Relativistic reflection spectra of super-spinning black holes
我们在非Kerr时空中构造了一个相对论反射模型，在这个模型中，依赖于度规的形变参数，存在具有自旋参数$|a_*| > 1$的黑洞解.我们应用我们的模型来拟合四个Seyfert星系（Ton S180，Ark 120，1H 0419 -577和Swift J0501.9-3239）的朱雀数据。这些星系的中心超大质量黑洞，以前被解释为接近极端的克尔黑洞。对于Ton S180和1H 0419 -577，我们的测量结果仍然与Kerr假设一致。对于Ark 120和Swift J0501.9-3239，在3- $σ$处未回收克尔溶液。我们讨论了我们的结果和模型中可能存在的系统不确定性。
2020-05-20 astro-ph.HE gr-qc
Testing general relativity with supermassive black holes using X-ray reflection spectroscopy
本文回顾了我们目前通过研究超大质量黑洞的反射谱在强场区检验广义相对论的努力。到目前为止，我们已经分析了11个来源的观测NuSTAR，朱雀，雨燕，和XMM-牛顿。我们的结果与广义相对论是一致的，根据广义相对论，天体物理黑洞周围的时空度规应该很好地近似于Kerr解。我们讨论了我们的模型中的系统的不确定性，我们提出了一个初步的研究，其中一些对测量的时空度规的影响。
2019-05-20 astro-ph.HE gr-qc
Reflection features in the X-ray spectrum of Fairall 9 and implications for tests of general relativity
X射线反射光谱是探测天体物理黑洞周围时空几何和检验强场区广义相对论的有力工具。然而，只有当我们采用正确的天体物理模型并且我们能够限制系统的不确定性时，广义相对论的精确测试才是可能的。因此，至关重要的是选择最适合这些测试的源和观测。在这项工作中，我们分析了同时观测的XMM-牛顿和NuSTAR的超大质量黑洞在Fairall 9。这个源具有许多特性，使其成为使用X射线反射光谱测试广义相对论的有希望的候选者。然而，我们发现，现有的数据并没有一个独特的解释的频谱的费尔奥9，这阻止了，目前，使用这个来源的强大的测试广义相对论。这个问题可能会通过未来的X射线任务得到解决，这些任务在铁谱线附近具有更高的能量分辨率。
2020-04-24 astro-ph.HE gr-qc
Constraints on the spacetime metric around seven "bare" AGNs using X-ray reflection spectroscopy
本文介绍了用朱雀卫星观测的七个“裸”活动星系核的研究。我们解释了这些源的光谱与相对论反射分量，我们采用我们的模型XHILL_NK来测试他们的超大质量黑洞的克尔性质。我们约束Johannsen形变参数$α_{13}$和$α_{22}$，其中当$α_{13} = α_{22} = 0$。我们所有的测量结果都符合这样的假设，即这些超大质量天体周围的时空几何是由克尔解描述的。对于某些来源，我们得到相当强的约束$α_{13}$和$α_{22}$相比，在我们以前的研究中发现。我们讨论了系统的不确定性，在我们的测试和我们的结果的影响。
2019-04-02 astro-ph.HE gr-qc
Impact of the reflection model on the estimate of the properties of accreting black holes
黑洞双星和活动星系核X射线谱的相对论反射特征起源于热日冕对吸积盘内部的照射。在高质量的数据和正确的天体物理模型的存在下，X射线反射光谱可以是一个相当强大的工具，探测强引力区，研究吸积物质的形态，测量黑洞自旋，甚至在强场区测试爱因斯坦的广义相对论。现在有几个相对论反射模型可用，并由不同的小组开发。所有这些模型都存在一些差异，并有一些简化引入系统的不确定性。问题是，不同的模型是否提供了对黑洞性质的不同测量，以及如何为整个X射线天文学界找到一个共同的模型。在本文中，我们通过分析GRS 1915+105中恒星质量黑洞的朱雀观测以及MCG-6-30-15中超大质量黑洞的同时XMM-牛顿和NuSTAR观测来开始探索这个问题。这些源的相对论反射分量分别用FIGHCONV $\times$ REFLIONX、FIGHCONV $\times$ XILLVER和FIGHXILL拟合。讨论了它们之间的差异及其对吸积黑洞研究的影响。
2020-07-31 astro-ph.HE gr-qc
A reflection model with a radial disk density profile
本文提出了一个相对论反射模型--XILLDGRAD_NK，其中允许吸积盘的电子密度具有径向幂律分布。电离参数也有一个非恒定的径向分布，并计算自洽从电子密度和发射率。我们通过分析EXO 1846-031中银河系黑洞在2019年最后一次爆发期间的NuSTAR光谱以及对Athena和eXTP相同来源的假定未来观测，显示了在我们的模型中实施电子密度梯度的影响。对于NuSTAR光谱，我们发现新模型提供了更好的拟合，但模型参数的估计没有显著差异。对于Athena+eXTP模拟，我们发现没有磁盘密度分布的模型不适合测试紧凑物体周围的时空度量，因为建模的不确定性可能会错误地导致从克尔解中找到非零变形。
2021-12-21 astro-ph.HE gr-qc
A Dark Matter Masquerade: Degeneracies in Black Hole and Accretion Inference from X-ray Reflection Measurements and Prospects for Compact Dark Matter Halo Constraints
Beijing Institute of Mathematical Sciences and Applications（北京国际数学研究中心）；The University of Hong Kong（香港大学）；The Hong Kong Institute for Astronomy and Astrophysics, The University of Hong Kong（香港大学香港天文及天体物理研究所）
本研究发现致密暗物质晕会使X射线反射光谱推断的黑洞自旋等参数出现偏差，同时提出纳入该环境的反射模型可补充引力波探测以约束暗物质晕参数。
2026-08-24 astro-ph.HE gr-qc
Spectral and Timing Analysis of NuSTAR and Swift/XRT Observations of the X-Ray Transient MAXI J0637-430
我们目前的结果，第一次观察到的爆发从瞬态X射线二元源MAXI J 0637 -430。这项研究基于核光谱望远镜阵列（NuSTAR）的8次观测和尼尔·盖尔斯·斯威夫特天文台X射线望远镜（Swift/XRT）的6次观测，这些观测是在2019年11月19日至2020年4月26日收集的，当时3-79 keV的源通量从8.2e-10下降到1.4e-12 erg/cm^2/s。我们看到源从具有强磁盘黑体分量的软状态转变为由幂律或热康普顿化分量主导的硬状态。NuSTAR提供了超过10 keV的MAXI J 0637 -430的首次报道覆盖范围，这些宽带光谱表明，双组分模型不能提供对软态光谱的充分描述。因此，我们测试是否从暴跌区域的黑体发射可以解释过量的排放。作为替代方案，我们测试反射模型，包括物理康普顿化连续。最后，我们还测试了一个光谱分量的基础上反射的黑体照明光谱，这可以被解释为一个简单的近似反射所产生的返回盘辐射由于弯曲的光的强引力的黑洞。我们讨论了每个场景的物理含义，并证明了约束源距离的价值。
2021-09-30 astro-ph.HE
X-ray Spectra from MHD Simulations of Accreting Black Holes
我们提出了一个新的全球辐射输运代码耦合到一个吸积，非旋转黑洞的广义相对论磁流体动力学模拟的结果。这是第一次，我们能够用自洽的方式从第一性原理解释恒星质量黑洞的X射线光谱中的所有成分，包括热峰和与强硬X射线发射相关的所有特征：延伸到高能量的幂律、康普顿反射峰和宽铁谱线。仅改变质量吸积率，我们就能够再现在大多数星系黑洞源中看到的大范围的X射线态。日冕中的温度在盘附近的边界层中为T_e ~ 10 keV，在盘上方的低密度区中平稳地上升到T_e >~ 100 keV。即使随着吸积率的降低，盘的反射边缘从视界向外变化到~ 6 M，我们发现Fe Kα线的形状是非常恒定的。这是因为从俯冲区发射的光子强烈地射入视界，永远不会到达观测者。我们还进行了一个基本的时序分析的光谱，并发现分数的变化增加与光子能量和观众的倾斜角度，符合日冕热点模型的X射线波动。
2013-04-30 astro-ph.HE
Testing the Kerr metric with X-ray Reflection Spectroscopy of Mrk 335 Suzaku data
爱因斯坦的引力在弱场引力极限下进行了广泛的测试，结果与理论预测一致。存在着超越广义相对论的理论，它们在强场区域修正了引力，但在弱场区域与广义相对论一致。天体物理学上的黑洞被认为是由克尔度规描述的，并且是用电磁辐射测试强引力的合适候选者。我们进行这样的测试，通过拟合一个朱雀数据集的窄线塞弗特1（NLS 1）星系Mrk 335与X射线反射光谱，使用约翰森度量模型的黑洞时空和测试偏离克尔。我们发现，数据是最好的混合模型，包括部分覆盖吸收和反射组件建模。这是第一次为高通量（低反射）Mrk 335数据集提出这样的模型。我们将Johannsen变形参数$α_{13}$约束为具有自旋参数$a_{*}>0.8$的$-1.5<α_{13}<0.6$，并将$α_{22}$参数约束为具有$a_{*}>0.7$的$-0.4<α_{22}<2.1$，两者均在99%置信水平。虽然在克尔度量的大偏差的额外的解决方案显示与上述的统计相似性，进一步的分析表明，这些解决方案可能是我们无法控制的不确定性的表现，并不代表数据。因此，我们的结果是一致的想法，在Mrk 335的中心超大质量的紧凑的对象是由克尔度规描述。
2019-07-09 astro-ph.HE gr-qc
Impact of the returning radiation on the analysis of the reflection spectra of black holes
从黑洞的几何薄而光学厚的吸积盘表面发射的电磁辐射的一部分，由于致密物体附近的强光弯曲而返回到吸积盘（返回辐射）。虽然这种辐射显然会影响源的观测光谱，但在理论模型中往往被忽略。本文研究了返回辐射对相对论反射谱的影响。假设中性物质在磁盘中，我们估计系统的测量系统的属性的不确定性时，我们拟合的数据与理论模型，忽略返回辐射。我们的NICER模拟表明，磁盘的倾斜角和黑洞自旋参数往往被高估低视角，而没有明显的偏见，观察到高视角。圆盘的铁丰度永远不会被高估。在最极端的情况下（特别是对于旋转最大的黑洞），返回的辐射会使径向辐射率超过几个引力半径。在这种情况下，它也产生残差，不能通过调整忽略返回辐射的模型参数来补偿。这可能是解释未来X射线飞行任务（如雅典娜）数据的一个重要问题。当我们用NuSTAR模拟一些观测结果并拟合10 keV以上的数据时，我们发现一些对NICER模拟有效的结论不再正确（例如，我们可以得到高的铁丰度）。
2021-03-25 astro-ph.HE gr-qc
Spin Constraints on 4U 1630-47 via combined Continuum Fitting and Reflection methods: a comparative study using Frequentist and Bayesian statistics
Fudan University（复旦大学）；Eberhard-Karls Universität Tübingen（蒂宾根大学）；University of Oxford（牛津大学）；New Uzbekistan University（新乌兹别克斯坦大学）；University of Warwick（华威大学）；Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics（马克斯·普朗克地外物理学研究所）
本研究针对黑洞X射线双星4U 1630-47 2022年爆发的观测数据，对比频率学派与贝叶斯统计方法开展光谱分析，联合约束黑洞自旋等基本参数，验证了贝叶斯推断在黑洞吸积物理研究与参数高精度测量中的价值。
2026-08-05 astro-ph.HE
Determining the spin of two stellar-mass black holes from disk reflection signatures
我们测量了两个恒星质量黑洞的无量纲自旋参数和内盘倾角。SWIFT J1753.5-0127和GRO J1655-40的自旋参数是通过模拟它们的XMM-牛顿观测中存在的强反射特征来估计的。使用一个新开发的，自洽的反射模型，其中包括黑体辐射的磁盘，以及康普顿化的效果，模糊的相对论线函数，我们推断的自旋参数SWIFT J1753.5-0127为0.76 +0.11-0.15。该系统的倾角估计为55+2-7度。对于GRO J1655-40，我们发现圆盘与轨道平面严重错位，最内侧的倾角为30+5-10度。允许倾角是一个自由参数，我们发现一个下限为0.90的自旋，这个值增加到一个最大的旋转黑洞时，倾角被设置为轨道平面的J 1655 -40。我们的技术是独立的黑洞的质量和距离，其中的不确定性是在以前的工作中的自旋不确定性的主要贡献者之一。
2009-02-10 astro-ph.HE
A re-analysis of the NuSTAR and XMM-Newton broad-band spectrum of Ser~X-1
背景：Ser X-1是一种经过充分研究的LMXB，它清楚地显示了一条宽的铁线。最近，Miller等（2103）给出了SerX-1的宽波段高质量NuSTAR数据。利用相对论模糊自洽反射模型，他们发现Rin接近1.0RISCO（相当于6 Rg），倾角小于10 °。目的：本文的目的是探讨在何种程度上的反射和连续模型的选择（以及其中的不确定性）可以影响从反射分量推断的磁盘参数的结论。为此，我们重新分析了所有可用的公共NuSTAR和XMM-Newton。Ser X-1是一个研究得很好的来源，它的光谱已经被几种仪器观察到，因此是这项研究的最佳来源之一。方法：我们使用略有不同的连续和反射模型，在文献中采用这种来源。特别是，我们适合与自洽的反射模型作为reflionx（与幂律照明连续修改与高能量截止模仿入射康普顿化光谱的形状）和rfxconv的铁线和其他反射功能。使用这些模型，我们拟合NuSTAR和XMM-牛顿光谱，得到一致的光谱结果。结果：我们的结果与Miller等人（2013）已经发现的结果一致，但不那么极端。特别地，我们发现内盘半径约为13 R_g，相对于视线的倾角约为27度。我们的结论是，虽然反射模型的选择对磁盘参数的影响很小，只要一个自洽的模型被使用，连续模型的选择可以是重要的，从反射分量的磁盘参数的精确测定。因此，宽带X射线光谱是非常可取的约束连续和磁盘参数。
2017-01-04 astro-ph.HE
The hard X-ray spectrum of NGC 5506 as seen by NuSTAR
NuSTAR观测了明亮的康普顿薄，窄线塞弗特1星系，NGC 5506，约56 ks。与过去的观测结果一致，光谱符合幂律，伽玛~1.9，远距离反射分量和窄的电离铁线。数据不需要相对论模糊的反射分量。当指数高能截止被添加到幂律，720（+130，-190）keV（90%的置信水平）的值被发现，即使考虑到系统的不确定性，我们发现一个3 sigma下限的高能截止为350 keV，最高下限的截止能量到目前为止在活动星系核中发现的NuSTAR。
2014-12-15 astro-ph.HE
Mass measurements of $^{60-63}$Ga reduce x-ray burst model uncertainties and extend the evaluated $T=1$ isobaric multiplet mass equation
我们报告精确的质量测量中子缺乏镓同位素接近质子滴线。使用TITAN多次反射飞行时间质谱仪进行的$^{60-63}$ Ga的测量提供了比$^{61}$ Ga的当前文献质量不确定度提高三倍以上的改进，并且标志着$^{60}$ Ga的第一次直接质量测量。$^{61}$ Ga质量精度的提高对天体物理学rp过程具有重要意义，因为它限制了$^{60}$ Zn等待点附近的基本反应Q值。基于单区模型的计算，我们证明了改进的质量数据对X射线爆发模型预测不确定性的影响。对$^{60}$ Ga基态质量的首次测量确定了该核素的质子束缚性质;因此，限制了质子滴线沿该同位素链的位置。包括测量质量的$^{60}$ Ga进一步使我们能够扩展评估的$T=1$同量异位多重态质量方程高达$A=60$。
2021-12-13 astro-ph.HE nucl-ex
Assessing systematic uncertainties from spectral re-analysis of Cyg X-1 with different coronal geometries
Fudan University（复旦大学）；University of Warwick（华威大学）；New Uzbekistan University（新乌兹别克斯坦大学）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）
通过比较三种日冕模型对Cyg X-1的NuSTAR和Suzaku观测进行光谱再分析，发现盘状日冕模型在统计上拟合良好，并给出更合理的物理参数（如约30°的倾角），从而量化了几何假设导致的系统不确定性。
2026-06-08 astro-ph.HE
A Comparison of Two Methods for Estimating Black Hole Spin in Active Galactic Nuclei
角动量，或自旋，是黑洞（BH）的一个基本属性，但它比质量或吸积率（对于活跃吸积系统）更难估计。近年来，高质量的X射线观测已经允许详细测量Fe K $α$发射线，其中相对论谱线展宽允许对自旋参数进行限制（X射线反射法）。另一种方法使用吸积盘模型来拟合活动星系核的连续辐射（连续拟合法，简称CF法）。虽然每种技术都有依赖于模型的不确定性，但这些都是目前可用的最佳经验工具，应该在两种技术都可以应用的系统中进行审查。对这两种方法的详细比较也是有用的，因为这两种方法都不能适用于所有活动星系核。X射线反射技术主要针对局部（z $\lesssim$ 0.1）系统，而CF方法可以应用于更高的红移，达到和超过活动星系核活动和生长的峰值。在这里，我们应用CF方法与X射线反射测量两个活动星系核。对于高质量活动星系核H1821+643和Seyfert 1 NGC 3783，我们发现了一个与X射线反射测量一致的自旋参数范围。然而，如果我们在模型中加入盘风，NGC 3783的反射方法所支持的接近最大自旋的可能性更大。这些技术的改进，再加上改进的X射线测量和更严格的BH质量约束，将允许在更大的样本AGN的这种比较，并增加我们的信心，这些自旋估计技术。
2017-01-26 astro-ph.GA astro-ph.HE
A study of the strong gravity region of the black hole in GS 1354-645
人们认为，天体物理学黑洞周围的时空度规可以用爱因斯坦引力的克尔解很好地描述。然而，这些天体的克尔性质仍然缺乏强有力的观测证据。为了验证克尔黑洞假说，我们用超越爱因斯坦引力的圆盘反射模型拟合了GS 1354-645中恒星质量黑洞的X射线谱。我们考虑形变参数为$α_{13}$和$α_{22}$的Johannsen度量.恢复了$α_{13} = α_{22} = 0$的Kerr度规。对于$α_{22} = 0$，我们测量的黑洞自旋和变形参数$α_{13}$分别为$a_* > 0.975$和$-0.34 < α_{13} < 0.16$。对于$α_{13} = 0$，我们发现$a_* > 0.975$和$-0.09 < α_{22} < 0.42$。两个相关参数的所有报告不确定度均在99%置信水平。
2018-10-01 astro-ph.HE gr-qc
Multiple accretion events as a trigger for Sgr A* activity
气体云存在于银河系中心，在那里它们围绕着超大质量黑洞运行。这些团块之间的碰撞减少了它们的角动量，因此一些团块被设置在一个暴跌的轨道上。根据目前观察到的分子云的X射线反射，可以对过去吸积事件的性质施加约束。我们讨论吸积的云的背景下，在过去的几百年中增强活动的Sgr A*。我们提出了一种方案，根据这种方案，气体云将物质带到黑洞的视界附近，其尺度小于~0.1秒差距。我们已经模拟了源的固有光度，假设多个事件发生在不同的时刻。这些事件的特点是吸积物质的数量和角动量的分布。我们参数化的离散事件序列的形式的活动，遵循粘性的演变，并计算系统的光度从随时间变化的吸积率跨越内边界。吸积团块在圆化半径附近停留，在粘性时间内扩散，随后在一定时间内为黑洞提供能量。只有当流入的粘性时间尺度非常短时，才能预期亮度的显著增强（十倍）。另一方面，如果后一个时间尺度较长，而且相当大一部分物质没有到达中心，则放射源活动的增加预计将不那么显著。在两个附加假设下得到了一个解：（i）辐射效率是爱丁顿比的递减函数;（ii）光度的粘性衰减比正则L（t）~t^{-5/3}分布稍快。我们应用我们的计划在银河系中心的G2云的情况下，获得无核气体云模型的约束。
2013-06-04 astro-ph.HE
Mapping the Contracting Corona in GS 1354-64 with Insight-HXMT and XRISM: Evolving X-ray Lags and Quenched Reflection across a Complete State Transition
South-Western Institue For Astronomy Research, Yunnan University（云南大学西南天文研究所）；Key Laboratory of Survey Science of Yunnan Province, Yunnan University（云南大学云南省测绘科学重点实验室）；Department of Astronomy, School of Physics and Astronomy, Yunnan University（云南大学物理与天文学院天文学系）；School of Physics and Astronomy, Sun Yat-Sen University（中山大学物理与天文学院）；Nicolaus Copernicus Astronomical Center, Polish Academy of Sciences（波兰科学院尼古拉·哥白尼天文中心）；Department of Physics and Electronics, Christ University（克里斯特大学物理与电子系）；Institut für Astronomie und Astrophysik, Eberhard-Karls Universität Tübingen（蒂宾根大学天文与天体物理研究所）；New York University Abu Dhabi（纽约大学阿布扎比分校）；Center for Astrophysics and Space Science (CASS), New York University Abu Dhabi（纽约大学阿布扎比分校天体物理学与空间科学中心）；Xinjiang Astronomical Observatory, Chinese Academy of Sc（中国科学院新疆天文台）
本研究利用Insight-HXMT与XRISM观测GS 1354-64的完整态跃迁，发现冕收缩、反射特征猝灭，X射线时滞与QPO频率等无显著单调相关，揭示内吸积流的湍流非均匀性。
2026-10-14 astro-ph.HE
The spin of the black hole 4U 1543-47
我们提出了一个新的分析罗西X射线定时探测器观测的2002年爆发的瞬态X射线新星4U 1543-47。我们专注于在高/软状态下的观测，并试图通过同时拟合热盘连续体和通过建模加宽的铁k壳层发射线和额外的模糊反射特征来测量黑洞的自旋。以前的工作已经发现，单独使用这些方法得到的无量纲自旋参数a* =cJ/GM ^2的值相互矛盾。我们发现，当相互结合使用时，得到的适度自旋（a*=0.43 + 0.22 - 0.31）实际上与其他两个值在误差范围内一致。我们讨论了我们的分析，系统的不确定性，这种测量的影响，并比较我们的结果与以前声称的4U 1543-47的限制。
2014-08-29 astro-ph.HE
Tests of the Kerr Hypothesis with MAXI J1803-298 Using Different RELXILL_NK Flavors
该研究利用 NuSTAR 与 NICER 对 MAXI J1803-298 的同步观测和多种 relxill_nk 模型，通过相对论反射光谱检验 Kerr 假说，对 Johannsen 参数 α13 给出迄今最严格约束。
2024-04-09 astro-ph.HE gr-qc
The Spin of Supermassive Black Holes
黑洞自旋是物理学家和天体物理学家都非常感兴趣的一个量。综述了超大质量黑洞自旋测量的现状。到目前为止，每一个强大的SMBH自旋测量使用X射线反射光谱，所以我们几乎只专注于这种技术适用于中等亮度的活动星系核（AGN）。在描述了该方法的基础和不确定性之后，我们总结了该领域的现状。在撰写本文时，XMM-牛顿、朱雀和NuSTAR的观测已经对22个SMBH给出了稳健的自旋约束。我们发现了大量的快速旋转的SMBH（无量纲自旋参数a>0.9），尽管，特别是在更高的质量（M>4* 10^7 Msun），也有一些SMBH具有中间的自旋参数。这可能是我们在质量相关的自旋分布的第一个提示，反过来，这将提供有趣的限制模型SMBH的增长。我们还讨论了最近发现的相对论性X射线混响，我们可以用它来“回声地图”的吸积盘的最里面的区域。这些混响技术的最终发展，当应用于未来的高通量X射线天文台，如LOFT，ATHENA+，和AXSIO的数据，将允许测量黑洞自旋的表征强场夏皮罗延迟。最后，我们简要讨论了其他电磁方法，已经尝试或正在开发的限制SMBH自旋。
2013-09-04 astro-ph.HE gr-qc
Inferring black hole spins and probing accretion/ejection flows in AGNs with the Athena X-ray Integral Field Unit
活动星系核（AGN）具有复杂的X射线谱，它具有多种发射和吸收特征，通常被解释为i）由紧凑的硬X射线源照射吸积盘而产生的相对论模糊反射分量，ii）由活动星系核驱动的流出物穿过我们的视线而产生的一个或多个热/电离吸收分量，以及iii）由更远的材料产生的非相对论性反射分量。因此，通过详细的模型拟合解开这些组件可以用来约束黑洞自旋，吸积流的几何形状和特性，以及流出和周围的黑洞。我们研究如何高通量高分辨率X射线光谱仪，如雅典娜X射线积分场单元（X-IFU）可以用于这一目的，使用最先进的反射模型Relxill在灯柱几何配置的状态。我们模拟了一个有代表性的样本AGN光谱，包括所有必要的模型复杂性，以及一系列的模型参数从标准到更极端的值，并认为X射线通量是已知的AGN和类星体（QSO）人口的代表。我们还提出了一种方法来估计系统误差相关的不确定性校准的X-IFU。在一个保守的设置，其中的反射分量计算自洽的Relxill模型从预先设定的几何形状和没有铁的丰度，在自旋和辐射源的高度的平均误差是<0.05和~0.2 Rg。类似地，吸收体参数的测量精度通常小于~ 5%。将模拟扩展到包括蓝移超快流出，我们表明X-IFU可以测量它们的速度，即使对于高红移物体（删节），统计误差也<1%。
2019-06-06 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.IM
Fundamental X-ray Corona Parameters of Swift/BAT AGN
虽然活动星系核（AGN）的X射线发射是常见的，但这种发射背后的详细物理机制还没有得到很好的理解。这部分是因为需要高质量的宽带光谱来精确地导出X射线发射的基本参数，例如光子指数、折叠能量和反射系数。在这里，我们提出的价值观，这些参数为33 AGN观察到的105个月的斯威夫特/BAT运动的一部分，并与协调档案XMM牛顿和NuSTAR观测。我们寻找各种日冕参数之间的相关性，除了日冕参数和物理特性，如黑洞质量和爱丁顿比之间的相关性。使用我们的经验模型，我们找到了几乎所有对象的良好拟合。我们的33个物体中有30个的折叠能量受到限制。当比较Seyfert 1 - 1.9和Seyfert 2星系时，K-S检验表明Seyfert 2活动星系核比Seyfert 1 - 1.9天体具有更低的爱丁顿比和光子指数，p值分别为$5.6 \times 10^{-5}$和$7.5 \times 10^{-3}$。我们恢复了一个已知的光子指数和反射系数之间的相关性，以及X射线鲍德温效应。最后，我们发现，包括高能量斯威夫特BAT数据显着降低了光谱参数的不确定性相比，没有BAT数据的拟合。
2021-07-09 astro-ph.GA astro-ph.HE
A retrograde spin of the black hole in MAXI J1659--152
我们提出了银河系黑洞双星MAXI J1659- 152的光谱分析的结果，在爆发的上升阶段，持续了约65天，从2010年9月25日开始。通过蒙特卡罗模拟验证的宽Fe线的存在，以及利用XMM-牛顿/EPIC-pn和RXTE/PCA的组合光谱能力覆盖宽能带，使我们能够使用反射光谱和连续拟合方法的组合来估计黑洞的自旋。我们探讨了目前黑洞质量，倾角，距离以及吸积率的不确定性所允许的整个参数范围。我们表明，约95%的参数空间和非常合理的上限质量吸积率，自旋的黑洞必须是负的。这是第一次在银河系黑洞双星中明确检测到负自旋。
2020-01-19 astro-ph.HE
A Revised Spin of the Black Hole in GRS 1716-249 with a New Distance
本文利用Insight-HXMT和NuSTAR同步观测，采用最新6.9 kpc距离参数对GRS 1716-249进行光谱拟合，发现其黑洞自旋为中等水平，修正了此前因距离低估导致的高自旋结论。
2024-09-18 astro-ph.HE
The Effects of Complex Accretion Disk Geometry on Broadened Iron K$α$ Lines
University of California, Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）；Stanford University（斯坦福大学）；Kavli Institute for Particle Astrophysics & Cosmology (KIPAC), Stanford University（斯坦福大学卡弗里粒子天体物理与宇宙学研究所）；The Ohio State University（俄亥俄州立大学）
通过广义相对论射线追踪模拟，研究吸积盘几何（如厚度、翘曲）对铁Kα线的影响，发现使用薄盘模型会低估黑洞自旋、日冕高度和倾角。
2026-06-08 astro-ph.HE
A Full Characterisation of the Supermassive Black Hole in IRAS 09149-6206
我们介绍了2018年使用$XMM$ - $Newton$，$NuSTAR$和$Swift$拍摄的I型塞弗特星系IRAS 09149-6206的新宽带X射线观测。这个来源是非常复杂的，显示了一个经典的“温暖”X射线吸收体，来自高度电离铁的额外吸收，来自最内层吸积盘的强烈相对论反射以及更遥远物质的进一步再加工。通过结合X射线计时和光谱学，我们已经能够完全确定这个系统中的超大质量黑洞，第一次限制了它的质量和自旋。质量主要由功率谱中所见的断裂频率上的X射线定时约束确定，并且被发现是$\log[M_{\rm{BH}}/M_{\odot}] = 8.0 \pm 0.6$（1 $σ$不确定度）。这与之前基于H $α$和H $β$谱线宽度的估计非常一致，这意味着IRAS 09149-6206的辐射亮度接近（但仍低于）其爱丁顿光度。通过对相对论反射的详细建模，自旋被限制，并且被发现是$a^* = 0.94^{+0.02}_{-0.07}$（90%置信度），将IRAS 09149-6206添加到越来越多的无线电安静活动星系核名单中，这些活动星系核拥有快速旋转的黑洞。各种吸收成分的流出速度都相对适中（$v_{\rm{out}} \lesssim 0.03c$），这意味着它们不太可能驱动显著的星系尺度活动星系核反馈。
2020-09-22 astro-ph.GA astro-ph.HE
Long XMM observation of the Narrow-Line Seyfert 1 galaxy IRAS13224-3809: rapid variability, high spin and a soft lag
给出了窄线塞弗特1星系IRAS 13224 -3809的500 ks长XMM-牛顿观测结果。源在时间尺度上快速变化，可达几百秒。光谱显示出强烈的宽Fe-K和L的发射功能，这被解释为产生的反射从内部的吸积盘周围的一个快速旋转的黑洞。假设反射通量的发射率为幂律，最内层半径对应于最内层稳定圆轨道，则测量到黑洞自旋为0.988，统计精度优于1%。100秒的软X射线延迟证实了这一情况。幂律连续源的大部分位于2-3个引力半径的半径处。
2012-08-29 astro-ph.HE
Constraints on the Chemical Enrichment History of the Perseus Cluster of Galaxies from High-Resolution X-ray Spectroscopy
使用2千电子伏以上的$Hitomi$卫星和较低能量的$XMM$ - $Newton$反射光栅光谱仪，对英仙座星系团核心进行了高分辨率光谱分析，提供了O、Ne、Mg、Si、S、Ar、Ca、Cr、Mn、Fe和Ni丰度的可靠限制。考虑到所有已知的系统不确定度，Ar/Fe，Ca/Fe和Ni/Fe比的测定具有小于10%的显著精度，而Si/Fe，S/Fe和Cr/Fe的约束在15%的水平，Mn/Fe的测量具有20%的不确定度。使用$XMM$ - $Newton$和$Suzaku$的存档CCD光谱测定化学组成的平均偏差通常在15- 40%的范围内。一个简单的模型，其中英仙座星团核心和原太阳星云的富集模式是相同的，给出了一个令人惊讶的好描述的高分辨率X射线光谱的结果，与$χ^2=10.7$为10 d.o.f.然而，这种模式是具有挑战性的再现与现有的超新星核合成计算的线性组合，特别是考虑到精确测量的中间$α$ -元素使$Hitomi$。我们详细讨论了各种超新星祖先模型和爆炸机制之间的简并性，以及这些理论模型中存在的不确定性。我们认为，包括中微子物理的核心坍缩超新星产额计算可能会改善协议与观测到的模式$α$元素在英仙座星系团的核心。我们的研究结果提供了一个补充基准测试未来的核合成计算需要了解化学元素的起源。
2018-11-28 astro-ph.HE
A Systematic View of Ten New Black Hole Spins
NuSTAR的发射和越来越多的通过引力波（GW）观测发现的二元黑洞（BBH）合并，以指数方式推进了我们对黑洞的理解。尽管由于其质量和角动量的充分描述而变得简单，但黑洞仍然是探索宇宙中最极端环境的神秘实验室。虽然最近十年取得了重大进展，但黑洞中自旋的分布尚未被理解。在这项工作中，我们提供了一个系统的分析，所有已知的黑洞在X射线双星系统（XB），以前已被观察到的NuSTAR，但尚未有一个自旋测量使用的“相对论反射”的方法从该数据获得。通过查看这些来源的所有可用档案NuSTAR数据，我们测量了十个新的黑洞自旋：IGR J17454-2919 - $a=0.97^{+0.03}_{-0.17}$ ; GRS 1758-258 -$a=0.991^{+0.007}_{-0.019}$ ; MAXI J1727-203 - $a=0.986^{+0.012}_{-0.159}$ ; MAXI J 0637 -430 -$a=0.97\pm0.02$ ; Swift J1753.5-0127 - $a=0.997^{+0.001}_{-0.003}$ ; V4641 Sgr -- $a=0.86^{+0.04}_{-0.06}$ ; 4U 1543-47 -- $a=0.98^{+0.01}_{-0.02}$ ; 4U 1957+11 -- $a=0.95^{+0.02}_{-0.04}$ ; …
2022-10-05 astro-ph.HE
Constraining the fraction of Compton-thick AGN in the Universe by modelling the diffuse X-ray background spectrum
本文从漫射X射线背景（XRB）谱的模拟出发，研究了康普顿厚度（CT）活动星系核在宇宙中所占比例的约束条件。我们提出了一个模型的XRB的合成，作为输入的活动星系核X射线光谱库所产生的蒙特卡罗模拟所描述的Reynman和Nandra。这对于解释致密介质中X射线光子的康普顿散射以及该过程对被遮蔽活动星系核光谱的影响至关重要。我们确定了少量的输入参数的XRB合成代码封装在重建的XRB频谱的不确定性的最低水平。这些参数是活动星系核的本征X射线谱的幂律指数和高能截止值、活动星系核谱中反射分量的能级以及CT活动星系核在宇宙中的比例。然后，我们映射的空间允许这些参数的体积由目前的观测范围在3-100千电子伏的XRB光谱。CT活动星系核的分数是最不受约束的参数之一。对于5- 50%范围内的CT分数，可以在68%置信水平下获得与XRB光谱的统计学上可接受的拟合。这是因为输入参数之间的退化XRB合成代码和活动星系核光谱（如反射）的建模中的不确定性。最有希望限制宇宙中CT活动星系核比例的途径是通过在高能（> 10 keV）巡天中直接探测这些源。结果表明，在SWIFT/BAT调查中发现的CT源的观测分数，限制了CT活动星系核的本征分数，至少在低红移，10-20%（68%的置信水平）。我们还对当前和未来的X射线任务有望发现的CT源的数量密度进行了预测。测试这些预测将限制作为红移函数的CT AGN的本征分数。
2012-09-24 astro-ph.CO astro-ph.HE
X-ray spectral modelling of the AGN obscuring region in the CDFS: Bayesian model selection and catalogue
活动星系核具有复杂的X射线光谱，这取决于吸积SMBH的性质（例如质量、吸积率）和其附近的遮蔽物质（“环面”）的分布。然而，活动星系核的X射线谱通常采用简单甚至非物理的模型来描述。特别是在空白场巡天的情况下，这将对活动星系核光度函数的确定、宇宙吸积历史的推断以及我们对活动星系核与其宿主星系之间关系的理解产生影响。我们开发了一个贝叶斯框架模型比较和参数估计的X射线光谱。我们考虑到与X射线数据和光度红移的不确定性。我们还演示了如何贝叶斯模型比较可以用来选择10个不同的物理动机的X射线光谱模型，提供了一个更好的代表性的意见。尽管使用低计数光谱，我们的方法是能够得出强有力的推论的几何形状的环面。对于4 Ms钱德拉深场南场中的350 AGN样本，我们的分析确定了代表观测到的X射线光谱多样性所需的四个分量：（节略）。更简单的模型被排除了决定性的证据，有利于一个几何扩展的结构与显着的康普顿散射。关于模糊器的几何形状，有强有力的证据反对完全封闭或完全开放的环形几何形状，赞成中间的情况。数据所需的额外康普顿反射超过了环形几何模型所预测的，这可能是环形中密度梯度的标志，或者是吸积盘的反射。最后，我们发布了一个目录的估计参数，如吸积光度在2-10千电子伏波段和列密度，$N_{H}$，模糊。
2014-01-31 astro-ph.CO astro-ph.HE
The Spin of the Black Hole Microquasar XTE J1550-564 via the Continuum-Fitting and Fe-Line Methods
我们以两种方式测量XTE J1550-564的自旋：通过模拟吸积盘的热连续谱，并独立地通过模拟反射荧光Fe-K线的宽红翼。我们发现，使用这两种领先的方法进行独立的自旋测量是彼此一致的。对于连续拟合分析，我们使用由几十个RXTE光谱组成的数据样本，并且对于Fe-K分析，我们使用来自单个时期的一对ASCA光谱。我们使用连续拟合方法估计的黑洞主自旋为-0.11 < a* < 0.71（90%置信度），最有可能的自旋为a* = 0.34。在获得这一结果时，我们已经深入地研究了自旋值对大范围的模型相关系统误差和观测误差的依赖性;我们的精度受到系统距离和轨道倾角不确定性的限制。对于Fe线方法，我们对自旋的估计是a* = 0.55（+0.15，-0.22）。结合这些结果，我们得出结论，这个黑洞的自旋是中等的，a* = 0.49（+0.13，-0.20），这表明这个微类星体的喷流主要是由它的吸积盘驱动的，而不是由黑洞的自旋能量驱动的。
2010-10-13 astro-ph.HE
The role of complex ionized absorber in the soft X-ray spectra of Intermediate Polars
在磁激变变星中，X射线辐射来源于白矮星表面激波加热后的多温等离子体。这些X射线被激波前区域内吸收体的复杂分布所改变。在这些mCV的软X射线光谱中存在光电离线和暖吸收体特征，表明这些吸收体是电离的。我们开发了电离复合吸收体模型zxipab，它是由一个幂律分布的电离吸收体在预激波流。使用离子化吸收体模型zxipab以及冷却流模型和反射分量，我们模拟了两个IP的宽带Chandra/HETG和NuSTAR光谱：NY Lup和V1223 Sgr。我们发现，这个模型很好地描述了许多的H和He从中等Z元素，这是由碰撞激发等离子体产生的发射线。然而，该模型未能解释一些来自中等Z元素的类He三重态，这指向其光电离起源。我们没有找到一个令人信服的证据，黑体组件来模拟软过剩的钱德拉/HETG光谱的残差中看到的，这可能是由于估计的不确定性，这些来源的星际吸收使用钱德拉/HETG数据和/或多余的通量在一些光电离的发射线不占冷却流模型。我们描述了这个模型的影响相对于在这两个IP的预冲击区域的几何形状。
2021-07-12 astro-ph.HE
Constraining Spin and Inclination Angle of XTE J2012+381 using AstroSat and NICER
Indian Institute of Technology Kanpur（坎普尔印度理工学院）；Inter-University Center for Astronomy and Astrophysics（大学间天文学与天体物理学中心）；Banasthali Vidyapith（巴纳斯哈利维迪亚皮斯大学）；Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所）
通过NICER和AstroSat数据分析XTE J2012+381的X射线二元星在2022次爆发期间的光谱，发现反射康普顿化模型最佳拟合，自转参数普遍处于高自转范围，倾角在50°-65°之间稳定。
2026-03-16 astro-ph.HE
The population of NuSTAR Black Hole X-ray Binaries
本研究扩展NuSTAR存档黑洞X射线双星分析，探究自旋与系统性质、拟合参数的关联，给出自旋分布的β分布拟合，发布完整数据集以推动后续研究。
2025-09-03 astro-ph.HE
Machine learning application to detect light echoes around black holes
X射线反射已成为探测黑洞附近盘冠几何结构的有力工具。在这里，我们开发了机器学习（ML）模型来提取活动星系核功率谱密度（PSD）中的X射线混响特征。该机器使用模拟PSD进行训练，PSD的形式是用相对论回波特征编码的简单幂律。字典学习和稀疏编码算法用于PSD重建，通过将噪声PSD转换为具有代表性的稀疏版本。然后，利用支持向量机从包含声源高度信息的重构PSD中提取可解释的混响特征。结果表明，该方法对震源高度的预测精度确实很高，只有当$h$ > 15 $r_g$时才会出现误判。当测试PSD具有弯曲幂律形状时，这对机器来说是全新的，精度仍然很高。因此，ML模型不需要预先确定PSD的固有形状。通过关注在真实活动星系核数据中观察到的PSD参数空间，即使使用包含低至总通量10%的反射通量的能带中的PSD，也可以100%准确度确定$h \leq$ 10 $r_g$的分类。对于$h$ > 10 $r_g$，如果错误分类，则数据将具有$Δh$ ~ 2-4 $r_g$的小不确定性。这项工作表明，作为概念证明，ML技术可以在X射线混响分析中形成新的方法方向。
2021-07-19 astro-ph.HE astro-ph.IM
Direct Measurement of the X-ray Time-Delay Transfer Function in Active Galactic Nuclei
利用窄线Seyfert I星系Ark 564的XMM-Newton新数据和1H 0707 -495和NGC 4051的现有数据，研究了活动星系核（AGN）附近硬、软X射线光子观测时滞的来源。这些活动星系核具有高度可变的X射线光变曲线，其中包含频繁的高发射峰。从时间序列直接测量峰的平均光变曲线，并且表明（i）峰在测量不确定度内在所有X射线能量下同时发生，并且（ii）在硬X射线能量下存在大量过量发射的尾部，其相对于主峰的时间延迟，并且在Ark 564中特别突出。观测（i）排除了观测到的滞后是由康普顿化时间延迟引起的，并且不利于吸积盘上传播涨落的简单模型。观测结果（ii）与距离主X射线源几千光秒的物质的康普顿散射混响所引起的时间滞后是一致的。峰值光变曲线的功率谱密度和随频率变化的相位滞后与全时间序列一致。有证据表明，在方舟564时间序列的傅立叶和峰值分析的非平稳性。在Ark 564中观察到的尖锐的“负”滞后（硬光子能量的变化导致软光子能量）似乎是由硬带传递函数的形状产生的，而不是由X射线的软带反射引起的。这些结果加强了X射线混响在I型活动星系核中存在的证据，这就要求这些活动星系核在几十或几百个引力半径的范围内受到核周物质散射的显著影响。
2012-10-01 astro-ph.HE
Precision mass measurements around ${}^{84}$Mo rule out ZrNb cycle formation in the rapid proton-capture process at type I X-ray bursts
通过精密质量测量排除了 I 型 X 射线暴中 $rp$ 过程在 $^{84}$Mo 附近形成 ZrNb 循环的可能性，并提高了核灰烬成分预测精度。
2025-06-19 astro-ph.HE nucl-ex nucl-th
Reconstructing AGN X-ray spectral parameter distributions with Bayesian methods I: Spectral analysis
活动星系核（AGN）的X射线谱由几种不同的发射和吸收成分组成，通常需要根据具体情况选择模型进行人工拟合。然而，对于具有大量源的调查来说，这变得非常困难。此外，当信噪比（S/N）较低时，有一种倾向，即采用过于简单的模型，使参数产生偏差，并使其不确定性不切实际。我们开发了一种贝叶斯方法自动拟合XMM牛顿活动星系核X射线光谱与一致的和物理动机的模型，包括所有的光谱成分，即使数据质量低。经验模型用于非X射线背景。对光子指数（Gamma）和氢柱密度（N_H）应用无信息先验，而从深层调查获得的信息先验用于边缘化其余参数。我们测试了这种方法使用一个逼真的模拟样本的5000光谱再现典型的人口属性。光谱参数是从先验随机抽取的，同时考虑到光度函数。在低信噪比条件下，对N_H、Gamma和L_X等参数得到了有意义的后验概率密度分布，但在这种情况下，我们无法约束反射和软过剩等二次分量的参数。作为比较，一个最大似然方法与模型选择之间的六个模型的不同复杂性也适用于这个样本。我们发现，在大多数情况下，γ的测量明显失败，当源未被吸收时（NH < 10^22 cm-2），NH的测量也失败。结果很难被用来重建的光谱参数的父分布，而我们的贝叶斯方法提供了有意义的多维后验，将在随后的论文中使用，以推断人口。（节略）
2022-09-28 astro-ph.GA astro-ph.HE
Systematically Revisiting All NuSTAR Spins of Black Holes in X-Ray Binaries
本文系统分析了24个X射线双星源的189次NuSTAR观测，获得36个均匀黑洞自旋测量样本，发现绝大多数黑洞具有高自旋（约86%满足a≥0.95），并纠正了先前部分低自旋报告，同时探讨了盘风对倾角测量的影响。
2024-06-27 astro-ph.HE
