Orbital evolution of binary black holes in active galactic nucleus disks: a disk channel for binary black hole mergers?
我们对嵌入在活动星系核（AGN）吸积盘中的等质量双星黑洞（BBH）进行了一系列高分辨率的二维流体动力学模拟，以研究这些双星是否能被周围的气体驱动而合并.我们发现，引力软化采用的BBH有一个深刻的影响，这一结果。当软化是小于百分之十的二进制分离，我们表明，在最近的模拟孤立的等质量的二进制协议，BBH扩展的时间，而不是合同。然而，最终，双星分离变得足够大，以至于中心活动星系核的潮汐力将它们破坏。只有当软化相对较大时，我们才发现无定形BBHs变硬。我们确定通过详细的分析的二进制扭矩，这种二分法是由于损失的螺旋结构的circum-single磁盘绕每个BH时，软化是一个显着的分数的二进制分离。正确地解决这些螺旋-既有高分辨率和小软化-结果在一个重要的来源，二进制角动量。只有逆行BBHs我们发现一致的硬化，无论软化，因为这些BBHs缺乏重要的螺旋结构，在其circum-single磁盘。这表明，气体驱动的逆行双星的inspiral可以产生人口的紧凑BBH的引力波发射制度在AGN磁盘，这可能有助于观察到的BBH合并的很大一部分。
2021-03-08 astro-ph.HE
Alignment of supermassive black hole binary orbits and spins
最近对超大质量黑洞双星吸积的研究表明，大多数，也许是大多数，物质最终会吸积到一个或另一个黑洞上。如果是这样的话，那么对于那些通过与外部气体的相互作用而使螺旋从~1 pc上升到0.001 - 0.01 pc的双星，双星轨道轴和单个黑洞自旋都可以通过与这种气体的角动量交换而重新定向。这里我们证明，除非双星的质量比远不是1，否则单个空穴的自旋在比双星轨道轴与进入的环双星气体的角动量方向对齐短几倍到100倍的时间内与双星轨道轴对齐;次级的自旋比初级的自旋对齐快~（m_1/m_2）^{1/2}>1。因此，双星就像一个稳定剂，所以对于气体驱动的系统，黑洞的自旋很可能彼此对齐（或者如果逆行吸积是常见的话，则是反向对齐），并与双星的轨道轴对齐。这种对齐可以显著降低随后的黑洞合并所导致的反冲速度。
2013-07-24 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
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
Disc accretion onto a binary black hole in a hierarchical triple system as an origin of the most luminous hyper-soft sources
Sternberg Astronomical Institute（施特恩贝格天文研究所）；Max-Planck-Institut für Radioastronomie（马克斯·普朗克射电天文研究所）
研究通过双黑洞在分层三体系统中的吸积过程，解释最明亮的超软X射线源的成因。
2026-03-09 astro-ph.HE
Revisiting non-linearity in binary black hole mergers
最近，它已被证明，包括泛音，合并后的引力波形在无穷远的一个二元黑洞系统是很好的建模使用纯线性理论。然而，考虑到一个二元黑洞合并被认为是高度非线性的，这些非线性，这并没有使它无限大，去了哪里？为了开始回答这个问题，我们可视化测量非线性的数值相对论二进制黑洞合并的强场区域的数量。
2020-04-01 astro-ph.HE gr-qc
Biases in estimates of black hole kicks from the spin distribution of binary black holes
LIGO和Virgo引力波天文台现已观测到超过50个二元黑洞合并。虽然中子星在超新星诞生时被赋予了很大的速度，但黑洞是否会受到类似的撞击，以及多大的撞击，仍然是一个悬而未决的问题。最近，Callister等人（2021）在假设它们都是通过孤立的双星演化形成的前提下分析了双星黑洞群，并声称合并的双星黑洞的自旋分布需要大的黑洞反冲（在99%的置信度下大于260 km/s）才能与观测结果相匹配。在这里，我们强调Callister等人（2021）提出的一个关键假设-所有次级黑洞都可以潮汐旋转-并不是由物理模型驱动的，并且可能导致他们对黑洞撞击幅度的估计存在偏差。我们只对Callister et al.（2021）模型进行了微小的修改，考虑了潮汐同步无效的更广泛的合并双星。我们表明，这自然会产生一个双峰自旋分布的二级黑洞，并在二进制黑洞人口中观察到的自旋轨道错位可以解释为更典型的黑洞踢的顺序100公里/秒，踢推断银河X射线双星包含黑洞一致。我们的结论是，大多数的二进制黑洞人口是一致的形成通过孤立的二进制演化。
2022-02-08 astro-ph.HE gr-qc
Deeper, Wider, Sharper: Next-Generation Ground-Based Gravitational-Wave Observations of Binary Black Holes
下一代观测将彻底改变我们对双黑洞的理解，并将探测新的来源，如中等质量的黑洞。主要科学目标包括：在整个可观测宇宙中发现双黑洞;揭示黑洞的基本性质;揭开超大质量黑洞的种子。
2019-03-21 astro-ph.HE gr-qc
Numerical Test and Analysis of the 2nd Law of Black Hole Thermodynamics with Gravitational-Wave Data from Binary Black Hole Merger Events
利用引力波探测双星系统中的黑洞合并，为检验黑洞热力学第二定律提供了极好的机会。在本文中，我们回顾了如何计算任何天体物理黑洞的熵，我们使用LIGO和VIRGO的质量和自旋数据测量的黑洞合并事件在过去几年中检测到的熵计算和数值测试的广义热力学第二定律。此外，我们还分析了黑洞并合事件初始参数之间的数学关系，证明并得出了定理始终成立的结论。
2022-09-21 astro-ph.HE gr-qc
An Alternative Channel For High-Mass Binary Black Holes-----Dark Matter Accretion Onto Black Hole
利用布居综合方法，建立了一个暗物质（DM）与双黑洞（BH）的吸积模型，并研究了双黑洞的合并速率。我们发现，合并率可以微弱地增加（小于10%）。然而，DM吸积可以有效地提高双BH的质量。在我们的模型中，没有DM吸积的$Z = 0.01$的结果不能解释GW 170104、GW 170814和GW 150914，而有DM吸积的情况下，它可以很好地覆盖所有观测。对于高金属丰度（$Z = 0.02$），我们的模型不能解释GW 170104、GW 170814和GW 150914等高质量双星的合并。我们估计二元BH的合并率介于$\rm55Gpc^{-3}yr^{-1}$和$\rm197Gpc^{-3}yr^{-1}$之间。
2018-06-27 astro-ph.HE astro-ph.SR
Spins of primordial binary black holes before coalescence
原始恒星质量的黑洞，可能有助于暗物质和观察到的LIGO双星黑洞合并，预计出生时具有非常低的自旋。在这里，我们表明，吸积质量增益的原始黑洞二进制组件从周围的物质可能会导致显着的自旋的组件之前，提供高的初始轨道偏心率的合并。
2019-06-14 astro-ph.HE hep-ph
Decoding the final state in binary black hole mergers
我们证明，在二元黑洞合并有一个直接的相关性之间的引力波的频率在峰值振幅和质量和自旋的最终黑洞。这种相关性可能有助于分析双黑洞合并的引力波观测。
2014-07-22 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Bimodal black-hole mass distribution and chirp masses of binary black-hole mergers
本文揭示双星剥离星演化产生的双黑洞并合具有约9和16太阳质量的双峰黑洞质量谱，导致啁啾质量分布在8和14太阳质量处现峰且中间有间隙，与引力波观测吻合，可用于约束恒星演化与超新星物理并测量宇宙膨胀。
2023-05-17 astro-ph.HE astro-ph.SR
Constraints on the contributions to the observed binary black hole population from individual evolutionary pathways in isolated binary evolution
合并双星黑洞产生的引力波可以用来阐明大质量双星恒星演化中人们知之甚少的方面，例如大质量恒星的演化（包括它们的质量损失率），共同的包络相，以及大质量恒星在整个宇宙历史中形成的速率。在本文中，我们探讨的\emph{correlated}的影响，这些阶段的合并率和啁啾质量分布的合并双黑洞的预测，旨在确定可能的模型参数之间的退化。在我们的许多模型中，很大一部分（超过70%的可检测的双黑洞）来自化学均匀演化的情况下，这些模型往往过度预测双黑洞合并率和生产系统的平均质量太大。我们的首选模型有利于增强质量损失率的氦丰富的沃尔夫-拉叶星，在紧张局势与最近的理论和观测的发展。我们确定沃尔夫-拉叶星的质量损失率和宇宙的金属丰度演化的速度和合并的二元黑洞的属性的影响之间的相关性。基于观测到的质量分布，我们认为啁啾质量大于$40$ M $_\odot$（我们的模型预测的最大值）的双星黑洞的$\sim 10\%$不太可能通过孤立的双星演化形成，这意味着来自其他形成通道（如致密星团或活动星系核）的显著贡献（> 10%）。我们的模型将使推理的不确定参数在不久的将来二进制进化。
2022-10-10 astro-ph.HE gr-qc
Hierarchical analysis of gravitational-wave measurements of binary black hole spin-orbit misalignments
双黑洞的形成既可能是通过孤立的双演化，也可能是通过致密恒星环境中的动力学相互作用。形成通道在黑洞自旋和轨道角动量之间的对齐上留下了印记。来自这些系统的引力波直接编码了关于自旋-轨道失准角的信息，使它们受到（弱）约束。识别旋转双星黑洞的子种群将为我们提供关于致密双星形成和演化的信息。我们模拟了一个混合人口的二进制黑洞与自旋轨道失调建模下的一系列假设。然后，我们开发了一个层次分析，并将其应用到模拟这些人口的引力波观测。假设人口与无量纲自旋幅度$χ= 0.7$，我们表明，数十个观测将有可能区分的子群体的合并二进制黑洞的基础上，他们的自旋方向的存在。通过$100$观测，将有可能推断出具有各向同性自旋方向（对应于我们模型中的动态形成）的合并二元黑洞的相对分数，分数不确定性为$\sim 40\%$。与此同时，只有$\sim 5$观测足以区分极端模型-所有的二元黑洞要么具有精确对齐的自旋，要么具有各向同性的自旋方向。
2017-09-12 astro-ph.HE gr-qc
Binary black hole growth by gas accretion in stellar clusters
我们表明，恒星质量的黑洞的双星内形成一个年轻的原球状星团，可以快速增长的星团内的气体吸积的核心内，之前的气体可能从核心耗尽。根据LIGO最近观测到的引力波信号，一个质量约为8个太阳质量的黑洞可以增长到35个太阳质量。由于黑洞质量的增加，双星系统也会变硬。在致密的原球状星团中通过质量吸积的二元黑洞的生长表明了一个潜在的重要的形成和硬化通道。
2019-01-04 astro-ph.GA astro-ph.HE
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
Black hole spin-orbit misalignment in the X-ray binary MAXI J1820+070
X射线双星系统中黑洞的观测特征依赖于黑洞的质量、自旋、吸积率以及黑洞自旋与轨道角动量的失调角。本文介绍了黑洞X射线双星MAXI J1820+070的光学偏振观测结果，并由此确定了双星轨道轴的位置角。结合这与以前的相对论性喷流方向轴，跟踪黑洞自旋，和轨道的倾斜度的测定，我们确定了一个40度的自旋轨道错位角的下限。这种错位必须来自双星或黑洞的形成阶段。如果其他X射线双星也有类似的大偏差，这将使X射线观测对黑洞质量和自旋的测量产生偏差。
2022-02-28 astro-ph.HE astro-ph.SR
Identifying the hosts of binary black hole and neutron star-black hole mergers with next-generation gravitational-wave detectors
本研究利用下一代引力波探测器模拟双黑洞及中子星-黑洞并合，发现部分事件可精确定位至唯一宿主星系，三年观测将能区分宿主追踪恒星质量还是恒星形成率，从而限制双黑洞形成渠道。
2024-02-15 astro-ph.HE gr-qc
Binary black holes in nuclei of extragalactic radio sources
如果我们假设河外射电源的核中含有双黑洞系统，那么这两个黑洞都可以喷射出VLBI分量，在这种情况下，将观测到两个不同VLBI轨迹族。双黑洞系统的另一个重要结果是VLBI核心与一个黑洞相关联，如果VLBI分量被第二个黑洞喷出，人们期望能够检测到由与VLBI核心不相关联的黑洞喷出的VLBI分量的原点偏移。VLBI分量的抛射受到吸积盘的进动和黑洞绕双黑洞系统重心运动的扰动。我们建立了考虑这两种微扰的VLBI组件的弹射模型，并提出了一种拟合VLBI组件坐标和推导二元黑洞系统特征的方法。具体地说，这是比值Tp/Tb，其中Tp是吸积盘的进动周期，Tb是二元黑洞系统的轨道周期，质量比M1/M2和二元黑洞系统的半径Rbin。根据VLBI分量的坐标随时间的变化，估算了模型分量的倾角和体洛伦兹因子γ。我们将该方法应用于1823+568的组分S1和3C 279的组分C5。
2013-07-14 astro-ph.CO astro-ph.HE
Formation of Binary Black Holes Similar to GW190521 with a Total Mass of $\sim 150\,M_{\odot}$ from Population III Binary Star Evolution
在零金属（第三族或第三族）星的情况下，我们证明了从第三族星演化而来的双黑洞的总质量可以是$\sim 150 \,M_{\odot}$，这与LIGO/Virgo最近发现的双黑洞GW 190521的质量一致.这种双星黑洞合并的事件率估计为0.13- 0.66 $~(ρ_{\rm SFR}/(6\times10^5~M_{\odot}/{\rm Mpc}^3))~Err_{\rm sys}~{\rm yr^{-1}~Gpc^{-3}}$，其中$ρ_{\rm SFR}$和$Err_{\rm sys}$分别是依赖于恒星形成率的Pop III星的累积共动质量密度和依赖于Pop III双星参数不确定性的系统误差。用$ρ_{\rm SFR}=6\times10^5~M_{\odot}/{\rm Mpc}^3$和$ Err_{\rm sys}=1$建立的基准模型的事件率为0.13-$~{\rm yr^{-1}~Gpc^{-3}}$，与观测值0.02-$~{\rm yr^{-1}~Gpc^{-3}}$一致。
2020-12-02 astro-ph.HE astro-ph.SR
A Near Horizon Extreme Binary Black Hole Geometry
本文提出了四维真空广义相对论的一种新的解。它描述了极端（最大自旋）双黑洞系统的近视界区域，其中两个完全相同的极端Kerr黑洞被一个无质量支柱保持平衡。这是第一个例子，一个非超对称的，渐近平坦的近地平线极端二元黑洞几何的两个不带电的黑洞。这些黑洞是同向旋转的，并且解是由质量唯一指定的。二元极端系统具有有限熵。黑洞之间的距离是固定的，但在物体坍缩成一个的地方有一个零距离限制。这种极限几何对应于近视界极端克尔（NHEK）黑洞。
2018-04-19 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Testing the binary black hole nature of a compact binary coalescence
我们提出了一种新的方法来测试的二进制黑洞（BBH）的性质，可检测的引力波（GW）干涉仪的紧凑的双星，从而限制其他外来紧凑对象的参数空间。测试的精神在于黑洞的“无毛”猜想，其中黑洞的所有属性都由黑洞的质量和自旋来表征。该方法依赖于观测测量的四极矩的紧凑的二进制成分诱导由于其自旋。如果致密物体是一个克尔黑洞（BH），它的四极矩只能用它的质量和自旋来表示。否则，四极矩可以取决于附加参数（例如对象的状态方程）。引力波的相位和振幅中的高阶自旋效应，明确地包含了致密天体的自旋诱导四极矩，因此唯一地编码了致密双星的性质。因此，我们认为，一个独立的测量的自旋引起的四极矩的紧凑的双星GW观测可以提供一个独特的方式来区分二进制BH系统的二进制组成的外来紧凑的对象。
2017-09-06 astro-ph.HE gr-qc
Black Hole - Neutron Star Binary Mergers: The Imprint of Tidal Deformations and Debris
引力波干涉仪灵敏度的提高将带来对双黑洞和双中子星合并的额外探测。它也很可能增加许多黑洞-中子星双星的合并事件。区分高质量比的混合双星和双星黑洞合并可能是具有挑战性的，因为在这种情况下，中子星与黑洞合并而没有经历重大的破坏。为了研究混合二进制合并到那些行为更像二进制黑洞合并的过渡，我们提出了不同的质量比合并模拟的结果。我们展示了中子星的变形和破裂程度如何影响螺旋和合并动力学，最终黑洞的性质，由潮汐碎片的圆形化形成的吸积盘，引力波，以及应变谱和失配。计算结果还表明了将黑洞击穿的Bowen-York初始数据推广到有中子星伴星的双星的初始数据方法的有效性。
2021-09-03 astro-ph.HE gr-qc
Systematic challenges for future gravitational wave measurements of precessing binary black holes
通过与两个紧密双星合并的近似模型的比较，推断了进动合并双星黑洞的性质。在这项工作中，我们发现这两个模型往往不同意时，二进制有适度的大自旋（$a\gtrsim 0.4$）和适度的质量比（$q\gtrsim 2$）。我们证明了这些分歧使用标准的品质因数和参数推断最近检测的二元黑洞。通过与数值相对论的比较，我们确认这些不一致反映了系统误差。我们提供了具体的例子来证明，这些系统误差可以显着影响天体物理学显着的二进制参数的推断。在不久的将来，二元黑洞的参数推断应该用多种模型（包括数值相对论）来进行，并通过在具有类似合成事件的受控环境下进行推断来仔细验证。
2017-09-29 astro-ph.HE gr-qc
Avoiding a Cluster Catastrophe: Retention Efficiency and the Binary Black Hole Mass Spectrum
通过引力波识别的双黑洞合并的人口揭示了宇宙中黑洞内在性质的意想不到的特征。一个特别令人惊讶和兴奋的结果是在对不稳定质量间隙$\sim50-120~M_\odot$中可能存在黑洞。稠密的恒星环境可以通过等级合并填充这个质量空间区域，黑洞合并产物的保留效率强烈依赖于宿主环境的逃逸速度。我们使用简单的玩具模型来表示层次合并的情况下，在各种动态环境。我们发现，高逃逸速度$(\gtrsim300~\mathrm{km\,s}^{-1})$的环境中的层次合并有效地保留。如果这样的环境主导了双黑洞合并率，这将导致大量的高质量合并，这可能与当前双黑洞合并目录的经验质谱不相容。模型，有效地产生分层合并，并作出重大贡献，观察人口，因此必须调整，以避免“集群灾难”的过度生产的二元黑洞合并内和以上的对不稳定的质量差距。
2022-08-18 astro-ph.HE gr-qc
Binary black holes gone MAD: Magnetically arrested minidisks around nonspinning black holes
研究通过磁流体动力学模拟展示了非自转二黑洞周围磁滞小盘的形成及其作为引力波源的电磁对应体的潜力。
2025-11-29 astro-ph.HE gr-qc
Coalescing primordial binary black holes with log-normal mass spectrum
在早期宇宙中产生的原始黑洞可以构成暗物质的很大一部分，并作为早期星系形成的种子。质量相当于几十个太阳质量的二元原生黑洞可以解释观测到的LIGO/Virgo引力波事件。在这封信中，我们表明，原始的黑洞与对数正态质量谱中心在$M_0\simeq 15-17 M_\odot$同时解释了啁啾质量分布的检测到的LIGO/室女座二进制黑洞和差分啁啾质量分布的合并二进制推断从LIGO/室女座观测。原始黑洞的对数正态质量谱的参数也给出了解释在$z=6-7$观测到的超大质量黑洞的人口所需的$M\gtrsim 10^4 M_\odot$种子的分数。
2021-01-07 astro-ph.HE hep-ph
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
Formation of mass gap compact object and black hole binary from Population III stars
对具有麦克斯韦反冲速度分布的星族III双星在形成质量为2- 5 $\,M_{\odot}$的质量隙致密天体（MGCO）时的星族合成进行了模拟。我们发现，对于$σ_{\rm k}=0$ -- $500$ km/s的八种反冲速度色散模型，黑洞（BH）-MGCO双星的平均质量为$\sim (30 \,M_\odot,\,2.6 \,M_\odot)$ .在我们的模拟数据中，我们发现了质量为$(22.9 \,M_\odot,\,2.5 \,M_\odot)$的BH-MGCO双星的存在，它看起来像GW 190814。
2020-12-02 astro-ph.HE astro-ph.SR
Has LIGO Detected Primordial Black Hole Dark Matter? -- Tidal Disruption in Binary Black Hole Formation
激光干涉引力波天文台（LIGO）频繁探测到$\sim 30 M_{\odot}$黑洞（BH）的二元合并，重新点燃了研究人员对原始黑洞（PBH）是暗物质（DM）的兴趣。在这项工作中，我们着眼于PBH分布DM与单色质量的$30 M_{\odot}$，并研究了捕获的情况下，二进制的形成，其中致密的中心区域DM晕占主导地位。因此，我们特别关注了超大质量黑洞（SMBH）的潮汐效应。在这样做的过程中，我们发现了一个必要的工具，称为损失区，补充了损失锥的使用。我们发现潮汐效应在影响二元形成方面并不突出，这也不足以解释LIGO事件率估计的总体情况，特别是由于微透镜事件限制了PBH中DM分数的质量从接近统一到更小的顺序。与此同时，早期宇宙双星形成的情景被证明是如此普遍，以至于LIGO信号反过来将PBH分数限制在1%以下。因此，人们应该更加相信替代PBH窗口和其他DM候选人。
2020-07-29 astro-ph.CO astro-ph.HE
Binary Black Hole in a Double Magnetic Monopole Field
环境磁场被认为在黑洞喷流的形成中起着至关重要的作用。此外，在双黑洞系统的螺旋和合并过程中，可能会产生双重电磁信号。然而，由于理论模型的缺乏，具有双喷流的双黑洞阵列的物理状态一直没有得到解决。本文导出了静态轴对称双黑洞系统置于两个磁单极子或电单极子场中时所产生的电磁场的精确解。作为这一推导的副产品，我们还发现了在磁或电偶极子场的二元黑洞配置的精确解。静态黑洞双星中圆锥奇点的存在代表了黑洞之间的引力吸引，同时也拖曳着外部的两个引力场。我们表明，这些不平衡的配置产生没有能量外流。
2017-06-19 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Massively parallel simulations of binary black holes with Dendro-GR
我们提出了新的Dendro-GR代码的结果。这些包括模拟质量比高达q=16的二元黑洞合并。Dendro-GR使用小波自适应多分辨率（WAMR）生成一个非结构化的网格，适应时空的几何形状与基于八叉树的数据结构。我们表现出良好的缩放，改进的收敛性能和有效利用计算资源。我们通过与LazEv的比较来验证代码。
2022-11-17 astro-ph.HE gr-qc
Observing Eccentricity Oscillations of Binary Black Holes in LISA
来自双星系统附近的第三个天体的潮汐力可以在双星的偏心率中引入长期振荡，称为Kozai-Lidov振荡。我们证明了恒星质量黑洞双星的Kozai-Lidov振荡具有被LISA观测到的潜力。对这类双星的探测将有助于深入了解双星的形成通道，并为直接观测Kozai-Lidov振荡提供重要的基准。
2019-02-22 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Implications of Eccentric Observations on Binary Black Hole Formation Channels
轨道偏心率是区分动态和孤立的形成方案的二元黑洞合并使用引力波天文台，如LIGO和室女座的最强大的鉴别器之一。使用国家的最先进的集群模型，我们展示了选择效应如何影响集群偏心合并的可检测分布。我们发现，偏心的二进制黑洞合并的观察（或缺乏）可以显着约束的可检测系统的动力学环境，如密集的星团的分数。在大约150次观测之后，如果没有观测到偏心双星信号，就表明星团不可能构成局部宇宙中合并双星黑洞的大部分（95%的可信度）。然而，如果密集的星团占主导地位的偏心合并率和一个单一的系统被证实是可测量的偏心在第一和第二引力波瞬态目录，集群必须占至少14%的可检测的二元黑洞合并。随着偏心观测次数的增加，稠密星团中可探测系统的比例受到的限制会变得更加严格，一旦观测到10个偏心双星黑洞，这一比例将被限制在0.5 dex以内。
2021-11-05 astro-ph.HE gr-qc
Bounding dark charges on binary black holes using gravitational waves
在与隐藏的$U(1)$对称性相关的微荷电暗物质模型中，天体物理学上的黑洞可能获得“暗”电荷，以这种方式，二元黑洞的螺旋动力学可以由爱因斯坦-麦克斯韦理论正式描述。电荷主要通过偶极项进入引力波信号，但已知它们的效应在相位中有效地达到第一后牛顿阶，这使得能够测量二元中单个黑洞的荷质比$|q_i/m_i|$，$i = 1,2$的大小。我们建立了一个贝叶斯分析发现，或限制，暗电荷的二进制黑洞。在模拟中测试我们的框架后，我们将其应用于从第二引力波瞬态目录（GWTC-2）中选择的二元黑洞信号，即具有低质量的信号，使得大部分的信噪比处于螺旋状状态。我们没有发现黑洞上存在电荷的证据，并对$|q_i/m_i| \lesssim 0.2 - 0.3$的荷质比给出了典型的1- $σ$边界。
2021-07-26 astro-ph.HE gr-qc
Coping with Junk Radiation in Binary Black Hole Simulations
双星黑洞数值模拟初始数据中的杂散垃圾辐射一直是人们关注的问题。辐射会影响黑洞的质量和自旋，改变它们的轨道动力学，从而可能影响引力波分析中使用的模板的准确性。我们的研究发现，垃圾辐射效应局限于黑洞附近。利用单黑洞模拟的结果，我们得到了估算垃圾辐射对双星系统中黑洞质量和自旋幅度变化的拟合公式。我们演示了如何使用这些拟合公式来调整初始质量和自旋大小的黑洞，因此产生的二进制垃圾辐射后，离开计算域所需的参数。原始模拟的波形与针对垃圾辐射进行调整的模拟的波形的比较表明，垃圾辐射可能对信噪比高于30的LIGO源的模板产生明显的影响。
2019-06-28 astro-ph.HE gr-qc
The binary black hole explorer: on-the-fly visualizations of precessing binary black holes
Caltech（加州理工学院）
binaryBHexp利用替代模型生成预进动双黑洞的即时可视化，帮助研究者理解复杂系统动态。
2019-04-08 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
MOCCA SURVEY Database I: Binary Black Hole Mergers from Globular Clusters with Intermediate Mass Black Holes
由于引力波的作用，球状星团中黑洞双星的动力学形成在恒星密度较高的地方发生得更频繁。同时，形成中等质量黑洞（IMBHs）的概率也随着密度的增加而增加。为了探讨IMBH的形成和增长对来自球状星团的恒星质量黑洞双星布居的影响，我们分析了现有的大型Monte-Carlo球状星团模拟数据（MOCCA SURVEY Database I）。当IMBH质量不够大或IMBH种子形成较晚时，我们发现二元黑洞合并的数目与基于星系团初始性质的预测一致。然而，与预测相比，当现今IMBH质量比$\sim10^4 \rm M_{\odot}$更大或现今IMBH质量超过集群初始总质量的1%时，二元黑洞形成和随后的合并事件显着减少。通过考察系统中黑洞逃逸时刻的最大黑洞质量，我们发现在IMBH形成和增长之前，$\sim$ 90%的并合黑洞逃逸。此外，大部分恒星质量的黑洞被合并到IMBH或在大质量IMBH的情况下作为单个黑洞从球状星团中逃逸，这可能导致与引力波合并的二元黑洞的显着不足，取决于星团的初始分布。
2020-08-25 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Frequency Estimation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger
这是一个收集的文献综述和一些初步的工作估计的引力波的频率从一个二元黑洞合并为低信噪比。本文档提供了一个起点，广泛概述了频率估计后续工作所需的先决条件。
2020-11-09 astro-ph.HE gr-qc physics.data-an
Binary Systems with a Black Hole Component as Sources of Gravitational Waves
LIGO团队（Abbott et al. 2016）对引力波的发现为黑洞系统的观测带来了新的时代。这些新的观测将提高我们对黑洞和引力物理学的认识。在这项研究中，我们提出的角动量损失机制，通过引力辐射的X射线双星系统。对每一个选定的X射线双星系统，估计了伴随黑洞的X射线双星系统由于引力辐射引起的角动量损失和质量损失的时间尺度。此外，还估算了它们的引力波振幅，讨论了它们在引力波探测器上的探测能力。
2016-03-12 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.SR
Merging stellar-mass binary black holes
LIGO和Virgo探测器直接观测到了恒星质量黑洞对合并产生的引力波，以及少量涉及中子星的合并。这些观测结果带来了希望，紧凑的物体合并可以作为恒星和双星演化的探测器，也许还有恒星动力学。这篇研讨会风格的文章总结了现有的观测结果，描述了合并恒星质量黑洞双星的形成通道的理论预测以及它们的速率和可观测性质，并提出了引力波天文学的一些前景。
2022-01-19 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Relativistic scalar dark matter drag forces on a black hole binary
本文通过二维广义相对论风洞模拟，首次研究均匀标量场暗物质对双黑洞的阻力、扭矩及吸积，发现伴星引发显著非线性效应并可能导致引力波相位偏移。
2025-07-25 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Binary black hole mergers: formation and populations
我们回顾了导致恒星双星黑洞（BBH）形成和合并的主要物理过程。BBH可以从大质量双星的孤立演化中形成。核心坍缩超新星的物理过程和共同包层的过程是这一形成通道不确定性的两个主要来源。或者，两个黑洞可以通过在密集星团中的动力学相遇形成双星。动力学形成通道在BBH的质量、自旋和轨道性质上留下了几个印记。
2021-05-26 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Binary Black Hole Merger Rates Inferred from Luminosity Function of Ultra-Luminous X-ray Sources
高级激光干涉引力波天文台（aLIGO）探测到了来自GW 150914的引力波（GW）直接信号。该事件是质量为$36^{+5}_{-4}M_{\odot}$和$29^{+4}_{-4}M_{\odot}$的双黑洞合并。这类双星系统可能是由恒星双星系统直接演化而来，也可能是由稠密恒星环境中的黑洞动力学相互作用形成的。在这里，我们推导出的双黑洞合并率的基础上附近的超亮X射线源（ULX）的光度函数（LF）的假设下，双黑洞通过X射线发射阶段的演变。我们得到了双黑洞的合并速率为$5.8 ({t}_{\rm ULX}/{0.1 \ \rm Myr})^{-1} λ^{-0.6} \exp{(-0.30λ)} \ {\rm Gpc^{-3}\ yr^{-1}}$，其中$t_{\rm ULX}$是ULX相的典型持续时间，$λ$是爱丁顿光度比.这与从GW150914的检测推断的事件率以及基于二进制群体合成模型的预测一致。虽然由于我们的模型和测量的双黑洞合并事件率的不确定性，我们目前无法限制ULX的爱丁顿比，但进一步的X射线和GW数据将使我们能够缩小ULX的爱丁顿比的范围。我们还发现从ULX LF推断的$5M_\odot\le M_{\rm BH}\le100M_\odot$质量范围的累积合并率与aLIGO合作考虑各种天体物理条件（如黑洞的质量函数）估计的结果一致。
2016-07-06 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Probing the Delay Time of Supermassive Black Hole Binary Mergers With Gravitational Waves
本研究提出结合未来引力波测量与星系巡天模拟数据，利用分层贝叶斯推断和模型选择方法，推断超大质量黑洞双星合并的延迟时间分布并检验演化模型。
2023-06-28 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
The $χ_\mathrm{eff}-z$ correlation of field binary black hole mergers and how 3G gravitational-wave detectors can constrain it
了解并合双黑洞的起源是目前天体物理学中最紧迫的任务之一。我们表明，如果孤立的二元演化占主导地位的合并二元黑洞的形成机制，人们应该期待的有效自旋参数，$χ_\mathrm{eff}$，和红移的合并，$z$，二元黑洞之间的相关性。这种相关性来自潮汐自旋系统优先形成和合并在较高的红移，由于结合较弱的轨道膨胀从低金属量的恒星，考虑到他们的风质量损失率降低，延迟膨胀和有较小的最大半径在超巨星阶段相比，在较高的金属量的恒星。因此，这些紧密结合的系统在很短的螺旋时间内合并。鉴于我们的基准模型的孤立的二进制演化，我们表明，$χ_\mathrm{eff}-z$相关的起源在可检测的LIGO-处女座二进制黑洞人口是不同的固有人口，这将成为访问只有在未来的第三代引力波探测器，如爱因斯坦望远镜和宇宙探测器。最后，我们比较我们的模型预测与人口预测的基础上，目前的目录的二进制黑洞合并，发现目前的数据有利于正相关的$χ_\mathrm{eff}-z$，我们的模型预测的孤立的二进制演化。
2022-06-27 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Distinguishing Between Formation Channels for Binary Black Holes with LISA
最近对GW 150914和GW 151226的探测意味着在本宇宙中有大量的恒星质量的双星黑洞合并。虽然地基引力波探测器仅限于观测双星合并前的最后时刻，但天基探测器，如激光干涉仪空间天线（LISA），可以在较低的轨道频率下观测双星，而这种系统仍然可以编码有关其形成历史的信息。特别是，轨道偏心率和质量的双黑洞在LISA频段可以一起使用，以区分在孤立的星系场和那些形成在密集的恒星环境，如球状星团形成的双星。在这封信中，我们探讨了双黑洞种群的轨道偏心率和质量，因为它们通过LISA频带的演变。总的来说，我们发现有两个不同的人群可辨别的LISA。我们发现，高达90%的二进制动态或隔离形成的偏心率可测量的LISA。最后，我们注意到如何测量偏心率的低质量的二元黑洞孤立地发展可以提供详细的限制物理的黑洞出生踢和共同的信封演变。
2016-09-22 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
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
Metallicity-constrained merger rates of binary black holes and the stochastic gravitational wave background
最近对双星黑洞合并GW150914的探测表明，我们银河系中存在着比以前在X射线双星中观察到的质量更大的黑洞。本文探讨了不同的情况下，黑洞形成的自洽宇宙化学演化模型，同时匹配观测的宇宙恒星形成率，光学深度再电离和金属的星际介质的背景下。用这个框架计算了并合黑洞双星的质量分布及其随红移的演化。我们还研究了黑洞质量分布的随机引力波背景的合并和核心崩溃事件的影响。
2016-06-17 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
