Magnetically Arrested Circumbinary Accretion Flows
本研究通过三维磁流体动力学模拟，发现环双星吸积流可被空腔内强磁场磁制动，吸积以周期性磁通量爆发进行，影响双星轨道演化及发射特征。
2024-09-04 astro-ph.HE astro-ph.SR
How bright are the gaps in circumbinary disk systems?
当一个环双星盘包围着一个质量至少是主星质量$\sim 10^{-2}\times$的双星时，盘上就会形成一个半径是双星间距几倍的几乎为空的空腔。狭窄的物质流从环双星盘的内缘进入双星本身的区域，在那里它们最终加入到围绕双星成员旋转的小圆盘上。使用数据从3-D MHD模拟这个过程中，我们确定这些流的光度，这主要是由于弱层流冲击，一般只有百分之几的光度相邻地区的无论是环双星磁盘或“迷你磁盘”。因此，这种亮度几乎不影响在一个完美的黑暗的间隙区域的基础上预测的热连续的赤字。
2016-09-22 astro-ph.HE
Binary Black Hole Accretion From a Circumbinary Disk: Gas Dynamics Inside the Central Cavity
我们提出了使用有限体积程序DISCO的环双星盘吸积的二维流体动力学模拟的结果。该代码在高分辨率移动网格上求解二维粘性纳维-斯托克斯方程，该网格与流体流动剪切，与固定网格相比大大减少了平流误差。我们对质量比在0.026 < q < 1.0范围内的双星进行了一系列模拟，每次模拟的时间都比粘性时间长，因此我们达到了准稳态吸积状态。在每一种情况下，我们发现，气体被有效地剥离从内边缘的circumbinary磁盘和进入腔沿吸积流，饲料持久的“迷你磁盘”周围的每个黑洞。我们发现，当q > 0.1时，联星激发了环联星盘内部区域的偏心率，产生了过密的团块，从而增强了吸积速率的周期性。周期性对质量比的依赖性可以提供一种从吸积率的测量中观测推断质量比的方法。我们还发现，对于所有的质量比研究，吸积到二次的幅度是足够的驱动器的二进制向更大的质量比。这表明了一种使质量比分布偏向相等质量的机制。
2013-10-01 astro-ph.HE
Circumbinary Disk Accretion into Spinning Black Hole Binaries
超大质量黑洞双星很可能通过环双星盘吸积星际气体。在合并前不久，环双星盘的内部受到广义相对论效应的影响。为了研究这一制度，我们近似的时空度规的近轨道黑洞叠加两个提升克尔-Schild条款。在证明了这种近似的质量后，我们对环双星盘进行了长期的广义相对论磁流体动力学模拟。我们考虑自旋无量纲参数为0.9的黑洞，在一个模拟平行的轨道角动量的二进制，但在另一个反平行。这些与无自旋模拟形成对比。我们发现，对于一个固定的表面质量密度在内部circumbinary磁盘，对齐的自旋这个幅度大约减少了14%的质量吸积率和反对齐的自旋增加了45%，留下许多其他磁盘属性不变。
2021-05-11 astro-ph.HE
Preventing Anomalous Torques in Circumbinary Accretion Simulations
由于环双星盘具有很强的非线性，数值实验是研究环双星盘演化的主要方法。许多环双星模拟还需要使用数值质量汇：源项，通过以给定的速率去除气体来防止气体在模拟的点质量周围非物理地积累。然而，在从这种模拟中得出物理结论时必须特别小心，以确保结果不会受到数值伪影的影响。我们演示了如何使用改进的汇方法减少了一些这些潜在的偏见，在垂直集成的模拟纵横比0.1吸积盘周围的质量比在0.1和1之间的二进制文件。具体地说，我们证明了不减小气体相对于吸积体的角动量的下沉项：1）减小了双星上的力矩、双星组分间吸积分布和双星半长轴演化等物理量对下沉率的依赖; 2）减小下沉率对双星周围吸积盘结构的影响; 3）改变双星上吸积的推断变化，使其在时间上更有规律。我们还调查了其他潜在的系统误差的来源，如精确的重力软化和以前采用的简化粘性应力张量。由于双星的轨道演化强烈依赖于双星组件之间的扭矩和质量分布，所采用的汇方法可以对双星的轨道演化产生显着影响。
2021-02-10 astro-ph.HE astro-ph.SR
Hydrodynamic Torques in Circumbinary Accretion Disks
气体盘被认为是促进二元黑洞合并的一种机制。我们探索环双星盘系统，以确定中央双星的演变。要做到这一点，我们进行三维，流体动力学，局部等温模拟的circumbinary磁盘上的笛卡尔网格。我们专注于固定的圆形轨道上的等质量比的双星。为了研究双星的轨道演化，我们研究了施加在系统上的各种扭矩。对于盘平面和双星轨道平面对齐的情况，我们发现总力矩是正的，因此双星的半长轴增加。对于未对准的情况，我们运行模拟与二元轨道平面和磁盘中平面未对准45 \degree，并发现相同的结果-二元增长。环双星盘重新排列到双星平面的时间尺度与盘的整体粘性时间尺度一致。
2019-02-28 astro-ph.HE
Three Dimensional MHD Simulation of Circumbinary Accretion Disks -2. Net Accretion Rate
当一个吸积盘围绕着一个以相同方向旋转的双星时，双星会对气体施加很强的转矩。一维近似的分析工作表明，这些扭矩急剧减少，甚至消除吸积盘上的二进制。然而，最近的2D和3D模拟工作已经显示出最适度的减少。我们提出了新的MHD模拟表明，对于质量比为1和0.1的双星，在大半径的吸积率在磁盘上的二进制和吸积率之间基本上没有区别。为了解决与早期的分析估计的差异，我们确定了一小部分的气体轨迹从磁盘的内边缘的二进制和显示如何充分吸积率集中到他们。
2015-07-08 astro-ph.HE
A Survey of Disc Thickness and Viscosity in Circumbinary Accretion: Binary Evolution, Variability, and Disc Morphology
大部分的参数空间有关的天体物理学的环双星吸积盘的演变仍然没有探索。我们已经进行了一套circumbinary光盘模拟调查光盘厚度和运动粘度，使用恒定的$ν$和恒定的$α$处方。我们主要关注$0.1$和$0.033$之间的圆盘纵横比，以及$ν=0.0005$和$ν=0.008$之间的粘度（以二进制半长轴和轨道频率为单位），并专门研究圆形等质量二进制。这两个因素都强烈影响着二元半长轴的演变：在$ν=0.0005,$，吸气发生在纵横比$\lesssim0.059$，而在$ν=0.004$，吸气只发生在纵横比$\lesssim0.04$。吸气的发生主要是因为越来越强的负扭矩上的二进制流的材料落后的二进制，与可以忽略不计的贡献，从共振扭矩激发的circumbinary光盘。我们发现，减少吸积率发生时，模拟初始化太远，从最终的准稳态驱动的相互作用与二进制，而不是内在联系的光盘纵横比。我们发现，不仅腔的大小增加，粘度降低，但薄circumbinary光盘变得更加偏心。我们的研究结果表明，超大质量黑洞双星应该被驱动，比以前的估计更快，从$\sim$秒差距的距离，引力波驱动他们的inspiral，可能会减少脉冲星定时阵列可观测到的双星的数量。
2022-06-06 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
On the energy dissipation rate at the inner edge of circumbinary discs
我们通过数值模拟和分析，研究了从盘到双星系统的吸积过程的细节。我们发现，能量耗散在边缘的一个circumbinary光盘，这是与潮汐扭矩，保持腔：角动量转移到光盘通过压缩冲击和粘性摩擦的作用从二进制。这些冲击可以被看作是由漂移到空腔中的流体元素产生的，并且在被吸积之前，被加速到将它们送回撞击圆盘的轨道上。能量耗散的速率近似等于盘内边缘每单位质量的势能与吸积速率的乘积，吸积速率是根据盘腔边缘以外的参数估计的，这在没有双星的情况下会发生。对于非常薄的光盘，到二进制的实际吸积率可能显着less. We计算的能量发出的环双星盘考虑到能量耗散在内部边缘，也辐射产生的再处理的光从恒星。我们发现，对于紧PMS双星，SED是占主导地位的发射从内边缘在1-4和10 $μ$ m之间的波长。这可能适用于CoRoT 223992193和V1481 Ori等系统。
2016-09-27 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
Evolution of circumbinary accretion disk around supermassive binary black hole: post-Newtonian hydrodynamics versus Newtonian hydrodynamics
利用FARGO3D非相对论流体动力学模拟研究了等质量超大质量双星黑洞周围吸积盘的演化。与以往的牛顿流体力学研究相比，本文采用了基于近区度规的后牛顿流体力学。在对比的牛顿调查，我们发现，有一个显着的差异，在后牛顿制度，形成的间隙周围的二进制吸积盘周围的二进制具有相同的质量是更广泛的后牛顿流体动力学比与牛顿流体动力学，是独立的磁盘粘度给定的流体动力学模拟运行约相同的因素倍的粘性时间尺度与不同的粘度。这可能会出现独特的可观察到的签名，在这样的双盘系统的连续辐射。
2021-11-03 astro-ph.HE
Interaction of eccentric supermassive binary black hole with intermediate mass ratio and circumbinary accretion disk
本研究通过FARGO3D模拟，定量分析了中等质量比偏心超大质量双黑洞与环双星吸积盘的引力相互作用，发现吸积率受次级黑洞影响并呈现周期性，可作为引力波电磁对应体。
2023-12-24 astro-ph.HE
Binary Black Hole Accretion Flows From a Misaligned Circumbinary Disk
利用三维光滑粒子流体动力学方法研究了双超大质量黑洞吸积流的基本性质，包括环双星盘与双黑洞轨道平面不重合的情况.我们发现，一个圆形的双星系统与未对准的环双星盘通常会产生双峰的质量吸积率变化的每一个双轨道。这是因为每个黑洞在一个轨道周期内穿过环双星盘平面并捕获气体两次。然而，即使在未对准的系统中，如果轨道偏心率适度大（e \lesssim 0.3），则每个双星轨道产生一个单一的峰值质量吸积率变化。质量吸积率峰值的数量可以简单地理解为每个双星黑洞与其最近的环双星盘内缘之间距离的轨道相位依赖性。在不同质量的偏心双星黑洞的情况下，质量较小的黑洞可以比质量较大的黑洞更接近环双星盘，从而从其内部边缘潮汐地分裂气体，但产生的气体流被两个黑洞以很短的时间延迟捕获。因此，组合光变曲线显示出周期性出现的双峰耀斑与一个很短的时间间隔。这可以解释OJ287的光变化。
2012-11-21 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Galactic-scale Feeding Reveals Warped Hypermagnetized Multiphase Circumbinary Accretion Around Supermassive Black Hole Binaries
本研究通过星系尺度物质补给的模拟，揭示了超大质量黑洞双星周围超磁化、多相、偏心扭曲的环双星吸积盘及双极磁塔状外流，深化了对双星演化真实吸积条件的理解。
2025-04-04 astro-ph.GA astro-ph.HE
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
Hydrodynamics of circumbinary accretion: Angular momentum transfer and binary orbital evolution
利用AREPO程序对环双星吸积过程进行了二维粘性流体动力学模拟。我们自洽地计算吸积流在广泛的空间尺度，从circumbinary磁盘（CBD）远离中央二进制，通过吸积流，磁盘周围的个别二进制组件，解决流量下降到2%的二进制分离。我们专注于等质量的任意偏心双星。我们发展的流量在很长的时间尺度（粘性），直到达到准稳定，在大距离$\dot{M}_0$（假设常数）的质量供应率等于时间平均的质量转移率在磁盘和总质量吸积率到二进制组件。这种准稳态允许我们计算长期角动量转移率到二进制，$\langle\dot{J}_b\rangle$，和由此产生的轨道演化。通过直接计算双星的引力矩和吸积矩，我们发现$\langle\dot{J}_b\rangle$始终是正的（即，的二进制增益角动量），与$l_0\equiv\langle\dot{J}_b\rangle/\dot M_0$在$(0.4-0.8)a_b^2Ω_b$的范围内，取决于二进制偏心率（其中$a_b,~Ω_b$是二进制半长轴和角频率），我们还发现，这$\langle\dot{J}_b\rangle$等于净角动量电流通过CBD，表明全球角动量平衡是在我们的模拟实现。本文计算了偏心双星轨道能量的时均变化率，从而得到了长期变化率$\langle\dot a_b\rangle$和$\langle \dot{e}_b\rangle$。在所有情况下，$\…
2019-01-09 astro-ph.EP astro-ph.HE
SS433's circumbinary ring and accretion disc viewed through its attenuating disc wind
我们目前的光谱学的微类星体SS 433涵盖了一个重要的部分，其喷流轴的岁差周期。主要的稳定H-α和H-β谱线的分量主要被确定为来自三个发射区域：（i）一个超级爱丁顿吸积盘风，以一个广泛的组成部分的形式占大部分的质量损失从系统，（ii）一个环双星盘的材料，我们假设是通过双星的L2点排泄，以及（iii）吸积盘本身作为两个显着持久的成分。吸积盘的组成部分在盘的外部区域以~600 km/s的开普勒速度移动。这种分解的直接结果是确定了吸积盘的大小，在围绕质量为10 M_sun的黑洞的开普勒轨道情况下，吸积盘的外半径达到~8 R_sun。我们确定了SS 433中吸积盘内外半径比的一个上限，R_in/R_out ~ 0.2，与致密天体的质量无关。巴耳末减量，H-α/H-β，从适当的固定发射线为系统的每个组件提取。导出了气体组分的物理参数。环双星环的衰减量在整个岁差阶段似乎是相当恒定的，这意味着环双星盘的电子密度为log N_e（cm^-3）~ 11.5。吸积盘风的衰减变化较大，表现出明显的岁差相位依赖性，这意味着在10 ~ 13之间，吸积盘风的电子密度log N_e（cm^-3）沿我们的视线呈正弦变化。这种密度与方向的依赖性表明吸积盘风的性质是类旋波的。
2010-03-11 astro-ph.HE
Effects of Physical Cooling on the Structure of Circumbinary Disks
Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）；NASA Goddard Space Flight Center（美国宇航局戈达德太空飞行中心）
通过辐射MHD模拟发现，物理冷却通过增强磁场改变环绕双星盘结构，消除密度团块并增加内边缘偏心率。
2026-09-21 astro-ph.HE astro-ph.SR
A transition in circumbinary accretion discs at a binary mass ratio of 1:25
本文在限制性三体问题（R3 Bp）的框架下，通过数值求解粘性流体动力学的高度积分方程，研究了环双星吸积盘。改变质量比的二进制，我们发现一个显着的变化，在光盘附近的质量比$q \equiv M_s/M_p \sim 0.04$的行为。对于以上的质量比$q=0.04$，解决方案的流体动力流过渡从稳定的，强烈波动;一个狭窄的环形间隙的表面密度围绕次级的轨道变化到一个中空的中心空腔;和空间对称性丢失，导致在一个不平衡的光盘。这种相变与R3 B问题的L4和L5平衡点附近不存在稳定轨道的质量比相一致。使用DISCO代码，我们发现，对于薄盘，其中的间隙或空腔可以保持开放，过渡的质量比是相对不敏感的光盘粘度和压力。$q=0.04$转变与星系核中心的大质量黑洞双星+盘系统的演化有关，也与年轻的恒星双星和可能围绕棕矮星的行星有关。
2016-05-09 astro-ph.EP astro-ph.HE
Orbital Evolution of Binaries in Circumbinary Disks
基于大规模流体动力学模拟，研究环双星盘中不等质量偏心双星的轨道演化，给出偏心率平衡及并合或扩张的质量比判据。
2023-02-03 astro-ph.HE astro-ph.SR
\texttt{calypso}: a Parameter-Conditioned Stochastic Surrogate Model for Circumbinary Accretion Time-Series
New York University（纽约大学）；Yale University（耶鲁大学）；Department of Astronomy, Yale University（耶鲁大学天文学系）；Institute for Foundations of Data Science, Yale University（耶鲁大学数据科学基础研究所）；Columbia University（哥伦比亚大学）
提出calypso，一种基于PCA和多元高斯分布的参数条件随机代理模型，用于模拟环双星吸积时间序列，并包含随机性和长期调制，同时推导出闭合形式的高斯似然以推断双星参数。
2026-05-21 astro-ph.HE
Decoupling of a supermassive black hole binary from its magnetically arrested circumbinary accretion disk
该研究首次模拟了磁捕获环双星吸积盘中超大质量黑洞双星的解耦过程，揭示了三阶段演化及磁通量爆发，对多信使瞬变有重要意义。
2024-10-30 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Long-term Evolution of Binary Orbits Induced by Circumbinary Disks
本研究提出环双星盘与双星相互作用长期演化的新形式体系，开发spindler Python包实现模型，发现多数场景下环双星盘无法有效收缩双星轨道，但可激发偏心率并建立质量比与偏心率的统计关联，适用于多种天体物理场景。
2024-08-03 astro-ph.HE astro-ph.SR
A Circumbinary Disk Model for the Rapid Orbital Shrinkage in Black Hole Low-Mass X-ray Binaries
几个黑洞低质量X射线双星（BHLMXB）表现出非常快的轨道收缩，这是很难理解的LMXB演化的标准图片。基于在A0620-00和XTE J1118+480中探测到环双星盘的可能性，我们研究了环双星盘与内双星相互作用的影响，并利用恒星天体物理实验模块计算了该双星的演化.我们考虑两种情况下的CB盘的形成，它是美联储在LMXB的单次爆发或连续爆发的质量损失。我们表明，当采取合理的初始质量和磁盘的耗散时间的值，它是可以解释的快速轨道收缩在BHLMXBs没有调用高的传质速率。
2018-04-21 astro-ph.HE
Tidal disruptions in circumbinary disks. II: Observational signatures in the reverberation spectra
如果两个星系都含有大质量黑洞，那么在星系合并过程中就会形成具有亚pc间距的超大质量双星黑洞。然而，我们仍然无法找到明确的观测证据。我们提出了一种新的方法来识别这些系统的混响映射其circumbinary磁盘后，潮汐中断事件电离it. The潮汐中断的恒星在次级导致强烈的不对称性的磁盘响应。我们模型的形状的速度-延迟映射的各种玩具盘模型和更现实的气体分布SPH模拟获得。用{ \em Cloudy}计算电离盘的发射率。我们发现特殊的不对称性的地图偏离中心的电离源，这可能有助于我们约束的几何参数的circumbinary磁盘，如半长轴和轨道相位的第二，以及帮助加强观测证据sub-parsec SMBBH等。
2014-07-14 astro-ph.GA astro-ph.HE
Super-Keplerian Equatorial Outflows in SS 433. Centrifugal Ejection of the Circumbinary Disk
本文利用VLTI+GRAVITY干涉观测空间分辨SS 433的稳态Brγ发射线，发现垂直于喷流的延展环双星结构具有逆行旋转和超开普勒特征，提出其为环双星盘离心抛射而非稳定开普勒盘，并揭示了包围整个双星的球形风包层。
2018-11-30 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
A pseudo-Newtonian stationary circumbinary slim disk model
本文建立纳入双星潮汐力矩的伪牛顿稳态绕双星slim盘模型，通过与薄盘和单黑洞AGN比较，揭示密度、光谱、力矩及轨道收缩效应。
2025-09-28 astro-ph.HE
Evolution of a Binary Black Hole with a Retrograde Circumbinary Accretion Disk
研究了被逆行吸积盘包围的超大质量黑洞双星的演化。假设盘正好在双星平面上，通过直接气体吸积将能量和角动量传递给双星，我们计算了双星的半长轴$a$和偏心率$e$的时间演化。由于气体在远心处的转移占主导地位，我们发现在保持$a(1+e)$不变的情况下，偏心率迅速增加。在只吸积了次级星系质量的一小部分后，偏心率增长到接近1;从那时起，引力波发射主导了演化，保持恒定的$a(1-e)$。高偏心率的波形将峰值引力波功率从nHz重新分配到$μ$ Hz波段，从而严重影响了脉冲星定时阵列可能探测到的信号。我们还估计了任意偏心率的扭矩耦合双星与倾斜对齐的circumbinary磁盘。如果盘的外缘不是双星分离的极大倍数，逆行吸积可以在这些力矩使双星与质量供应的角动量对齐之前将双星驱动到引力波主导的状态。
2015-04-01 astro-ph.HE
Spitzer IRAC observations of IR excess in Holmberg IX X-1: A circumbinary disk or a variable jet?
我们介绍了斯皮策红外线阵列相机（IRAC）的光度观测的超发光X射线源（ULX，X-1）在霍尔姆堡IX。我们构建了一个光谱能量分布（SED）Holmberg IX X-1的基础上公布的光学，紫外和X射线数据结合红外数据从这个分析。我们用磁盘和恒星模型模拟了X射线和光学数据，但是我们发现ULX SED中有一个明显的IR过量，这不能用任何这些模型的拟合或外推来解释。相反，进一步的分析表明，红外过量的结果要么从尘埃排放，可能从一个环双星盘或从一个可变的喷流。
2016-08-18 astro-ph.HE
Gravitational Wave Decoupling in Retrograde Circumbinary Disks
本研究通过数值模拟揭示逆行环双星盘中双星与盘解耦点与顺行盘相当，但中心空洞更小，导致更高频电磁辐射和更短并合后增亮时间，并发现低粘性逆行盘特有的准周期耀发。
2025-01-20 astro-ph.HE
$\textit{BMAD}$-Circumbinary Magnetically Arrested Disks around Stellar or Black Hole Binaries: Hot Accretion Flows, Disk Properties, and Angular Momentum Transfer
本文通过三维磁流体模拟研究等质量双星周围的环双星磁滞盘（BMAD），揭示强磁场下磁通喷发、磁塔外流及角动量转移机制，并发现BMAD状态可能促进双星轨道收缩。
2025-08-23 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Preferential Accretion and Circumbinary Disk Precession in Eccentric Binary Systems
我们提出了一套高分辨率的流体动力学模拟的双星沉浸在环双星吸积盘（CBD）。第一次，我们调查的优先吸积率作为偏心率$e_{\rm b}$和质量比$q_{\rm b}$在密集采样的参数空间的函数，发现当与圆形双星相比，质量比增长更有效地在中等偏心轨道（$0.0 \lesssim e_{\rm b} \lesssim 0.4$）和高偏心率（$e_{\rm b} \gtrsim 0.6 $）抑制质量比的增长。我们认为，这种非单调的优先吸积行为可能会产生一个可观察到的恒星双星和大质量黑洞双星的质量比分布的变化。我们进一步发现，CBD的响应可以分为三个制度，这取决于偏心率和质量比：（i）CBD周围的圆形双星总是进动自由，而CBD周围的偏心双星要么（ii）进行强制进动或（iii）保持锁定在一个角度相对于二进制近心点。偏心双星的强迫进动与进动时间尺度上的单个吸积速率的强烈调制有关，这是具有短轨道周期的吸积双星中的一个潜在可观察到的签名。我们为我们的模拟套件提供了CBD锁定角和旋进率作为$e_{\rm b}$和$q_{\rm b}$的函数。
2022-11-21 astro-ph.HE
Accretion into the Central Cavity of a Circumbinary Disk
一个质量接近相等的双黑洞可以清除环二吸积盘的中心空腔;然而，以前的工作已经揭示了吸积流进入这个空腔。在这里，我们使用二维流体动力学模拟研究吸积流和它们的周期性行为。特别是，我们进行了一套模拟，涵盖不同的二元质量比$q=M_2/M_1$的范围$0.01 \leq q \leq 1$。在每一种情况下，我们都跟踪了几千个双星轨道，直到它松弛到一个稳定的吸积模式。我们发现以下结果：（i）虽然双星在维持低密度空腔方面是有效的，但通过窄的相干吸积流进入空腔的时间平均质量吸积速率与具有相同质量的单个BH的盘相比最多被抑制$\sim 5$的一个因子;（ii）最大的抑制发生在$q\approx 0.05$ ;质量比较低或较高的双星都不太显著地抑制吸积;（iii）对于$q \gtrsim 0.05$，吸积率受到双星的强烈调制，并且依赖于$q$的精确值，吸积率的功率谱显示出一个、两个或三个不同的周期;（v）对于$q \lesssim 0.05$，吸积率变得稳定，没有时间变化。大多数在星系合并中产生的双星被认为具有$q\gtrsim 0.05$。如果这些双星的光度跟踪它们的吸积速率，那么它们的光变曲线的周期图可以帮助它们的识别，并限制它们的质量比和盘属性。
2013-10-21 astro-ph.GA astro-ph.HE
Analytical and Numerical Analysis of Circumbinary Disk Dynamics -- I: Coplanar Systems
本文通过解析与数值方法研究共面环双星盘动力学，发现环双星间隙由本轮不稳定性而非共振力矩维持，对搜寻超大质量黑洞双星信号具有重要意义。
2023-12-10 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Relativistic Effects on Circumbinary Disk Evolution: Breaking the Polar Alignment around Eccentric Black Hole Binary Systems
本研究将相对论性拱点进动植入流体模拟代码，发现广义相对论效应可通过改变进动时标关系抑制环双星盘的极对齐，不同质量、间距的双星系统及不同盘属性下抑制效果存在显著差异。
2023-12-15 astro-ph.HE gr-qc
Response of a circumbinary accretion disc to black hole mass loss
研究了两个超大质量黑洞合并引起质量损失后环双星吸积盘的面密度演化。首先，我们引入一个分析模型，假设由测试粒子组成的光盘，推导出光盘的表面密度的演变质量损失。该模型预测形成尖锐的密度峰值在光盘中，该模型还允许我们计算这些峰值形成的典型时间尺度。为了测试和验证模型，我们运行的过程中使用光滑粒子流体动力学（SPH）代码PHANTOM，考虑到流体的影响进行数值模拟。我们发现模型和模拟之间的峰的形状和位置很好的协议。然而，在流体盘中，由质量损失引起的周转振荡可以消散，并且只有一些预测的峰值在模拟中形成。为了量化这种耗散进行得有多快，我们引入了一个适当的参数，我们表明，它是有效的，在解释分析，碰撞模型和一个真正的流体盘之间的差异。
2012-06-15 astro-ph.HE
Mass-ratio and Magnetic Flux-Dependence of Modulated Accretion from Circumbinary Disks
吸积超大质量双黑洞（SMBBH）是潜在的多信使源，因为它们同时发射引力波和电磁辐射。过去的工作表明，它们的电磁输出可能会被环双星盘中的非对称密度分布周期性地调制，通常称为“过密度”或“团块”;这种调制可能被用来识别双星源。我们探讨了过密度对SMBBH质量比和通过吸积盘的磁通量的敏感性。我们发现，相对振幅的过密度和其相关的EM周期性信号都随着质量比的减小而降低，在1：2和1：5之间的某个地方完全消失。更大的磁化强度也会削弱光输出的光团和任何调制。我们开发了一个模型来描述如何形成肿块的结果从内部应力降解速度更快的肿块区域比它可以通过吸积流入恢复活力，并预测在特定的内部应力的阈值低于该肿块的形成应该发生，我们所有的肿块形成模拟满足。因此，这种调制的检测将提供对穿透吸积流的质量比和磁通量的约束。
2021-03-22 astro-ph.GA astro-ph.HE
Mass flow in the circumbinary disk with gap around supermassive binary black holes
本文研究了椭圆轨道上的超大质量双黑洞与其周围带隙圆盘的相互作用。盘中的间隙是由于质量较小的黑洞的潮汐效应而形成的低密度区域。我们所研究的双星具有亚秒差距的距离，并且与圆盘共面。我们发现，在一个轨道周期内，间隙中的面密度的最大变化达到50%。然而，在盘的其他区域，密度变化远小于1%。此外，我们还计算了相应的光谱能量分布在一个周期内的变化，但发现变化不大，这是因为双星半径处盘的粘性时标远大于双星的轨道周期。
2013-07-15 astro-ph.GA astro-ph.HE
The Decoupling of Binaries from Their Circumbinary Disks
University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校）；Perimeter Institute for Theoretical Physics（基础物理研究所）
研究二元系统在引力辐射作用下逐渐解耦的过程，通过数值模拟揭示解耦机制，并为未来多信使观测提供依据。
2026-04-24 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Fast orbital shrinkage of black hole X-ray binaries driven by circumbinary disks
最近，黑洞X射线双星（BHXB）Nova Muscae 1991被报道正在经历一个非常快速的轨道衰变。迄今为止，有三个BHXB具有非常高的轨道周期导数，这不能用标准的恒星演化理论来解释。在这项工作中，我们调查的二进制和周围的circumbinary（CB）盘之间的共振相互作用是否可以产生所观察到的轨道周期导数。分析计算表明，观测到的XTE J1118+480和A0620-00的轨道周期导数可以来源于双星与质量为$10^{-9}~\rm M_{\odot}$的CB盘之间的潮汐力矩，这与这两个源中探测到的尘埃盘质量基本一致。然而，苍蝇座新星1991可能被一个质量为$10^{-7}~\rm M_{\odot}$的重CB盘所包围。基于CB盘模型和反常磁制动理论，我们利用MESA程序模拟了三个中等质量施主星BHXB的演化过程。我们的模拟结果与观测到的施主星质量、轨道周期和轨道周期导数基本一致。然而，计算的施主星的有效温度高于两个源的观测光谱类型所指示的。
2019-04-22 astro-ph.HE
Gas pile-up, gap overflow, and Type 1.5 migration in circumbinary disks: general theory
从行星到黑洞，许多天体物理学上的双星都对它们的环双星吸积盘施加很强的扭矩，并被认为会显著改变盘的结构。尽管这一课题已经有几十年的历史，但双星+盘系统的联合演化还没有用任意质量比和吸积率的自洽假设来模拟。在这里，我们解决了耦合的磁盘演化方程解析在强扰动的限制，治疗的磁盘和二进制和修改的密度，标度高度之间的方位角平均角动量交换，粘度自洽，包括粘性和潮汐加热，扩散限制冷却，辐射压力，和二进制的轨道衰变。我们找到了一个解决方案与中央空腔和迁移率类似于先前获得的II型迁移，适用于大质量和二元分离，和接近相等的质量比。然而，我们确定了一个独特的新制度，适用于较小的分离和质量，质量比在0.001< q < 0.1的范围内。在这些系统中，气体在双星轨道外堆积，但并没有形成空腔，而是像多孔堤坝一样不断溢出。磁盘配置文件是一个弱扰动磁盘（产生I型迁移）和磁盘之间的间隙（与II型迁移）。然而，中学的迁移率通常低于I型和II型。我们将这种新的制度称为“1.5型”移徙。
2012-09-13 astro-ph.CO astro-ph.EP astro-ph.HE
Hydrodynamical Response of a Circumbinary Gas Disk to Black Hole Recoil and Mass Loss
寻找未来引力波源的电磁对应物将带来丰富的科学效益。在超大质量黑洞双星（SMBHB）合并的情况下，一个有希望的可能性是，在超音速环双星盘中合并引起的扰动的即时发射可能是可检测的。我们遵循合并后的演变薄，零粘度的circumbinary气体磁盘的二维模拟，使用流体动力学代码FLASH。我们分析了一个10^6 M_sun双星在盘平面上的530 km/s反冲引起的扰动，假设气体的状态方程是绝热的或伪等温的。我们发现，单臂螺旋冲击波的形式和向外传播，席卷了约20%的磁盘的质量。的形态和演变的扰动同意与预测发生在一个无碰撞磁盘的焦散。假设盘辐射几乎瞬间保持恒定的温度，我们估计的耗散量和相应的合并后的光变曲线。光度在月的时间尺度上稳定上升，达到10^{43} erg/s的几倍，相当于中央SMBHB爱丁顿光度的10%左右。我们还分析了引力波辐射导致合并残余物质量损失5%的情况。质量损失使激波密度和盘的总光度降低了15- 20%，而对螺旋激波模式没有任何其他主要影响。
2009-09-30 astro-ph.CO astro-ph.HE
Discovery of a Candidate Binary Supermassive Black Hole in a Periodic Quasar from Circumbinary Accretion Variability
二元超大质量黑洞（BSBH）被认为是分层星系形成的一般副产品。BSBH的最终合并被认为是最响亮的引力波（GW）警报，但没有确认的BSBH是已知的GW主导的制度。虽然周期性类星体被认为是BSBH的候选者，但周期性的物理起源在很大程度上是不确定的。在这里，我们报告发现了一个周期性（P=1607 $\pm$ 7天），在99.95%的显着性（与全球p值~ $10^{-3}$占看别处的效果）在红移1.53类星体，SDSS J025214.67-002813.7的光学光变曲线。结合斯隆数字巡天的档案数据和暗能量巡天的新的、灵敏的成像，总的~20年时间基线跨越了观测到的4.4年（剩余框架1.7年）周期的~4.6个周期。光变曲线最适合于由环双星吸积盘的流体动力学模拟预测的爆发模型。周期性很可能是由吸积率调制的毫秒差距的BSBH发射GW，动态耦合到环联吸积盘。一个突发的流体动力学变化模型是统计上的首选平滑，正弦模型预期从相对论多普勒增强，运动学效应提出的PG 1302 -102。此外，频率依赖的变化幅度不利于多普勒助推，贷款独立支持环联星吸积变假说。考虑到我们在625个类星体中从环双星吸积变率中检测到一个BSBH候选者，这表明未来的大型，敏感的天气调查，如Vera C。鲁宾天文台的空间和时间遗产调查可能能够从环双星吸积中检测到数百到数千个候选的BSBH，这对激光干涉仪空间天线有直接的影响。
2020-10-14 astro-ph.GA astro-ph.HE
Can we disentangle between the emission of an accretion disc around a single black hole and a circumbinary disc ?
本研究探讨了能否通过环双星盘的特征区分并合前双黑洞与单个黑洞系统，发现单个黑洞系统可重现环双星盘多数特征，但双变率周期是排除误判的关键条件。
2025-03-06 astro-ph.HE gr-qc
Eccentric Signatures of Stellar-Mass Binary Black Holes with Circumbinary Disks in LISA
本文结合盘驱动与引力波驱动演化模型，揭示带环双星盘的恒星级双黑洞在LISA频段的可探测偏心率特征及其与质量比的关联。
2024-10-28 astro-ph.HE gr-qc
On the Role of Gas Cooling in the Dynamics of Circumbinary Disks
双星与环双星盘（CBD）之间的流体动力学相互作用在从年轻恒星双星到超大质量黑洞双星的各种天体物理系统中起着重要的作用。以往的模拟大都采用局部等温状态方程。我们进行了二维粘性流体动力学模拟的CBD周围的等质量，圆形的双星，治疗的气体热力学的热弛豫向平衡温度（恒定的$β$冷却时间，其中$β$是当地开普勒时间的单位冷却时间）。作为一个初步的研究，我们使用基于网格的代码雅典娜++极网格，覆盖扩展磁盘以外的二进制共轨区域。我们发现，随着冷却时间的延长，吸积的可变性逐渐被抑制，CBD的形态变得更加对称。圆盘还显示了取决于初始条件的滞后行为的证据。气体冷却也会影响双星和CBD之间的角动量转移速率，在给定我们采用的盘厚度和粘度（$H/r\sim 0.1$和$α\sim 0.1$）的情况下，除了中间$β$值的窄范围外，大多数$β$值在0和4.0之间，双星轨道在吸积的同时会膨胀。文中还讨论了用极坐标网格切除中心区域的有效性。
2022-12-08 astro-ph.HE
Warping and tearing of misaligned circumbinary disks around eccentric SMBH binaries
研究了偏心轨道上双超大质量黑洞周围非自引力薄盘的翘曲和撕裂。环双星盘与双星轨道平面有明显的错位，并受到随时间变化的潮汐力矩的影响。原则上，这样的盘是翘曲和旋进的，并且在潮汐旋进力矩强于局部粘性力矩的区域中被撕裂成相互错位的环。我们推导出潮汐翘曲和撕裂半径的偏心SMBH双星周围的不对齐的circumbinary磁盘。我们发现，在磁盘的粘度参数，α，大于一个临界值取决于磁盘的纵横比，磁盘翘曲出现撕裂半径之外。对于H/r ~<0.1，该条件表示为alpha > sqrt{H/3r}，其中H是盘刻度高度。如果α < sqrt{H/3r}，则只有盘撕裂发生，因为潮汐翘曲半径在撕裂半径内，其中大多数盘物质可能快速吸积到SMBH上。在翘曲和撕裂的盘中，潮汐翘曲和撕裂半径都强烈地依赖于双星半长轴，尽管它们也轻微地依赖于其他轨道和盘参数。这种强烈的依赖性使我们能够在观测上确定潮汐弯曲或撕裂半径后估计半长轴：对于0.1 pc的潮汐弯曲半径，具有典型轨道和盘参数的10 ^7 Msun黑洞的半长轴估计为~10^{-2} pc。我们还简要讨论了活动星系核中观测到的弯曲脉泽盘的中心天体是超大质量黑洞双星的可能性。
2015-02-01 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Three Dimensional MHD Simulation of Circumbinary Accretion Disks: Disk Structures and Angular Momentum Transport
我们提出了第一个三维磁流体动力学（MHD）模拟的circumbinary磁盘周围的一个等质量的二进制。双星保持着固定的圆形分离轨道$a$。如在先前的流体动力学模拟中，双星的强扭矩可以保持半径为$\simeq 2a$的间隙。流从$r \simeq 2a$向内弯曲到二元体;它们的一些质量穿过内边界，而其余的则荡回盘中。然而，我们也发现，靠近其内边缘的磁盘开发既强大的$m=1$不对称性和日益增长的轨道偏心率。由于MHD应力将更多的物质引入到间隙中，所以每单位圆盘质量的总扭矩比以前发现的大$\simeq 14$倍。内边界吸积率每单位磁盘质量是$\simeq 40$倍以上，从以前的流体动力学计算发现。隐含的双星收缩率是由双星通过吸积获得角动量和通过引力扭矩失去角动量的速率之间的平衡决定的。大的吸积率使这两个速率接近平衡，但在净，我们发现，$\dot a/a < 0$，其大小是约2.7倍，比早期的流体动力学模拟预测。如果双星系统包含两个大质量黑洞，吸积速率可能大到足以使其中一个或两个成为活动星系核，从而影响到盘体和内部间隙中气体的物理状态。
2012-02-07 astro-ph.GA astro-ph.HE
Circumbinary Disk Spectra Irradiated by Two Central Accretion Disks in a Binary Black Hole System
本研究解析与数值模拟双黑洞系统中两个迷你盘辐照环双星盘的光谱，发现其呈双峰结构，且红外峰下降特征可被近红外观测检验。
2024-07-18 astro-ph.GA astro-ph.HE
Resolving the relative influence of strong field spacetime dynamics and MHD on circumbinary disk physics
本文在相对论范围内研究了围绕超大质量黑洞双星的磁化和非磁化环双星吸积盘。我们使用后牛顿展开来构建一个解析时空，并确定后牛顿（PN）展开的顺序如何影响气体的动力学。我们发现非常小的差异，在晚时间的非磁化流体动力学演化的两个时空之间的整体动力学分离约$40GM/c^2$其中$M$是二进制的总质量。对于较小的分离，由于PN阶的差异变得可比的差异所造成的使用初始数据进一步从平衡。对于磁化气体，MHD应力，这驱动吸积动力学，往往掩盖所有高阶PN效应，甚至在分离的$20GM/c^2$，导致基本上相同的观察到的电磁光度。这意味着我们对EM信号的计算可能对小的二进制分离是鲁棒的。我们的调查是第一次展示PN精度的水平如何影响一个circumbinary磁盘的演变，并通知我们的范围内分离信任PN近似这种研究。我们还讨论了初始条件和二进制分离对模拟预测的影响。
2015-01-31 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Accretion of clumpy cold gas onto massive black holes binaries: the challenging formation of extended circumbinary structures
大质量黑洞双星（MBHB）是等级星系形成的不可避免的结果，但由于理论模型的不确定性和缺乏可靠的观测证据，人们对它们在亚秒差距尺度上的动力学演化知之甚少。在富含气体的环境中，它已被证明，一个假定的扩展，稳定的环双星气体盘中起着重要的作用，MBHB的演变，促进其合并。然而，星系尺度上的气体是如何被输送到核区域以形成并维持这样一个稳定的结构还不清楚。如果在星系合并之后，湍流气体会凝结成随机分散的冷团和细丝，气体会自然地在秒差距尺度上传输，并在离散的不相干口袋中与MBHB相互作用。这项工作的目的是调查的气体结构所产生的这种相互作用。我们采用了一套光滑粒子流体动力学模拟研究周围的MBHB不断扰动的分子云的非相干下落的气体结构的形成和演变。我们研究了云的入射速率和角动量分布对所产生结构的几何形状和稳定性的影响。我们发现，不相干云的连续供应是一把双刃剑，导致环双星结构的间歇性形成和破坏。各向异性云分布具有过剩的同向旋转事件产生更突出的同向旋转轮双星盘。当大多数反向旋转的云被送入双星系统时，也会看到类似的结构，尽管它们更紧凑，更不稳定。在一般情况下，我们的模拟并没有显示形成扩展的光滑和稳定的circumbinary光盘，通常假设在分析和数值研究的长期演变的MBHB。（节录）
2018-01-17 astro-ph.GA astro-ph.HE
A simple toy model for the electromagnetic variability of lump-dominated circumbinary disks around binary black holes
Norwegian University of Science and Technology（挪威科技大学）；Université Paris Cité, CNRS, Astroparticule et Cosmologie（巴黎西岱大学，法国国家科学研究中心，亚原子粒子与宇宙学研究所）；University of Valladolid（巴利亚多利德大学）；Aix-Marseille Université, CNRS, CNES, LAM（艾克斯-马赛大学，法国国家科学研究中心，法国国家空间研究中心，拉耶特天文台）；Université Paris-Saclay, Université Paris Cité, CEA, CNRS, AIM（巴黎萨克雷大学，巴黎西岱大学，法国原子能和替代能源委员会，法国国家科学研究中心，天体物理学与分子星际介质研究所）
本文提出一个简单玩具模型，用于计算双黑洞环双星盘的电磁变异性，重点在于非轴对称性影响，并展示其与模拟的一致性。
2025-10-24 astro-ph.HE
Radiation Magnetohydrodynamic Simulation of sub-Eddington Circumbinary Disk in a 10:1 Massive Black Hole Binary
Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院）；Flatiron Institute（平顿研究所）；University of Virginia（弗吉尼亚大学）
通过三维辐射磁流体动力学模拟，研究了质量比为10:1的大质量黑洞双星环双星盘，发现辐射使盘更薄更密，吸积率约0.23爱丁顿，热光度约1%爱丁顿，且不等质量双星盘辐射更亮、变化更强，周期为2个轨道，对引力波电磁对应体探测有重要意义。
2026-11-04 astro-ph.HE
Sculpting the outer edge of accretion disks in pre-circumbinary binary black hole systems
本文通过二维流体动力学模拟，研究了环双星前双黑洞系统中次级黑洞对主黑洞吸积盘外边缘的塑造作用，发现外半径减小、旋臂形成及椭圆形状，有助于识别该阶段的双黑洞系统。
2025-04-10 astro-ph.HE gr-qc
Stable counteralignment of a circumbinary disc
一般来说，当气体吸积到一个超大质量黑洞双星上时，它很可能没有双星角动量的先验知识。因此，环双星盘相对于双星有一个随机的倾角θ。已知对于θ < 90 degrees the disc will coalign wrt the binary. If theta >90度，如果满足cos（θ）< -J_d/2J_b，则盘完全反向对准，其中J_d和J_b分别是盘和二进制角动量矢量的大小。然而，如果θ> 90度并且不满足该标准，则相同的盘可以使其内部区域反向对准，并且在更长的时间尺度上，使其外部区域共对准。我表明，对于典型的光盘参数，描述吸积事件的超大质量黑洞二进制，未对准的circumbinary光盘可能是完全合作-或反-对齐的二进制平面。这是因为双星的角动量占主导地位的光盘角动量。然而，对于极端参数（二进制质量比M_2/M_1 << 1或二进制偏心率e ~ 1），同一盘可以同时共对准和反向对准。已知共面双旋双星盘是稳定的。我表明，共面逆行环双星盘也是稳定的。因此，一个混沌吸积事件在SMBH联星上将导致一个共面的环联星盘，它相对于联星平面是反的或反的。
2012-04-18 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
