes formed through double-core evolution
迄今为止，随着LIGO-Virgo-KAGRA（LVK）合作组近百个双黑洞（BH）并合事件的探测，并合事件的各种形成通道已被深入探索。我们在这里系统地研究了另一种形成方案，即，由双氦星形成的双星BH（以下简称双核演化通道）。在这种情况下，这两颗氦星（富氦星）可能是经典孤立双星演化的结果，包括有和没有共同包络相（即，CE通道和稳定的质量传递通道），或者化学均匀演化的大质量近双星（即，CHE通道）。我们进行详细的恒星结构和二进制的演化计算，考虑到内部的差异旋转和质量损失的富氦恒星，以及潮汐相互作用的双星。对于质量相等的双星，我们发现潮汐开始在零年龄氦主序列（ZAHeMS：富氦恒星开始燃烧核心氦的时间，类似于核心氢燃烧的ZAMS）上工作，初始轨道周期不超过1.0天，取决于初始金属丰度。除了恒星的质量损失率和潮汐相互作用的双星，我们发现，角动量传输效率的作用，在确定所产生的BH自旋，变得更强时，考虑BH的祖先起源于一个更高的金属金属丰度的环境。我们强调，双核进化的情况下，并不总是产生快速旋转的BBH和比较从LVK与我们的建模报告的BBH的属性。
2023-01-12 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
High mass X-ray binaries as progenitors of gravitational wave sources
具有黑洞（BH）吸积体和大质量恒星施主的X射线双星在几天的短轨道周期内可以通过稳定的质量转移演化成在哈勃时间内合并的紧密双星BH系统（BBH）。从观测的角度来看，当Roche瓣溢出时，这样的系统将最有可能表现为超亮X射线源（ULX）。为了研究这种联系，我们计算的质量转移阶段的BH吸积器和大质量的恒星捐助者（$M > 15 \,M_\odot$）在不同的轨道分离和金属丰度使用MESA恒星演化代码的系统。在核心氢和核心氦燃烧捐助者（情况A和C的传质）的情况下，我们发现的典型持续时间的超爱丁顿质量转移的$10^6$和$10^5 \, \rm yr$，与$10^{-6}$和$10^{-5} \,M_\odot \, \rm yr^{-1}$，分别率。假设每单位恒星形成率（$\,M_\odot \, \rm yr^{-1}$）都能发现大约$0.5$ ULX，并假设所有观测到的ULX中的$10\%$形成合并的BBH，我们估计稳定质量转移演化的BBH合并率至多为$10 {\rm ~Gpc}^{-3} {\rm ~yr}^{-1}$。
2018-11-30 astro-ph.HE
Merging black hole binaries with the SEVN code
研究黑洞双星（BHB）的形成和演化对于解释当前和未来的引力波（GW）探测是必不可少的。我们调查的统计BHB形式从孤立的二进制文件，通过一个新版本的SEVN人口合成代码。SEVN通过在恒星演化轨迹网格上插值来整合恒星演化。我们将SEVN升级为包括双星演化过程，并使用它来演化$1.5\times{}10^8$双星系统的样本，金属丰度在$\left[10^{-4};4\times 10^{-2}\right]$范围内。从我们的模拟中，我们发现，黑洞（BH）的质量分布在双致密天体双星是非常相似的，只考虑单个恒星的演化。我们获得的最大BH质量分别为金属丰度为$Z=2\times 10^{-2}$、$6\times 10^{-3}$和$10^{-4}$的$\sim 30$、$45$和$55\, \mathrm{M}_\odot$。也可能形成几个大质量的单个BH（BH总数的$\lesssim 0.1\%$），质量分别高达$\sim 65$、$90$和$145\, \mathrm{M}_\odot$，位于$Z=2\times 10^{-2}$、$6\times 10^{-3}$和$10^{-4}$。这些黑洞落在从对不稳定超新星预测的质量间隙中。我们还表明，最大规模的BHB不太可能在哈勃时间内合并。在我们的模拟中，合并的BH，如GW 151226和GW 170608，形成在所有的金属丰度，高质量的系…
2019-04-10 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
Signatures of mass ratio reversal in gravitational waves from merging binary black holes
合并的双黑洞的自旋提供了对它们形成历史的见解。最近有人认为，在两颗大质量恒星的孤立双星演化中，第一个出生的黑洞是缓慢旋转的，而如果双星足够紧密，第二个出生的黑洞的祖先可以潮汐地旋转。因此，人们可能会天真地认为，只有合并双星中质量较小的黑洞才会表现出不可忽略的自旋。然而，如果双星的质量比被“反转”（通常是在第一次质量转移期间），潮汐旋转的第二个出生的黑洞就有可能成为质量更大的黑洞。我们研究的性质，这种质量比反转（MRR）的二元黑洞合并使用一个大的560人口综合模型。我们发现，更大质量的黑洞形成第二次在$\gtrsim 70\%$的二元黑洞观测LIGO，处女座，和KAGRA的大多数模型的变化，我们认为，与典型的总质量$\gtrsim 20$ M $_{\odot}$和质量比$q = m_2 / m_1 \sim 0.7$（其中$m_1 > m_2$）。这些系统的形成历史通常只涉及稳定的传质事件。第二个出生的黑洞具有不可忽略的自旋（$χ> 0.05$），在高达$25\%$的二元黑洞中，其中质量较大（较小）的黑洞在$0\%$ - $80\%$（$20\%$ - $100\%$）的情况下旋转，在我们的模型中变化很大。我们讨论了我们的模型的背景下，几个观察到的引力波事件和观察到的质量比有效自旋相关。
2022-05-03 astro-ph.HE gr-qc
Low-mass failed supernovae and the $10\,M_{\odot}$ peak in the merging black hole mass distribution
California Institute of Technology（加州理工学院）；LIGO Laboratory, California Institute of Technology（加州理工学院LIGO实验室）；Illinois Center for Advanced Studies of the Universe, Department of Physics, University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校物理学院宇宙高级研究中心）
研究发现10个太阳质量附近存在黑洞合并率峰值，可能由高效直接坍缩形成失败超新星黑洞所致，揭示了10-20个太阳质量范围内的质量分布结构。
2026-11-11 astro-ph.HE
The formation of merging black holes via stable mass transfer in massive binary stars
Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao-Tong University（上海交大李政道研究所）；School of Astronomy and Space Science, Nanjing University（南京大学天文与空间科学学院）；Argelander-Institut für Astronomie, Universität Bonn（波恩大学阿尔兰德天体物理研究所）；Max Planck Institute for Astrophysics（马克斯·普朗克地外物理研究所）；European Southern Observatory（欧洲南方天文台）；Key Laboratory of Modern Astronomy and Astrophysics (Nanjing University), Ministry of Education（教育部现代天文与天体物理重点实验室（南京大学））
研究大质量双星中导致黑洞合并的稳定质量转移通道，构建详细双星演化模型，涵盖从主序到黑洞形成过程，包括多种物理过程，得出该通道可能对观测到引力波源群体有贡献的结论。
2026-10-16 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Searching for Gamma-Ray counterparts to Gravitational Waves from merging binary neutron stars with the Cherenkov Telescope Array
双星中子星（BNS）系统的合并被预测为短伽马射线暴（GRB）的祖先;这种关联的决定性探测来自于最近由Advanced LIGO和Advanced Virgo（GW 170817）从BNS合并中探测到的引力波（GW），与Fermi-GBM和INTEGRAL观测到的短GRB 170817 A一致。短伽马射线暴预计也会发射极高能量（VHE，> 100 GeV）的光子，VHE电磁（EM）上限已经通过地面伽马射线探测器进行的观测以及与GW 170817/GRB 170817 A相关的强烈EM后续活动设定。在接下来的几年里，由于切伦科夫望远镜阵列（CTA），对VHE EM对应物的搜索将变得更加有效：由于其前所未有的灵敏度，快速响应（几十秒）和通过调查模式操作监测大天空区域的能力，该仪器将成为VHE瞬态GW事件的EM后续工作的基础。我们提出了一个全面的研究的前景，联合GW和VHE EM观测合并BNS与先进的LIGO，先进的处女座和CTA的基础上，详细模拟的多信使发射和检测。我们提出了一个新的观测策略优化的EM发射的先验假设。该方法可以进一步推广到包括其他电磁辐射模型。根据这项研究，CTA将覆盖大部分地区的GW天际图的中间和最有活力的轴上伽玛暴与GW事件。我们估计了GW和VHE EM的预期联合检测率，我们发现对于能量最高的EM源，该检测率从每年0.08起事件到0.5起事件不等。
2018-04-09 astro-ph.HE
Tidal Spin-up of Black Hole Progenitor Stars
本研究通过直接计算WR星模型中振荡模式的潮汐激发，发现驻立重力模式主导潮汐相互作用，表明先前对潮汐自转加速的估计可能被高估，且WR-BH双星中很少达到潮汐同步，为黑洞质量与自旋的反相关性提供了理论支持。
2024-04-28 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Double Neutron Star Delay Times Across Cosmic Metallicities: The Role of Helium Star Progenitors
University of Florida（佛罗里达大学）；Institute for Fundamental Theory（基础理论研究所）；Université de Genève（日内瓦大学）；Gravitational Wave Science Center (GWSC)（引力波科学中心）；Northwestern University（西北大学）；Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics (CIERA)（天体物理学跨学科探索与研究中心）
本文通过研究金属丰度对氦星-中子星前身系统演化的影响，利用POSYDON代码进行星族合成，揭示了双中子星延迟时间分布随金属丰度的变化，并解释了短伽马射线暴和r过程元素富集。
2026-06-12 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Prospects for joint observations of gravitational waves and gamma rays from merging neutron star binaries
事件GW 150914和GW 151226的发现，都与双黑洞系统（BBH）的合并一致，开启了引力波（GW）天文学的时代。除了BBH外，最有希望的GW源是由两颗中子星或一颗中子星和一个黑洞形成的双星系统的合并。这些合并被认为与短伽马射线暴（GRB）有关，因此GW和电磁（EM）信号的联合观测可以明确地探测这种关联。我们提出了一个详细的研究联合GW和高能量EM观测的中子星与先进的室女座和LIGO和\emph{Fermi}伽马射线望远镜的合并的二元系统的期望。在这个范围内，我们设计了一个专用的蒙特卡洛模拟管道的多信使发射和检测GW和伽马射线仪器，考虑到GW探测器灵敏度的演变。我们表明，在Advanced Virgo和Advanced LIGO 2016-2017运行期间，联合检测的预期速率较低;然而，随着干涉仪接近其最终设计灵敏度，该速率将增加$\sim$十倍。未来的联合观测将有助于限制短伽玛暴与双星系统之间的关联，并解决GWs的祖先之谜。联合检测率与本文预测的比较将有助于限制伽玛暴喷流的几何形状。
2016-11-27 astro-ph.HE gr-qc
The color evolution of magnetar-powered kilonova emission in merging neutron star-neutron star systems
本文提出通过千新星辐射颜色演化识别双中子星并合遗迹的方法，区分黑洞、磁星或稳定中子星等不同中心引擎的供能特征。
2025-08-21 astro-ph.HE
Polluting the pair-instability mass gap for binary black holes through super-Eddington accretion in isolated binaries
单恒星演化理论预测黑洞（BH）的质量分布在大约45- 130 M $_{\odot}$之间，即所谓的“对不稳定质量间隙”。我们研究是否BH可以污染的差距后，从恒星的同伴吸积。为此，我们模拟的演化孤立的二进制使用人口合成代码，我们允许超级爱丁顿吸积。在我们最极端的假设下，我们发现最多约2%的所有合并的二进制BH系统包含一个BH的质量在对不稳定的质量差距，我们发现，不到0.5%的合并系统的总质量大于90 M $_{\odot}$。没有发现总质量超过100 M $_{\odot}$的并合BH系统。我们比较我们的结果预测从几个动力学途径对不稳定的质量间隙事件，并讨论了可区分的功能。我们的结论是，经典的孤立二元形成情景不会显着导致对不稳定质量间隙的污染。的鲁棒性的预测质量差距的孤立的二进制通道是有前途的前景放置约束（一）不同的形成渠道的相对贡献，（二）的物理学的祖细胞，包括核反应率，和（iii），暂时，哈勃参数。
2020-06-01 astro-ph.HE
Spin misalignment of black hole binaries from young star clusters: implications for the origin of gravitational waves events
最近的研究表明，年轻星团中的合并黑洞（BH）双星的祖先可以像孤立的双星一样经历一个共同的包络相。如果恒星从共同的包层中以裸露的核心出现，潮汐相互作用可以在它们坍缩成BH之前有效地同步它们的自旋。与孤立的情况相反，这些二元黑洞在合并之前也可以与集群中的其他黑洞进行动力学相互作用。这种相互作用可以使双星轨道平面倾斜，导致自旋轨道不对准。我们估计的自旋性质合并二进制BH经历这种情况下，结合最新的二进制人口合成和准确的少体模拟。我们表明，后共同信封二进制BH可能只经历一次遭遇，由于高的二进制反冲速度和短的合并时间。采用双星-单星相遇率的保守极限，我们得到的本地黑洞合并率密度约为6.6 yr^-1 Gpc^-3。假设BH的出生自旋小于0.2，这个方案再现了由GWTC-2推断的有效自旋Xeff和进动参数Xp的分布趋势，包括在（Xeff，Xp）~（0.1，0.2）处的峰值和在负Xeff值处的尾部。
2021-04-02 astro-ph.GA astro-ph.HE
