Electromagnetic Counterparts of Compact Binary Mergers
通过引力波和光子首次探测到中子星合并，标志着引力波多信使天文学的曙光，它极大地增加了我们在天体物理学和基础物理学不同领域的洞察力。然而，许多悬而未决的问题，在一个紧凑的二元合并涉及的物理过程仍然存在，这些过程中的许多关注等离子体物理。随着第二代引力波干涉仪接近其设计灵敏度，新一代正在设计研究中，新的X射线探测器正在开发中，高能宇宙将越来越成为我们了解极端条件下等离子体的独特实验室。在这篇综述中，我们讨论了两个紧凑的物体合并后的主要电磁信号，突出了所涉及的主要物理过程和该领域中一些最重要的开放问题。
2021-05-03 astro-ph.HE
Outflow Bubbles from Compact Binary Mergers Embedded in Active Galactic Nuclei: Cavity Formation and the Impact on Electromagnetic Counterparts
提出了一种新的活动星系核（AGN）吸积盘中致密双星合并可能产生电磁辐射的设想。活动星系核中的核星团是致密恒星双星（CSB）的可能形成地，它们的合并可以通过引力波（GW）探测到。我们研究了活动星系核盘中CSB的吸积和外流。我们表明，这些外流很可能会创建外流“腔”的活动星系核磁盘合并之前，这使得EM或中微子的同行比预期的要少得多。我们讨论了可检测的EM对应物的必要条件内的流出空腔合并。如果合并后的残余黑洞经历了一个高的反冲速度，可以进入活动星系核盘，它可以以超爱丁顿速率吸积气体，新形成一个类似空腔的结构。这个泡沫可以在合并后的一天到一周内从盘中破裂。这样的爆发发射可以足够明亮，可以被当前的软X射线仪器检测到，例如Swift-XRT和Chandra。
2021-05-29 astro-ph.HE
Electromagnetic Chirps from Neutron Star-Black Hole Mergers
我们计算了一个伽玛射线耀斑的电磁信号来自表面的中子星合并前不久与一个黑洞的同伴。使用一个新版本的蒙特卡罗辐射输运代码Pandurata，采用动态时空，我们整合光子测地线从中子星表面，直到他们到达一个遥远的观察者或被捕获的黑洞。伽马射线的光变曲线受到许多相对论效应的调制，包括多普勒光束和引力透镜。由于光子来自于吸入的中子星，光变曲线与相应的引力波形非常相似：啁啾信号的特征是频率和振幅稳定增加。我们建议使用类似于LIGO数据分析中使用的匹配滤波算法来搜索这些电磁啁啾。
2017-04-25 astro-ph.HE
Energetic constraints on electromagnetic signals from double black hole mergers
费米探测到的双黑洞合并GW 150914的电磁对应物激发了许多理论模型，其中一些提出黑洞在大质量恒星内螺旋在一起。然而，我们表明，这种黑洞轨道上的动力学摩擦产生的热量可以超过恒星结合能的一个很大的因素，这意味着这种热量可能会摧毁恒星，从而使足够的气体难以在合并时靠近黑洞产生可检测的光子。在为两个恒星质量黑洞合并的电磁对应物提出模型时，必须考虑到这些因素。我们发现，只有当两个黑洞在非常靠近中心的地方形成时，恒星才能避免毁灭。在这种情况下，动力学摩擦可以使黑洞比在真空中更快地合并，这导致了引力波形的修改，这可能被先进的LIGO观测到。
2016-11-02 astro-ph.HE
Search for high energy $γ$-rays from the direction of the candidate electromagnetic counterpart to the binary black hole merger gravitational-wave event S190521g
引力波事件S190521 g--一个可能的双黑洞合并在一个活动星系核的吸积盘--伴随着一个光学对应物。围绕发光能量释放区域的这种密集环境有利于高能量$γ$ -射线的产生。我们报告了使用费米-LAT空间$γ$射线望远镜的公开数据从S190521 g事件的候选电磁对应物方向搜索高能$γ$射线的情况。我们提出了在100 MeV - 300 GeV能量范围内的源的光谱能量分布的上限。我们讨论了在宇宙射线加速，$γ$ -射线和中微子生产等来源的背景下，研究S190521 g的瞬态的重要性。
2020-10-31 astro-ph.HE
Charged Compact Binary Coalescence Signal and Electromagnetic Counterpart of Plunging BH-NS mergers
如果致密二元合并的至少一个成员带电，则两个成员的内螺旋将产生功率不断增加的坡印廷通量，从而产生与合并的啁啾信号在时间上相关的短暂电磁对应物（可能有很小的时间偏移），我们将其称为{ \em带电致密二元合并}（cCBC）信号。我们开发了一个一般的理论cCBC的任何质量和每个成员的电荷量。中子星（NS），作为旋转的磁铁，保证是带电的，所以cCBC信号应该伴随着所有的中子星合并。在小质量比（$q \equiv m_2/m_1 < 0.2$）的BH-NS合并中，当NS作为一个整体进入BH时，cCBC信号是干净的，如果NS是类蟹状的，其亮度/能量可以达到快速射电暴的亮度/能量。还估计了极端质量比Inspiral系统（EMRI）中cCBC信号的强度。
2020-06-15 astro-ph.HE
Binary Neutron Star Mergers: Mass Ejection, Electromagnetic Counterparts and Nucleosynthesis
本文对双星中子星（NS）合并的物质抛射、电磁瞬变和核合成进行了系统的数值相对论研究。我们发现，一些$10^{-3}\, M_\odot$的材料在合并过程中动态弹出。这些流出的量和属性取决于二元参数和NS状态方程（EOS）。这些喷出物中的一小部分，典型的是${\sim}10^{-6}\, M_\odot$，在合并后不久形成的激波加速到大于$0.6\, {\rm c}$的速度，并在合并后的几周、几个月或几年的时间尺度上产生明亮的射电耀斑。他们的观察可以限制合并后NS反弹的强度，从而限制极端密度下物质的EOS。动态喷出物强烈产生第二和第三$r$过程峰值核，相对同位素丰度接近太阳。轻$r$过程元素的产生反而对二元质量比和中微子辐射处理敏感。根据残余物的寿命，在合并后形成高达${\sim}0.2\, M_\odot$的吸积盘。在大多数情况下，来自这些盘的中微子和粘性驱动的风主导了整个外流。最后，我们生成了合成的kilonova光变曲线，发现kilonovae依赖于合并的结果，可以用来约束NS EOS。
2019-05-30 astro-ph.HE
Electromagnetic Counterparts Powered by Kicked Remnants of Black Hole Binary Mergers in AGN Disks
研究AGN盘中BBH并合踢出残余体驱动的电磁辐射，提出喷流茧冷却辐射为主要可探测机制，预测软X射线瞬变作为对应体，支持多信使观测。
2023-11-17 astro-ph.HE
An Archival Search for Very-High-Energy Counterparts to Sub-Threshold Neutron-Star Merger Candidates
最近发现的电磁信号与中子星合并产生的引力波相吻合，巩固了多信使活动对研究最具活力的天体物理事件的重要性。先驱性的多信使观测站，如LIGO/Virgo引力波探测器和IceCube中微子观测站，记录了许多未达到探测重要性阈值的候选信号。这些阈下事件候选者是多信使研究的有希望的目标，因为这些候选者提供的信息与时间重合的伽马射线观测相结合时，可能会导致显着的检测。在这篇文章中，我描述了我们使用的亚阈值二进制中子星合并候选人确定在先进的LIGO的第一次观测运行（O 1）搜索瞬态事件在非常高的能量伽马射线使用档案观测VERITAS成像大气切伦科夫望远镜阵列。我描述了这种技术的承诺，为未来的联合亚阈值搜索。
2021-08-16 astro-ph.HE
The cocoon emission - an electromagnetic counterpart to gravitational waves from neutron star mergers
短伽马射线暴（SGRB）被认为是由致密的双星合并（中子星-中子星或黑洞-中子星）产生的。如果是这样的话，它们的喷流必须穿透在合并过程中喷出的外流。当射流穿过喷出物时，它会耗散能量，产生一个热茧包围它。我们在这里提出了合并流出中射流传播的3D数值模拟，并计算了由此产生的排放。这种辐射由两部分组成：冷却辐射，热茧的热能泄漏，以及茧材料放射性衰变产生的茧macronova。这种发射给出了一个简短的（约一小时）蓝色，广角信号。虽然外流和喷流的参数是不确定的，但对于我们所考虑的配置，信号是明亮的（~ -14 $-$ -15绝对幅度），并且胜过所有其他预测的紫外光信号。当射流爆发时间较长时，信号较亮，并且其峰值亮度不强烈依赖于高度不确定的不透明度。快速搜索这样的信号是探测电磁合并对应物的一种有前途的策略。探测到的候选者之后，可以进行深红外搜索，寻找从其余喷出物中产生的较长但较弱的macronova。
2017-10-23 astro-ph.HE
A Deep CFHT Optical Search for a Counterpart to the Possible Neutron Star -- Black Hole Merger GW190814
我们提出了一个宽场光学成像搜索电磁对应的可能的中子星-黑洞（NS-BH）合并GW 190814/S190814 bv。这个紧凑的双星合并是由LIGO/Virgo干涉仪通过引力波探测到的，其质量暗示着NS-BH合并。我们使用加拿大-法国-夏威夷望远镜上的MegaCam仪器对LIGO/Virgo定位区域进行成像。我们描述了我们的混合观测策略的平铺和星系为目标的意见，以及我们的图像差分和瞬态检测管道。我们的观测活动在合并后1.7至8.7天之间产生了该地区最深的多波段图像，在1.7天达到g > 22.8（AB等）的5 σ深度，分别在3.7和8.7天达到i > 23.1和i > 23.9。这些观察结果覆盖了67.0%的本地化区域的平均总集成概率。在我们的图像中，我们没有发现与这种合并相对应的引人注目的候选瞬态对应物，这表明，要么较轻的物体在BH最里面的稳定圆形轨道内被潮汐破坏，要么瞬态位于观测到的天空足迹之外，要么较轻的物体是低质量的BH。在对这次合并的NS-BH解释中，我们使用了来自我们的图像的5 σ源探测上限，以限制千诺瓦喷出物的质量，对于"蓝色“千诺瓦（kappa = 0.5 cm^2 g^-1），Mej <0.015 Msun，对于"红色”千诺瓦（kappa = 5-10 cm^2 g^-1），Mej <0.04 Msun。我们的观察强调了大口径望远镜和CFHT MegaCam等宽视…
2020-05-13 astro-ph.HE
Detectability of Electromagnetic counterparts from Neutron Star mergers: prompt emission vs afterglow
对第一颗中子星（BNS）合并双星GW 170817的电磁观测表明，在BNS合并双星中可以成功地发射相对论喷流。典型地，这样的喷流在两个阶段中产生发射：$γ$ -射线即时发射和多波长余辉。由于相对论性减助推，这两个对应物的可探测性取决于观察者视线和喷流轴线之间的角度（$θ_v$）。我们比较了离轴射流的即时和余辉发射的可探测性，假设标准的检测器阈值。我们发现，对于顶帽喷流，余辉是一个更潜在的对应物比即时发射，即使与不利的余辉参数。对于具有高斯分布的结构射流，在假设瞬发阶段发射的能量等于外流的动能的情况下，在极端视角下，瞬发发射比余辉更有希望。假设一个高斯喷流剖面，我们预测人口的$γ$ -射线检测，并发现极端视角的事件，如GRB 170817 A将是罕见的。在我们的模拟样本中，观测到的$γ$ -射线中的各向同性等效能量与视角适度相关，使得低$E_{\rm iso, γ}$几乎总是与高离轴视角相关联。
2019-12-19 astro-ph.HE
The electromagnetic counterparts of compact binary mergers
由两颗中子星或一个黑洞和一颗中子星组成的双星的合并提供了一个独特的机会，可以使用两种不同的几乎正交的探测器--引力波（GW）和电磁（EM）发射来研究一系列物理和天体物理过程。GW信号探测在合并的最后阶段发生的二元和物理过程，而EM发射提供了合并后抛出的物质的线索。只有电磁辐射才能提供的精确定位也表明了合并发生的天体物理背景。此外，这两个信号的结合提供了对引力性质和宇宙膨胀率的限制。LIGO-Virgo合作项目首次探测到双星中子星合并，GW 170817，开启了多信使GW-EM天体物理学的时代，并展示了它所拥有的巨大前景。这一事件产生了前所未有的数据集，尽管它只是一个单一的事件，但它提供了显着的结果，彻底改变了我们对中子星合并的认识。GW 170817特别令人兴奋，因为我们知道它不是一种，并且在未来十年内将检测到更多的事件。在这篇评论中，我总结，第一，从紧凑的二进制合并的EM发射的理论，突出了独特的信息，结合GW-EM检测提供。然后，我描述了GW 170817的整个GW和EM观测集，并总结了它提供的一系列见解。这包括类似事件在宇宙r-过程元素预算中所起作用的线索，中子星状态方程，合并后相对论流出的性质，以及中子星双星合并和短伽马射线暴之间的联系。
2019-12-11 astro-ph.HE
The JAGWAR Prowls LIGO/Virgo O3 Paper I: Radio Search of a Possible Multi-Messenger Counterpart of the Binary Black Hole Merger Candidate S191216ap
我们提出了一个敏感的搜索与卡尔G。Jansky甚大阵（VLA）的引力波候选者S191216 ap的射电对应物，被归类为一个双黑洞合并，并建议是一个可能的多信使事件，基于高能量中微子和TeV光子的检测。我们在C波段（4- 8 GHz）对高海拔水切伦科夫天文台（HAWC）报道的S191216 ap的γ射线对应物进行了0.3度$^2$的盲搜索。我们的搜索，跨越三个时期超过130天合并后，平均源检测阈值为75 $μ$ Jy/梁（4 $σ$），产生了5个变量源与活动星系核活动和没有明确的对应S191216 ap。我们发现$<$ 2\%（$3.0\pm1.3$ \%）在6 GHz的持续性射电源是可变的$<$ 1周（周-月）的时间尺度上，与以前的无线电变异性研究。我们的4 $σ$射电光度上限为$\sim$ 1.2 $\times{10}^{28}$ erg s $^{-1}$ Hz $^{-1}$在S191216 ap的余辉上，在HAWC误差区域内，比以前的BBH射电余辉搜索深5- 10倍。将这个上限与\citeauthor{Perna2019}对BBH合并产生的假定喷流给出的理论期望值进行比较，对于具有能量$\simeq10^{49}$ erg的轴上喷流，我们可以排除喷流张开角$\lesssim$ 20度的可能性（假设对应喷流位于我们观察到的1 $σ$ HAWC区域内）。
2021-03-03 astro-ph.HE
Electromagnetic Flares Associated with Gravitational Waves from Binary Black Hole Mergers in AGN Accretion Disks
本文研究了AGN盘内双黑洞并合产生的引力波事件GW190521相关的电磁耀斑，通过动力学模型分析外流、喷流头、喷流茧和盘茧四个组分的激波突破与冷却发射，发现外流或盘茧可解释观测信号，并给出了两者的最佳拟合光变曲线和光谱能量分布。
2024-09-27 astro-ph.HE
Electromagnetic emission of white dwarf binary mergers
最近有人提出，从白矮星（WD）双星合并中喷出的物质可以产生类似于中子星（NS）双星合并中的“千诺瓦”的瞬态、光学和红外辐射。为了证实这一点，我们计算的电磁辐射从WD-WD合并，并与kilonova观测比较。我们模拟WD-WD合并导致一个大规模的，快速旋转的，高度磁化WD与适应版本的平滑粒子流体动力学（SPH）代码幻影。从而得到了抛射体的初始条件，如逃逸速度、质量、初始位置和分布。随后的热和动力学演化的喷出物是通过整合的能量守恒方程占膨胀冷却和热源的回落吸积到新形成的WD和它的磁偶极子辐射。我们表明，磁层过程中的合并，可以导致一个即时的，短的伽马射线发射高达$\approx 10^{46}$尔格的时间尺度的$0.1$ - $1$。喷出物的主体最初以非相对论速度$0.01 c$膨胀，然后由于回退吸积能量的注入而加速到$0.1 c$。在$\sim 7$合并后的几天左右，喷出物在光学波长处变得透明，光度为$10^{41}$ - $10^{42}$ erg s $^{-1}$。在合并后的$\sim 150$ - $200$天左右，来自后退吸积的X射线发射变得可见，亮度为$10^{39}$ erg s $^{-1}$。我们还根据磁场值和旋转周期预测了中央WD应该出现脉冲星的合并后时间。
2019-03-20 astro-ph.HE
Revealing Short GRB Jet Structure and Dynamics with Gravitational Wave Electromagnetic Counterparts
致密天体并合是短伽马射线暴（GRB）前身系统的一个有希望的候选者。利用引力波（GW）触发来识别合并，来自喷流的任何电磁（EM）对应物可以用来约束短GRB喷流的动力学和结构。GW触发的搜索可以揭示与合并对象的短寿命喷流相关的光学瞬变的隐藏种群。如果合并喷流的总体是由低洛伦兹因子主导的，那么GW触发的搜索将揭示这些失败的伽玛暴的轴上孤儿余辉。通过考虑射流的电磁对应物，有或没有即时伽玛暴，射流的结构和动力学可以被约束。通过对各种喷流结构的余辉与视角进行建模，我们为轴上和离轴EM喷流对应物提供了可观察的预测。预测提供了一个指示的各种功能，预计从拟议的喷气结构模型。
2017-12-08 astro-ph.HE
Electromagnetic Evidence that SSS17a is the Result of a Binary Neutron Star Merger
在激光干涉引力波天文台和室女座干涉仪探测到引力波源GW 170817 11小时后，在星系NGC 4993中发现了一个相关的光学瞬变SSS 17 a。虽然引力波数据表明GW 170817与两个紧凑物体的合并一致，但电磁观测提供了该系统性质的独立约束。在这里，我们综合了一米两半球合作收集的SSS17a的所有光学和近红外光度学和光谱学。我们发现SSS17a不同于其他已知的瞬变。这个来源最好用由快速中子俘获（r过程）产生的放射性元素组成的千诺瓦理论模型来描述。我们发现SSS17 a是中子星合并的结果，加强了引力波的结果。
2017-10-16 astro-ph.HE
The Electromagnetic Counterpart of the Binary Neutron Star Merger LIGO/VIRGO GW170817. VII. Properties of the Host Galaxy and Constraints on the Merger Timescale
我们介绍了NGC 4993的性质，GW 170817的宿主星系，第一个引力波（GW）事件合并的一个双中子星（BNS）系统和第一个电磁（EM）对应。我们使用档案测光和新的光学/近红外成像和光谱，连同恒星人口合成模型来推断宿主星系的全球性质。我们推断恒星形成的历史达到高峰，在$\gtrsim 10$陀螺前，随后的指数下降导致低电流的恒星形成率为0.01 M $_{\odot}$年$^{-1}$，我们转换成一个二进制合并时标概率分布。我们发现合并时间的中位数为$11.2^{+0.7}_{-1.4}$ Gyr，$6.8-13.6$ Gyr的置信范围为90%。这反过来又表明了$\approx 4.5$ R $_{\odot}$的初始双星分离，与银河系BNS系统的推断值相当。我们还使用新的和存档的$Hubble$ $Space$ $Telescope$图像来测量$2.1$ kpc（0.64 $r_{e}$）的光学对应物从NGC 4993中心的投影偏移，并将$M_{r} \gtrsim -7.2$ mag限制在任何预先存在的发射上，这排除了球状星团光度函数的较亮的一半。最后，年龄和偏移的系统表明，它经历了适度的出生踢的上限$\sim 200$公里秒$^{-1}$。未来GW对BNS合并的$-$ EM观测将能够测量它们的种群延迟时间分布，这将直接告知它们作为宇宙中$r$过程富集的主要来源的可行性。
2017-10-16 astro-ph.HE
Kilonova from post-merger ejecta as an optical and near-infrared counterpart of GW170817
最近从中子星（NS）合并事件GW 170817的引力波的检测和电磁对应物的识别提供了一个独特的机会，研究在NS合并的物理过程。为了获得从NS合并喷出的材料的属性，我们进行辐射转移模拟的kilonova，光学和近红外辐射供电的放射性衰变的r-过程核的合并中合成。我们发现，观测到的近红外发射持续超过10天的解释是0.03 Msun的喷出物含有镧系元素。然而，在初始阶段观察到的蓝色光学成分需要具有相对高的电子分数（Ye）的喷出物成分。我们表明，光学和近红外发射同时再现的喷出物与介质叶~ 0.25。我们认为，一个占主导地位的组件供电的排放合并后的喷出物，这表明，质量喷射后，第一次动态喷射是相当有效的。我们的研究结果表明，NS合并综合了广泛的r-过程元素，并加强了假设，NS合并是宇宙中的r-过程元素的起源。
2017-10-16 astro-ph.HE
A Galaxy-Targeted Search for the Optical Counterpart of the Candidate NS-BH Merger S190814bv with Magellan
2019年8月14日，激光干涉引力波天文台（LIGO）和室女座引力波干涉仪宣布探测到一个双星合并，S190814 bv，低误报率（FAR）约为$1.6\times 10^{25}$年1，距离为$267\pm 52$ Mpc，90%（50%）的局部区域约为23（5）deg $^2$，和中子星-黑洞（NS-BH）合并的概率为$>99\%$。LIGO/Virgo协作组（LVC）对NS-BH的定义是，较轻的双星成员质量为$<3$ M $_\odot$，质量较大的双星成员质量为$>5$ M $_\odot$，这种分类原则上与BH-BH合并一致，这取决于中子星的实际上限质量。此外，LVC指出，合并可能导致$<1\%$最终BH残余物之外的物质，这表明电磁（EM）对应物不太可能。在这里，我们报告了我们的光学跟踪观测S190814 bv使用麦哲伦巴德6.5米望远镜瞄准所有96个星系的GLADE目录中的50%本地化体积（约70%的综合光度在这个区域内）。没有对应物被确定为$i=22.2$的中值$3σ$极限星等（$M_i\approx -14.9$ mag），与距离S190814 bv的双星合并物GW 170817的光学对应物的亮度相当;同样，我们可以排除短伽玛暴典型的轴上喷流。然而，我们不能排除其他现实的模型，如一个kilonova只有$\sim 0.01$ M $_\odot$的镧系元素丰富的材料，…
2020-04-11 astro-ph.HE
Binary Black Hole Mergers within the LIGO Horizon: Statistical Properties and prospects for detecting Electromagnetic Counterparts
双黑洞是孤立双黑洞演化的终点之一，它们的合并是引力波事件的主要通道。在这里，使用进化代码\textsc{StarTrack}，我们研究了一系列的祖星金属丰度和BH出生踢从孤立的二进制进化的BBH人口的统计特性。本文计算了双星演化过程中质量吸积引起的黑洞初始自旋$a$的质量函数和分布，发现这不是一个有效的黑洞自旋提升过程，对于很低的黑洞初始自旋，最多只能增加$a\sim$ ~0.2--0.3。我们进一步计算合并网站的主机星系内的分布，跟踪后的运动的双星的潜力，一个巨大的螺旋，一个巨大的椭圆形，和矮星系。我们发现，大质量星系中70- 90%的合并和矮星系中40- 60%的合并（范围主要对出生踢敏感）预计发生在它们的宿主内部。在合并地点的数密度分布进一步允许我们估计BBH合并将产生的宽带光度分布，\textit{if}与流出中的动能释放相关，{作为参考，我们假设在\textit{Fermi} GBM对应于GW 150914的推断水平，应理解，来自O 1和O2运行的电流限制将要求在$\lesssim 50^\circ$内的角尺寸的射流内产生这种发射。
2018-04-17 astro-ph.HE
Constraints on the electromagnetic counterpart of the Neutron Star Black Hole merger GW200115
我们报告的结果，我们的后续活动的中子星-黑洞（NSBH）合并GW 200115期间O3运行的高级LIGO和高级处女座探测器检测。我们用十度光学瞬态成像仪（DDOTI）获得了宽视场观测，覆盖了总概率区域的约20%，并在合并后约23小时达到了$w$ =20.5 AB的极限星等。我们对同行的搜索返回了一个候选人（AT 2020 aeo），可能与合并无关。总共只有25个感兴趣的来源被社区确定，后来被丢弃为与GW事件无关。我们比较了我们的上限与最先进的kilonova模拟预测的排放量，并不赞成高质量的喷出物（>0.1 $M_{\odot}$），表明该系统的自旋不是特别高。通过结合我们的光学极限与来自$Swift$和$Fermi$的伽马射线约束，我们不赞成在距喷流轴15度的视角$\lesssim$存在标准的短持续时间爆发。然而，我们的结论受到此次GW事件的大本地化区域的限制，准确的及时定位对于提高后续工作的效率仍然至关重要。
2022-02-16 astro-ph.HE
McFACTS. IV. Electromagnetic Counterparts to AGN-disk-embedded Binary Black Hole Mergers
Graduate Center, City University of New York（纽约市立大学研究生院）；Department of Astrophysics, American Museum of Natural History（美国自然历史博物馆天体物理系）；Department of Physics and Astronomy, Stony Brook University（石溪大学物理与天文系）；Department of Science, BMCC, City University of New York（纽约市立大学巴鲁克学院科学系）；Center for Computational Astrophysics, Flatiron Institute（平顿研究所计算天体物理中心）；New Mexico State University（新墨西哥州立大学）；Canadian Institute for Theoretical Astrophysics, University of Toronto（多伦多大学加拿大理论天体物理研究所）；Center for Computational Relativity and Gravitation, Rochester Institute of Technology（罗切斯特理工学院计算相对论与引力中心）；Data Science Institute, University of Chicago（芝加哥大学数据科学研究所）
McFACTS IV通过预测AGN盘中双黑洞并合的电磁辐射，研究其在引力波探测中的电磁 counterpart 生成机制及条件。
2026-08-14 astro-ph.HE
Electromagnetic Signatures from the Tidal Tail of a Black Hole - Neutron Star Merger
黑洞-中子星（BH-NS）合并是地面引力波（GW）观测的主要目标。如果一次合并能使富含中子的物质通过r-过程核合成聚集成重元素，那么它也能产生电磁对应物（千诺瓦）。我们研究了BH-NS合并的未结合动力学喷出物的kilonova签名。我们把数值相对论模拟的结果作为我们的初始状态，然后使用广义相对论流体动力学代码来研究参数化r-过程加热模型的喷出物的演变。未绑定的动力喷出物最初是一个扁平的，有针对性的潮汐尾巴主要局限于一个平面。r过程产生的热量使喷出物膨胀成更球形的形状，并使其小尺度结构变得平滑，尽管喷出物保持其整体定向运动。我们计算的电磁签名使用三维辐射转移代码和参数化的不透明度模型的镧系元素丰富的物质。光变曲线随视角而变化，这是由于两种效应：非球面性导致具有较大投影面积的取向的更亮发射，而多普勒增强导致与体运动方向更对准的视角的更亮发射。对于典型的r-过程加热速率，峰值测辐射热光度随取向变化的因子为$\sim 3$，而光学带中的峰值变化的幅度为$\sim 3$。光谱在沿着体运动的视角处蓝移，这将$V$带峰值幅度增加到$\sim -14$，尽管是富含镧系元素的组合物。
2021-08-25 astro-ph.HE
Post-merger electromagnetic emissions from disks perturbed by binary black holes
我们模拟了在反冲的超大质量黑洞的扰动下，圆盘可能产生的辐射。为此，我们研究了辐射传输的系统，将韧致辐射发射麦克斯韦等离子体和吸收克雷默的不透明度定律修改，将黑体效应。我们采用这个模型在辐射传输集成计算在几个频率的光度，并与以前的韧致辐射光度估计从透明的限制（其中的发射率是集成在计算域和所有频率），并与一个简单的热发射模型进行比较。我们发现辐射传输的结果和估计韧致辐射亮度从以前的工作高于$10^{14}$ Hz的电磁信号之间的密切协议。对于较低的频率，我们发现在磁盘中的一个self-eclipsing行为，导致在一个强大的强度变化连接到磁盘的轨道周期。
2009-10-26 astro-ph.HE
Mergers of black hole-neutron star binaries and rates of associated electromagnetic counterparts
黑洞-中子星（BHNS）双星是电磁波和引力波联合探测的最有希望的候选者之一，有望在不久的将来被探测到。在这里，我们研究的合并喷出物的属性和相关的EM信号的BHNS二进制参数的效果。我们估计的残留磁盘和未绑定的喷出物质量BH质量和自旋分布的瞬态低质量X射线双星（LMXBs）和特定的NS状态方程（EoS）的观测动机。在BHNS合并中合成的r-过程元素的量估计是比BNS合并小的$\sim 10^{2}-10^{4}$的一个因子，这是由于前者的动力学喷出物和合并速率较小。我们计算的EM亮度和光变曲线的早期和晚期的超相对论性喷流，次相对论性动力喷出物和风，和温和的相对论性茧典型的喷出物参数的排放。然后，我们评估的GW触发器的GW检测率$\dot{N}_{GW}$的当前望远镜的灵敏度和典型的BHNS二进制参数的低延迟EM后续率，发现大多数的EM对应物是可检测的高BH自旋，小BH质量和较硬的NS EoS时，NS中断是显着的。基于给定二元参数的相对检测率，我们发现EM后续的容易程度为：喷出物余辉$>$茧状余辉$\gtrsim$射流提示$>$喷出物macronova $>$茧状提示$>$射流余辉$>>$风macronova $>>$风余辉。
2019-04-25 astro-ph.HE
Electromagnetic counterparts of black hole-neutron star mergers: dependence on the neutron star properties
对引力波的探测可能很快就会发现黑洞-中子星（BHNS）双星合并的信号，预计这将伴随着电磁（EM）信号。在本文中，我们提出了一个复合半分析模型来预测预期的EM对应BHNS合并的属性，专注于kilonova排放和伽马射线暴余辉。四个主要参数决定了电磁辐射的性质：NS质量$M_\mathrm{NS}$、潮汐变形能力$Λ_\mathrm{NS}$、BH质量和自旋。只有对于这些参数的某些组合，才会产生EM对应物。在这里，我们探索的参数空间，并构建光变曲线，分析NS质量和潮汐变形的EM发射的依赖。探索NS参数空间限制到$M_\mathrm{NS}-Λ_\mathrm{NS}$对所描述的一个物理动机的状态方程（EoS），我们发现，最亮的EM对应物产生于低质量NS的二进制文件（固定BH属性和EoS）。使用GW 170817的NS EoS的约束，我们的建模表明，排放量落在一个狭窄的绝对幅度范围内。在探索的参数范围内，光变曲线和峰值时间与NSNS合并的光变曲线和峰值时间没有什么不同，除了在B波段。在BHNS聚结中缺乏超/超大质量NS会导致在没有中微子与喷出物相互作用的情况下蓝色千诺瓦发射变暗。
2019-12-09 astro-ph.HE
An ASKAP search for a radio counterpart to the first high-significance neutron star-black hole merger LIGO/Virgo S190814bv
我们目前的搜索结果与LIGO/室女座源S190814 bv，一个可能的中子星-黑洞（NSBH）合并，与澳大利亚平方公里阵列探路者无线电瞬变。我们在合并后$ΔT$ =2、9和33天以944 MHz的频率对$30\,{\rm deg}^2$场进行成像，并将其与事件前110天观察到的快速ASKAP连续调查的参考图像进行比较。我们观测的每个时期都覆盖了LIGO/Virgo定位区域的$89\%$。我们对这一领域的无线电瞬变进行了无针对性的搜索，得到了21个候选者。对于其中之一，\object [AT 2019 osy]{AT 2019 osy}，我们进行了多波长随访，最终排除了与S190814 bv的相关性。所有其他候选人可能是无关的变量，但我们不能最终排除它们。我们讨论了我们的结果的背景下，无线电发射的模型预测从中子星-黑洞合并和地方上的circummerge密度和倾斜角的合并约束。这次调查同时是NSBH合并的第一次大规模无线电后续行动，也是迄今为止最敏感的宽场无线电瞬变搜索。
2019-10-30 astro-ph.HE
The mass, spin and rotational energy of the remnant black holes from compact binary mergers
近年来，LIGO探测到了许多来自致密双星合并的引力波事件。确定残余黑洞（RBH）的最终质量和自旋是一个基本问题，在天体物理学中也很重要。本文提出了一个统一的模型，用于预测致密双星合并的RBH的最终质量和自旋。该模型在感兴趣的参数范围内实现了良好的精度。此外，还研究了与并合电磁对应物有关的RBH的转动能。结果表明，不同合并类型的致密双星中RBH的转动能分布有其自身的特点，这可能有助于识别与合并有关的电磁对应体。
2020-07-06 astro-ph.HE
Electromagnetic Afterglows Associated with Gamma-Ray Emission Coincident with Binary Black Hole Merger Event GW150914
费米伽马射线暴监测器报告说，可能探测到伽马射线对应的双黑洞合并事件，GW 150914。我们表明，γ射线发射是由相对论外流与洛伦兹因子大于10。随后，碎片外流推动周围气体形成激波，这是造成余辉同步辐射的原因。我们发现，1.4 GHz的无线电流量峰值在$\sim10^5$秒后爆发触发。如果周围的物质密度大于$\sim10^{-2}$ cm $^{-3}$，那么最大的射电通量就是$\sim0.1$ mJy，这可以用射电望远镜（如甚大射电望远镜阵）探测到。光学余辉的峰值比射电要早，如果周围的物质密度大于$\sim0.1$ cm $^{-3}$，那么光通量就可以用大型望远镜（如斯巴鲁超级超级相机）探测到。为了揭示与双黑洞合并事件相关的外流及其伽马射线发射的目前未知机制，对余辉的后续电磁观测是重要的。对余辉的探测将定位引力波和伽马射线发射的天空位置，并将支持它们之间的物理联系。
2016-05-24 astro-ph.HE
GROWTH on S190814bv: Deep Synoptic Limits on the Optical/Near-Infrared Counterpart to a Neutron Star-Black Hole Merger
2019年8月14日，先进的LIGO和Virgo干涉仪探测到了高意义的引力波（GW）信号S190814 bv。GW的数据表明，该事件是由中子星-黑洞（NSBH）合并引起的，或者可能是低质量的双黑洞合并。由于低误报率和精确定位（23度$^2$在90%），S190814 bv为社区提供了直接观察NSBH合并的光学/近红外对应物的最佳机会。为了寻找潜在的对手，GROWTH合作对合并后三周内获得的6个晚上的公共暗能量相机（DECam）图像进行了实时图像减影，覆盖了$>$ 98%的定位概率。利用全球后续设施网络，我们系统地进行了光学对应候选物的光谱学和成像。结合这些数据和测光红移星表，我们排除了每一个候选者作为S190814 bv的对应物，并对与S190814 bv相关的光发射进行了深入，统一的限制。对于最近的一致GW距离，NSBH合并的辐射传输模拟约束S190814 bv的喷出物质量为$M_\mathrm{ej} < 0.04$ ~ $M_{\odot}$在极视角，或$M_\mathrm{ej} < 0.03$ ~ $M_{\odot}$，如果不透明度为$κ< 2$ ~cm $^2$ g $^{-1}$。假设中子星的潮汐变形能力在与GW 170817结果兼容的范围的高端，我们的限制将限制BH自旋分量与轨道动量对齐为$ χ< 0.7$的质量比$Q < 6$，更紧凑的中子星的约束较弱。我们在h…
2019-12-31 astro-ph.HE
Prospects about X- and gamma-ray counterparts of gravitational wave signals with INTEGRAL
通过外推第一次LIGO科学运行期间的探测数量，预计在即将到来的LIGO处女座科学运行中，来自二元黑洞合并的引力波信号将达到十分之一。从紧凑的二元合并事件中找到电磁对应物将是一项重大成就。我们评估了INTEGRAL上当前宽视场X射线和伽马射线望远镜找到此类对应物的能力，这要归功于端到端的模拟，用于估计可以跟踪和/或检测的源的比例。
2017-11-08 astro-ph.HE
The Possible Electromagnetic Counterparts of the First High-Probability NSBH Merger LIGO/Virgo S190814bv
LIGO/Virgo S190814 bv是第一个高概率中子星-黑洞（NSBH）合并候选者，其引力波（GW）于2019年8月14日21：10：39.012957 UT触发LIGO/Virgo探测器。它有一个概率$>99\%$是一个NSBH合并，与低误报率（FAR）的1每1.559e+25年。对于NSBH合并，通常预期会出现电磁对应物（特别是短伽马射线暴（GRB））。然而，在广泛的后续观测活动中没有发现电磁对应物。在目前的工作中，我们提出了一个新的解释，这个无效的结果。在我们的场景中，LIGO/Virgo S190814 bv只是真正NSBH合并的GW镜像，应该在2015年9月14日之前检测到，但当时我们无法检测到其GW信号。与真正的NSBH合并相关的电磁对应物应该在2015年9月14日之前的存档数据中找到。在这项工作中，我们确实找到了9个短伽玛暴作为可能的电磁对应物。
2020-05-30 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Ultrarelativistic electromagnetic counterpart to binary neutron star mergers
我们提出了一种可能性，超相对论电磁对应的引力波从双中子星合并在几乎所有的视角。我们提出的机制依赖于合并激波传播加速一个较小的质量在外部的中子星地壳到一个较大的洛伦兹因子$Γ$与较小的能量$\sim 10^{47} Γ^{-1}$尔格。这种机制是很难解决目前的三维数值模拟。流出物通过冲击周围的介质，发出持续数秒至数天的同步加速器耀斑。超相对论耀斑在早期和高能波段发光，可能被当前的X射线到射电仪器（如Swift XRT和Pan-STARRS）探测到，甚至在EVLA的低环境密度$\sim 10^{-2}$ cm $^{-3}$中也能探测到。耀斑探测并合的位置和时间，并作为黑洞-中子星流出的合并类型将是非/轻度相对论性的。
2013-12-06 astro-ph.HE gr-qc
A double neutron star merger origin for the cosmological relativistic fading source PTF11agg?
Palomar Transient Factory（PTF）团队最近报告发现了一种快速衰落的光学瞬态源PTF 11 agg。发现了一个长寿命的射电对应物，但寻找高能对应物的结果是否定的。PTF团队推测PTF 11 agg可能代表了一类新的相对论爆发。在这里，我们建议，一个中子星（NS）-NS合并系统与超大质量磁星中央引擎可能是一个可能的来源，以动力这样的瞬态，如果我们的视线是不是在喷流轴方向的系统。这些系统也是高级LIGO/Virgo时代探测到的引力波源的最佳候选者。我们发现PTF 11 agg数据可以用这样一个模型很好地解释，这表明至少有一些由NS-NS合并引起的引力波爆发可能与这样一个明亮的电磁对应物有关，而没有γ射线触发。
2014-01-07 astro-ph.HE
Systematic Search for Electromagnetic Counterparts to the Binary Neutron Star Merger Candidate GW231109_235456
本文系统搜寻双中子星并合候选体 GW231109_235456 的电磁对应体，发现光学暂现源 AT2023xqy 在距离和时空上高度吻合，虽光变曲线异于标准千新星，但可能是其对应体，并探讨了特殊超新星或磁星驱动千新星两种起源情景。
2025-09-17 astro-ph.HE
Electromagnetic Counterparts to Black Hole Mergers
在双黑洞（BH）合并的最后时刻，系统的引力波（GW）亮度大于整个可观测宇宙的电磁输出之和。然而，GW与普通物质之间极弱的耦合使得这些波很难直接检测到。幸运的是，螺旋BH系统将与宿主星系中的任何周围物质发生强烈的相互作用-在纯粹的牛顿水平上，这种物质反过来可以产生在地球上可检测到的独特电磁（EM）信号。通过确定GW源的EM对应物，我们将能够研究合并BH的宿主环境，从而大大扩展像LISA这样的任务的科学产量。
2010-10-15 astro-ph.HE gr-qc
Kilonovae: nUV/Optical/IR Counterparts of Neutron Star Binary Mergers with TSO
伴随着GW 170817事件首次探测到来自双中子星（NS）并合的引力波，并直接证实了NS-NS并合是重元素r-过程核合成的重要源，为基础物理的瞬发EM（X射线通过红外和射电）研究开辟了一个广阔的新领域。在未来十年，GW观测站的规模和灵敏度将扩大，因此对能够提供快速，高灵敏度，宽带EM跟踪的设施的需求变得更加迫切。NS-NS或NS-黑洞（BH）合并将立即被LIGO国际合作所识别（并宣布）。LSST将是快速平铺通常较大（~10-100平方度）误差框的主要资源。X射线通过红外望远镜在太空中（几乎）全天空访问，可以快速成像和瓷砖是至关重要的，为提供最早的成像和光谱研究的kilonova排放后立即NS-NS合并。时域光谱天文台（TSO）是一个拟议中的探测级1.3米望远镜，位于L2，具有4个波段（0.3 - 5微米）的成像和光谱（R = 200，1800），并具有90%天空的快速回转能力。TSO nUV-中红外光谱将使新的约束NS结构和核合成。
2019-03-13 astro-ph.HE
Electromagnetic Counterparts of Stellar-mass Binary Black Hole Mergers in AGN Accretion Disks: Theoretical Models and Observational Status
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院高能物理研究所）；Guizhou University（贵州大学）
本文综述了活动星系核吸积盘中恒星质量双黑洞并合的电磁对应体研究，总结其发生证据、辐射机制与观测现状，并探讨未来多信使观测前景。
2026-10-01 astro-ph.CO astro-ph.HE
Radiative transfer simulation for the optical and near-infrared electromagnetic counterparts to GW170817
最近从一个双星-中子星合并（GW 170817）的引力波的检测和随后的电磁观测同行提供了一个很好的机会来研究紧凑的双星合并的物理。GW 170817（SSS 17 a，也称为AT 2017 gfo或DLT 17 ck）的光学和近红外对应物被发现与具有红色和蓝色成分的kilonova/macronova场景一致。然而，在大多数以前的研究中，每个喷出物组件的光变曲线的贡献分别计算和合成，红色分量是太大的动态喷出物和蓝色分量是太快的合并后喷出物。在这封信中，我们执行一个2维辐射转移模拟的kilonova/macronova一贯考虑到多个喷出物成分的相互作用。我们发现，SSS 17 a的光变曲线和光球速度可以自然地再现与数值相对论模拟的预测一致的设置。
2018-06-11 astro-ph.HE
Supermassive black hole mergers as dual sources for electromagnetic flares in the jet emission and gravitational waves
我们提出了一种新的观测类型的引力波发射的超大质量黑洞合并到他们的电磁同行。这种双重发射涉及到相对论性喷流的变化，这种喷流是由位于其底部的超大质量黑洞双星的自旋-轨道进动引起的。
2013-09-07 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
A search for optical and near-infrared counterparts of the compact binary merger GW190814
我们报告了我们对2019年8月14日由Advanced LIGO和Advanced Virgo探测器探测到的紧凑型双星合并GW190814的观测活动。这个信号是所有观测到的引力波（GW）源中定位最好的，90%概率区域为18.5度$^2$，估计距离约为240 Mpc。我们用十度光学瞬态成像仪（DDOTI）获得了宽视场观测，覆盖了88%的概率区域，直到极限星等$w$ = 19.9 AB。在高概率区域内的邻近星系被洛厄尔发现望远镜（LDT）瞄准，而有希望的候选对应物则通过再电离和瞬变红（RATIR）的多色测光和加那利群岛大望远镜（GTC）的光谱学来表征。我们使用我们的光学和近红外限制结合社区获得的上限，以限制可能的电磁对应合并。沿着其喷流轴观察到的伽马射线暴不受多波长数据集的青睐，而在较大视角下观察到的暴的存在并没有受到很好的约束。虽然我们的观测结果对类似于AT 2017 gfo的kilonova并不敏感，但我们可以排除高质量（> 0.1 M $_{\odot}$）快速移动（平均速度>= 0.3 c）的风喷出物，因为这可能是与这次合并有关的kilonova。
2020-11-03 astro-ph.HE
Joint Electromagnetic and Gravitational Wave Inference of Binary Neutron Star Merger GW170817 Using Forward-Modeling Ejecta Predictions
Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；Rochester Institute of Technology（罗切斯特理工学院）；The University of Arizona（亚利桑那大学）；The University of New Mexico（新墨西哥大学）；The George Washington University（乔治华盛顿大学）
通过结合千新现象和引力波发射，评估多信使推断AT2017gfo/GW170817的能力，发现喷射物性质受系统误差影响显著，强调需改进中子星并合喷射物建模。
2026-03-31 astro-ph.HE
The Electromagnetic Counterpart of the Binary Neutron Star Merger LIGO/VIRGO GW170817. VI. Radio Constraints on a Relativistic Jet and Predictions for Late-Time Emission from the Kilonova Ejecta
利用甚大阵（VLA）和阿塔卡玛大毫米/亚毫米阵（ALMA）对GW 170817进行了射电观测。GW 170817是第一个激光干涉仪引力波天文台（LIGO）/室女座引力波（GW）中子星合并事件，也是第一个与电磁引力波（EM）事件相对应的GW事件。我们的数据包括在厘米（$13.7$小时合并后）和毫米（$2.41$天合并后）波段发现光学瞬态后的第一次观测。我们在合并后的19.47和39.23天检测到6 GHz的微弱发射，但在2.46天的早期观测中没有。我们没有检测到厘米/毫米发射的光学对应物的位置在频率为10-97.5 GHz的时间范围从0.6至30天后合并，排除了轴上短伽玛射线暴（SGRB）的能量$\gtrsim 10^{48}$尔格。对于基准SGRB参数，我们的限值要求观察者视角为$\gtrsim 20^{\circ}$。无线电和X射线的数据可以共同解释为余辉发射从SGRB与喷流能量的$\sim 10^{49}-10^{50}$ erg，爆炸在一个均匀的密度环境与$n\sim 10^{-4}-10^{-2}$ cm $^{-3}$，从喷流轴的角度$\sim 20^{\circ}-40^{\circ}$。使用我们的光变曲线和光谱建模的结果，结合环双星密度的推断，我们预测了在$\sim 5-10$年的时间尺度上从千诺瓦（KN）喷出物的减速中出现的晚期无线电发射，这将在几十年内用下一代无线…
2017-10-16 astro-ph.HE
A light in the dark: searching for electromagnetic counterparts to black hole-black hole mergers in LIGO/Virgo O3 with the Zwicky Transient Facility
活动星系核的吸积盘是引力波观测到的致密天体合并的有利场所。活动星系核内的合并嵌入在重子丰富的高密度环境中，是唯一必须发生电磁（EM）对应物（无论是否可检测）的GW通道。考虑到活动星系核与不寻常的耀斑活动观察到的Zwicky瞬态设施（ZTF），我们描述了一个搜索候选EM对应的二元黑洞（BBH）合并检测LIGO/室女座在O3。在去除可能的误报后，我们发现9个候选对应BBH合并合并O3（7在O3 a，两个O3 b）与$p$值为0.019。基于ZTF的天空覆盖，活动星系核的几何形状和合并的几何形状，我们预计$\approx 3(N_{\rm BBH}/83)(f_{\rm AGN}/0.5)$潜在的可检测的EM对应物从O3，其中$N_{\rm BBH}$是观察到的BBH合并的总数和$f_{\rm AGN}$是起源于活动星系核的分数。为了减少我们的假阳性率，需要进一步模拟活动星系核盘中的爆发和耀斑现象。其中两个事件也与总质量为$> 100M_\odot$的合并有关，如果在活动星系核通道中发生分层（大质量）合并，这是O3的预期速率。在未来的GW观测运行中，候选EM对应物可以更好地受到南部天空覆盖范围以及LIGO/Virgo警报卷中异常AGN耀斑事件的光谱监测的约束。未来一套可靠的活动星系核电磁对应的BBH合并将产生一个独立的手段来测量宇宙膨胀（$H_0$）作为红移的函数。
2022-09-26 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Electromagnetic signals following stellar-mass black hole mergers
通常认为，恒星质量黑洞合并产生的引力波（GW）事件不太可能产生电磁波（EM）对应物。我们指出，祖先的二进制可能已经摆脱了质量$\gtrsim 10\,{\rm M}_{\odot}$在其先前的演变。如果这种气体的一小部分被保留到合并，合并后的黑洞的反冲和突然的质量损失会在GW事件发生后的几个小时内对其进行冲击和加热。由此产生的电磁辐射是否可检测到是不确定的。通过圆盘的光学深度可能足够高，以至于即时发射只包括来自其光学薄皮肤的光子，而大多数可能需要数年才能出现。然而，如果某种机制可以在与几个小时的能量产生时间相当的时间内释放更多的光子，那么EM信号的峰值亮度是可以检测到的。对于一个只保留了早期双星演化过程中脱落的质量的$\sim 10^{-3}$的盘，在GW事件发生后的几个小时内，可以观察到中等能量的X射线到红外辐射，源距离为$\sim 500\,\rm{Mpc}$。像这样的事件可能已经被观察到，但归因于身份不明的活动星系核。改进的天空定位最终应该允许基于空间重合的识别。探测将为形成场景提供独特的约束，并可能提供强场广义相对论的测试。因此，我们认为，高科学回报的EM检测完全证明搜索活动。
2017-03-22 astro-ph.HE
Heavy elements and electromagnetic transients from neutron star mergers
本文综述了中子星并合抛射物的质量抛射机制、性质及其驱动的千新星暂现源，总结了GW170817带来的认识，指出未解问题与未来方向，并提供基于WinNet的公开加热率库和拟合公式。
2022-10-13 astro-ph.HE
Bimodal Long-Lasting Components in Short Gamma-Ray Bursts: Promising Electromagnetic Counterparts to Neutron Star Binary Mergers
短伽马射线暴（GRB）的长时间持续发射对于揭示中心引擎的物理起源以及探测来自中子星双星合并的电磁（EM）引力波（GW）是至关重要的。我们调查了65短伽玛暴的X射线光变曲线，这是以前的研究的6倍多，结合Swift/BAT和XRT数据。发现光变曲线在$>5σ$处由两个不同的分量组成，具有亮度和持续时间的双峰分布，即，延长（具有时间刻度$\lesssim10^3$ s）和平台排放（具有时间刻度$\gtrsim10^3$ s），这可能是发动机的中心活动，但不是余辉。扩展发射具有与即时发射相当的各向同性能量，而平台发射具有该能量的$\sim0.01-1$倍。我们的样本中有一半（50%）具有两种成分，而另一半则与具有两种成分一致。这使我们推测，几乎所有的短伽玛暴都有扩展和平台发射。这种持久的发射可以用黑洞的喷射物和回落的喷射物来解释，并可能为GRB 130603 B和GRB 160821 B等macronovae（或kilonovae）提供动力。基于所观察到的特性，我们量化了电磁对应物对GW的可探测性，包括散射到离轴角的平台发射，CALET/HXM，INTEGRAL/SPI-ACS，Fermi/GBM，MAXI/GSC，Swift/BAT，XRT，未来的ISS-龙虾/WFI，Einstein Probe/WXT和eROSITA。
2017-08-20 astro-ph.HE
Electromagnetic counterparts to gravitational waves from black hole mergers and naked singularities
我们认为，在这里的问题是否建议电磁对应的引力波信号在二进制黑洞合并可能是由于一个'短命'裸奇点的外观合并过程中。我们指出，在合并过程中，时空的拓扑结构发生了变化，这可能导致裸奇点的出现。如果在黑洞系统的周围存在某种物质，其形式是一个小的吸积盘，那么在合并过程中发出的光度将允许区分裸奇点形成的情况和视界一直存在的情况。事实上，与"纯"黑洞的情况相反，在裸奇点形成的情况下，发射的光度谱要高得多。我们认为，这种瞬态裸奇点的存在将更容易解释合并过程中电磁对应物的高亮度。
2016-03-09 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Estimating the Prompt Electromagnetic Luminosity of a Black Hole Merger
虽然最近的数值相对论工作在量化黑洞合并的引力波光度方面取得了巨大的进步，但对可能与这些事件直接相关的电磁光度却知之甚少。我们表明，只要一对合并的黑洞附近的气体中沉积的热量与其总质量成正比，并且紧邻的气体的表面密度大于使其光学厚度所需的（相当小的）量，则与合并直接相关的发光度的特征尺度是与气体质量无关的爱丁顿发光度。光子信号的持续时间与气体质量成正比，并且通常比合并事件更长。在更大的距离上，气体轨道重新调整到黑洞新的自旋方向所产生的耗散可以补充轨道调整所获得的能量耗散到引力辐射所损失的质量上;这两个热源可以结合起来，在更长的时间尺度上增加电磁辐射。
2009-11-30 astro-ph.CO astro-ph.HE
Shaken, not stirred: Test particles in binary black hole mergers
本文通过模拟双黑洞并合旋近阶段环境试验粒子动力学，计算其电磁辐射及能谱，揭示电磁对应体探测范围，发现辐射频率在几kHz到几百MHz之间。
2023-11-29 astro-ph.HE
The impact of r-process heating on the dynamics of neutron star merger accretion disc winds and their electromagnetic radiation
中子星合并吸积盘可以发射富含中子的$>10^{-2}\,\mathrm{M}_\odot$风。这个喷出物是r-过程核合成的主要场所，它将产生一系列放射性重核。这些原子核的衰变释放出足够的能量，使部分风加速约0.1 c。在这里，我们调查的r-过程加热盘风的动力学演化的效果。我们提取风从一个3D的广义相对论磁流体动力学模拟的磁盘合并后的系统。这用于为2D流体动力学模拟创建内部边界条件，以继续原始3D模拟。我们进行两个这样的模拟：一个包括r-过程加热，另一个不包括。我们遵循流体动力学模拟，直到风达到同源（60秒）。使用随时间变化的多频多维Monte Carlo辐射输运模拟，然后我们计算的kilonova光变曲线从风和没有动态r-过程加热。我们发现，r-过程加热可以大大改变风的速度分布，移动的质量加权的中值速度从0.06c到0.12c。动力学r过程加热的加入使得光变曲线在合并后约1 d时更亮更蓝。然而，喷出物分布的高速尾部和早期的光变曲线在很大程度上不受影响。
2021-08-09 astro-ph.HE
Searching for low radio-frequency gravitational wave counterparts in wide-field LOFAR data
引力波（GW）并合事件的电磁对应物备受追捧，但由于大的局域化区域而难以找到。在这项研究中，我们提出了一种策略，以寻找紧凑的对象合并无线电同行在宽场数据收集的低频阵列（LOFAR）。特别是，我们使用多历元LOFAR观测集中在144 MHz，跨越约300度$^2$在最佳灵敏度的，因为收回中子星-黑洞合并候选人O2期间检测到，第二个先进的Ligo-Virgo GW观测运行。搜索的整个（重叠）1809度$^2$场的最小灵敏度为50 mJy，假阴性率在200 mJy以上为0.1%。我们没有发现任何瞬变，因此在一个，两个和三个月的时间尺度上，将20 mJy以上每平方度0.02瞬变的置信度上限定为95%，这是迄今为止最敏感的限值。最后，我们讨论了在即将到来的GW观测运行的LOFAR观测GW事件的前景，并表明，一个单一的多波束LOFAR观测可以探测到的二进制中子星合并的中位数灵敏度至少为8毫焦耳的全部投影中值定位区域。
2021-11-09 astro-ph.HE
