Evolution of binary black holes in AGN accretion discs: Disc-binary interaction and gravitational wave emission
双黑洞合并是LIGO/Virgo探测到的引力波事件的主要来源。嵌入活动星系核（AGN）吸积盘中的二元黑洞是这种GW事件的可能候选者。结合盘-双星相互作用的演化方程和GW螺旋，我们发展了一个理想化的分析模型，用于分析活动星系核吸积盘中BBH的轨道演化。我们调查耦合的“光盘+GW”驱动的BBHs从光盘驱动的制度过渡到GW驱动的制度，在小的分离轨道分离的演变。在这个演化通道中，BBH合并被加速的轨道衰变和轨道偏心率增长的组合在光盘为主的政权。我们提供了一个量化的合并时间尺度$τ_\text{merger}$，并分析其依赖于吸积盘和二进制轨道参数。通过计算的GW频率的函数的轨道偏心率的演变，我们预测，大多数双星活动星系核盘应具有显着的剩余偏心率（$e \sim 0.01-0.1$），潜在的LISA检测。我们进一步讨论了这种特殊的BBH在AGN通道的二元演化路径的框架内的潜力和警告。
2020-06-12 astro-ph.GA astro-ph.HE
Eccentric Accretion Disks in Active Galactic Nuclei
Shanghai Astronomical Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海天文台）
研究揭示了超大质量黑洞周围偏心吸积流产生的偏心级联现象，解释了活动星系核的多波段辐射和变化，提出偏心吸积盘作为统一BLR和X射线冠的模型。
2026-03-30 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Eccentric Mergers of Intermediate-Mass Black Holes from Evection Resonances in AGN Disks
本文应用非线性共振俘获理论研究了一个黑洞双星（BHB）嵌入活动星系核（AGN）吸积盘中并围绕一个超大质量黑洞（SMBH）运动的问题。如果成功的话，共振捕获可以触发BHB偏心率的急剧增长，对BHB合并的时间尺度以及这种偏心合并的引力波（GW）签名产生重要影响。当SMBH（“外双星”）的轨道周期和BHB（“内双星”）的拱点进动处于1：1的比例时，可能会发生共振捕获。这种效应类似于早期日-地-月系统中的月球偏移共振现象，区别在于，在目前的情况下，BHB拱点进动是由于广义相对论，而不是旋转引起的扭曲。然而，与月球逃逸的情况相反，内双星经历由GW发射驱动的轨道衰减，而不是由潮汐耗散驱动的轨道膨胀。这种区别从根本上改变了三体动力学，禁止共振捕获，并限制偏心率的增长。然而，如果BHB迁移通过的气态活动星系盘，在外部的二元的变化可以抵消的抑制效果的BHB衰变，允许偏转共振捕获和偏心BHB合并的生产。我们计算共振捕获的可能性假设一个不可知的参数分布的三个机构参与和AGN磁盘的属性。我们发现，中等质量比的BHB（涉及一个中等质量的黑洞和一个恒星质量的黑洞）是最有可能被捕获到的逃逸共振，从而进行偏心合并。我们还计算GW签名的这些合并，表明他们可以进入LISA带，而偏心。
2022-04-12 astro-ph.HE gr-qc
Tidal Disruption Events from three-body scatterings and eccentricity pumping in the disks of Active Galactic Nuclei
本研究通过SpaceHub模拟三体相互作用，计算了活动星系核（AGN）中潮汐瓦解事件（TDEs）与μTDEs的发生率，指出前者在AGN早期更频繁、后者贯穿其生命周期，相关探测可约束AGN盘内天体族群。
2024-05-23 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Hydrodynamical Evolution of Black-Hole Binaries Embedded in AGN Discs
LIGO/VIRGO在引力波中探测到的活动星系核盘中的恒星质量双黑洞可能是黑洞合并的前身。为了更好地了解BBH与盘气体相互作用的流体动力学演化，我们进行了一套高分辨率的2D模拟的二进制本地盘（剪切盒）模型，考虑各种二进制质量比，偏心率和背景盘属性。我们使用$γ$定律状态方程，并采用一个强大的后处理处理，以评估质量吸积率，扭矩和能量转移率的二进制，以确定其长期的轨道演化。我们发现，圆形可比质量双星合同，轨道衰变率的几倍的质量倍增率。偏心双星总是经历偏心阻尼。具有较高偏心率或较小质量比的顺行双星通常有较慢的轨道衰变率，在某些极端情况下会出现轨道膨胀。平均的双星质量吸积率取决于吸积体的物理尺寸。的吸积流是高度可变的，占主导地位的变异频率是明显的二进制轨道频率（在旋转框架围绕中央大规模BH）的圆形双星，但逐渐转移到径向周转频率作为二进制偏心率的增加。我们的研究结果表明，嵌入活动星系核盘的BBH的动力学是完全不同的孤立的双星在自己的环双星盘。此外，我们的研究结果表明，硬化的时间尺度的二进制文件是远远短于他们的迁移时间尺度的光盘，所有合理的二进制和光盘参数。
2022-09-07 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Quiescent and active galactic nuclei as factories of merging compact objects in the era of gravitational-wave astronomy
银河系核心拥有一个中央超大质量黑洞（SMBH），可能被一个致密的核团（NC）包围，代表了极端的环境，其中包含许多物理过程的复杂相互作用，这些物理过程独特地影响恒星的形成，演化和动力学。黑洞（BH）和中子星（NS）合并发出的引力波（GW）的发现，汇集了大量的工作，集中在理解紧凑物体双星（COB）如何配对和合并在一起。在这里，我们回顾从理论的角度来看，不同的机制如何同意的形成，演化和合并的COB周围的静止SMBH和活动星系核（AGN），总结当前和未来（GW）的检测的主要预测，并概述了可能的功能，可以清楚地标记一个星系核的起源。
2023-02-27 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
In the grip of the disk: dragging the companion through an AGN
Niels Bohr Institute（尼尔斯·玻尔研究所）；CENTRA, Departamento de Física, Instituto Superior Técnico – IST, Universidade de Lisboa – UL（里斯本大学高级技术学院物理系中心天体物理学研究）
研究探讨了AGN盘中捕获的双星系统在接近合并前的演化，发现重复相互作用会减小轨道倾角和半长轴，而偏心率呈现复杂变化，最终系统趋于圆化，且某些高偏心率轨道可快速转为同步旋转。
2026-03-24 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Perturbing AGN Accretion Disks with Stars and Moderately Massive Black Holes: Implications for Changing-Look AGN and Quasi-Periodic Eruptions
该模型提出轨道伴星扰动AGN吸积盘激发螺旋波导致吸积爆发，解释变脸AGN需高偏心中等质量黑洞，而准周期爆发则源于高偏心恒星近心点经过。
2025-06-24 astro-ph.GA astro-ph.HE
Binary black hole mergers in AGN accretion discs: gravitational wave rate density estimates
到目前为止，LIGO/Virgo探测到的大多数引力波（GW）事件都起源于双黑洞（BBH）合并。在不同的双星演化路径中，活动星系核吸积盘中的BBH合并是GW探测的一个可能来源。我们考虑一个理想化的分析模型的BBH嵌入在AGN吸积盘的轨道演化。在这个框架中，盘-双星相互作用增加了轨道偏心率，降低了轨道分离，驱动BBH进入GW发射最终导致合并的状态。我们计算由此产生的GW合并率密度从这个通道的基础上合并的时间尺度的人口径向分布的活动星系核吸积盘内的BBH的加权平均。预测的合并率大致在$\mathcal{R} \sim (0.002 - 18) \, \mathrm{Gpc^{-3} yr^{-1}}$范围内。我们分析的合并率密度的吸积盘和二进制轨道参数的依赖关系，强调轨道偏心率的重要作用。我们讨论了天体物理学的影响，这一特定的BBH在AGN形成通道在更广泛的背景下的二进制演化的情况。
2020-05-10 astro-ph.GA astro-ph.HE
Enhanced Blackhole mergers in AGN discs due to Precession induced resonances
本文研究AGN盘中IMBH–SBH双星的进动诱导共振，解析推导共振位置、宽度、天平动时标及最大偏心率，揭示缓慢迁移捕获可将偏心率激发至0.9并促进黑洞并合。
2023-08-16 astro-ph.HE
The Multiple Paths to Merger of Unequal-Mass Black Hole Binaries in the Disks of Active Galactic Nuclei
本文系统研究AGN盘内不等质量黑洞双星早期轨道演化，揭示顺行与逆行双星在旋近速率、偏心率演化和质量比变化上的显著差异，为未来引力波观测提供理论依据。
2025-05-08 astro-ph.GA astro-ph.HE
Gas dynamical friction as a binary formation mechanism in AGN discs
该研究通过三体积分模拟探究气体动力学摩擦对活动星系核盘中恒星质量黑洞运动的影响，发现其可促进近开普勒双星形成，明确了俘获参数范围及双星特性随碰撞参数的变化趋势，表明该机制普遍且能形成多样双星。
2023-07-14 astro-ph.HE
Turbulent drag on stellar mass black holes embedded in disks of active galactic nuclei
研究AGN盘湍流对恒星质量黑洞轨道动力学的影响，提出半解析框架，发现湍流阻碍轨道圆化与对齐，对黑洞合并率预测具有重要意义。
2025-11-02 astro-ph.GA astro-ph.HE
Inferring the stochastic gravitational-wave background from eccentric stellar-mass binary black holes with spaceborne detectors
Henan Normal University（河南师范大学）；Sun Yat-sen University (Zhuhai Campus)（中山大学（珠海校区））
采用贝叶斯框架评估空间探测器对偏心恒星质量双黑洞随机引力波背景的探测能力与区分特征，发现来自孤立和球状星团通道的背景可被探测但谱退化，而活跃星系核通道的高偏心背景具有谱转折特征可被区分。
2026-06-03 astro-ph.HE gr-qc
Tidal Peeling Events: low-eccentricity tidal disruption of a star by a stellar-mass black hole
恒星质量的黑洞（BH）和恒星之间的近距离相遇经常发生在密集的星团和活动星系核（AGN）的圆盘中。最近的研究表明，在高度偏心的近距离相遇中，恒星可能会被BH（微潮汐破坏事件，或微TDE）潮汐破坏，导致快速的质量吸积和可能明亮的电磁特征。在这里，我们考虑的情况下，恒星可能会接近恒星质量BH在一个渐进的，近圆形的inspiral，在一个circum-binary气体盘或在一个星团的三体相互作用的动力学摩擦的影响下。我们使用光滑粒子流体动力学代码PHANTOM对这种情况进行流体动力学模拟。我们发现恒星的质量被黑洞慢慢地剥离。我们称这种逐渐的潮汐破坏为“潮汐剥离事件”或TPE。根据初始距离和偏心的遭遇，TPE可能会表现出显着的吸积率和轨道演化不同于那些典型的（偏心）micro-TDE。
2023-03-22 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-th
"Spoon-feeding" an AGN
当一颗恒星太靠近一个巨大的黑洞时，就会发生潮汐破裂事件（TDEs）。如果恒星的轨道刚好在潮汐半径之外，则会发生一个不那么戏剧性的事件，导致质量的轻微剥离。因此，如果一颗恒星在这些束缚偏心轨道中的一个轨道上围绕中心黑洞运行，那么在每个轨道周期都会发生较弱的爆发。由于五个雨燕观测，我们观察到最近的耀斑（92 Mpc）星系IC 3599，其中可能的TDE已经在1990年12月在Rosat全天巡天期间观察到。通过光变曲线模型和光谱拟合，我们将所有这些事件解释为一颗恒星进入9.5年高偏心率束缚轨道的非破坏性潮汐剥离。这是第一个周期性部分潮汐扰动的例子，可能是对中心黑洞的一勺喂养。
2015-02-27 astro-ph.HE
Hydrodynamical Simulations of Black-Hole Binary Formation in AGN Disks
我们利用一系列的全球二维流体动力学模拟研究了活动星系核盘中两个单黑洞的近距离碰撞。我们发现，当盘密度足够高时，它们的外圆单盘碰撞可以形成束缚BH双星。我们的分析表明，在BH对通过他们的相对轨迹的近心点，气体碰撞后阻力可能会减慢BH，可能迫使两个BH保持紧密结合。一个由近距离相遇形成的双星可以有一个紧凑的半长轴，大的离心率和逆行的轨道角动量。我们提供了一个拟合公式，可以准确地预测一个亲密的遭遇是否可以形成一个基于气体质量和入射能量的遭遇双星。这个拟合公式可以很容易地应用于其他长期模拟活动星系核盘中黑洞的动力学演化。
2022-11-18 astro-ph.GA astro-ph.HE
Hot Circumsingle Disks Drive Binary Black Hole Mergers in Active Galactic Nucleus Disks
活动星系核（AGN）周围的星系盘中的分级合并可能会产生二元黑洞（BBH）合并，特别是那些在对不稳定间隙中具有组分质量的黑洞。虽然嵌入BBH与活动星系核盘的相互作用通常被认为是促进合并，但最近的高分辨率流体动力学模拟挑战了这一假设。然而，这些模拟通常对气体热力学进行了简化处理。在这项工作中，我们模型的嵌入式BBH与一个简单的模型，保持一个增强的温度分布在每个二进制组件的各种反馈的可能后果。我们发现，当每个BH周围的minidisks变得比背景热的三倍，BBH轨道演化开关从膨胀到收缩。通过分析引力力矩的分布，我们发现这种方向的变化是由微盘螺旋的减弱及其对双星的正力矩驱动的。我们的研究结果突出了热力学在BBH周围的重要作用及其对轨道演化的影响，表明活动星系核盘可能是BBH合并的有效工厂。
2022-03-31 astro-ph.GA astro-ph.HE
Multi-band light curves from eccentric accreting supermassive black hole binaries
我们使用长期运行，高分辨率的流体动力学模拟计算多波长光变曲线（LC）从周围的吸积等质量超大质量黑洞（BH）的二进制文件的热盘发射，重点揭示二进制偏心率。LC通过用绝热状态方程、局部黑体冷却处方和近似辐射压力影响的修正来模拟磁盘热力学而获得。我们发现，调制的轨道时间尺度上的多带LC通常是同相的（内$\sim\,$ 2%的一个双轨道周期），但它们包含脉冲子结构在时域中，不一定反映在BH吸积率$\dot M$。因此，我们预测，双星托管活动星系核将表现出高度相关的，同相的，周期性的亮度调制在其低能量磁盘的排放。然而，这些调制在多波长观测活动的可检测性可能会受到严重影响，因为观察到的活动星系核的随机变化通常具有比我们提出的信号更高的幅度。在许多双星周期的时间基线上的观测可能会使信号更加突出，但这需要仔细分析。如果喷流发射是由$\dot{M}$预测，那么我们预测一个较弱的相关性与低能量盘发射由于不同的亚峰结构。对于我们探索的二进制参数，我们表明，由于流体动力学的LC变异可能占主导地位的多普勒增亮与磁盘马赫数$\lesssim 20$的所有等质量的二进制文件。偏心率的一个有希望的特征是弱的或不存在的“块”周期性。我们发现，一个显着的滞后之间存在的$\dot{M}$和低能量盘发射的圆形双星，但他们是在偏心双星，这可能解释了一些“孤儿”耀变体耀斑没有$γ$射线对应。
2022-10-17 astro-ph.HE
The Evolution of Inclined Binary Black Holes in the Disks of Active Galactic Nuclei
本文首次通过三维高分辨率局部剪切盒流体力学模拟，研究AGN盘内不同倾角双黑洞的演化，发现逆行双星收缩更快且会被驱动至共面，并穿越可激发大偏心率的倾角区间，从而可能促进并合。
2023-10-30 astro-ph.GA astro-ph.HE
Hydrodynamical Evolution of Black-Hole Binaries Embedded in AGN Discs: III. The Effects of Viscosity
本文通过二维粘性流体模拟研究AGN盘中双黑洞轨道演化，发现粘性提高吸积率并改变力矩与角动量传递，影响顺行与逆行双星的硬化、衰减和偏心率阻尼，揭示该过程的多因素复杂性。
2024-01-12 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Hubble Constant Measurement with GW190521 as an Eccentric Black Hole Merger
引力波观测可以用来精确测量哈勃常数$H_0$，并有助于理解目前Ia型超新星和宇宙微波背景之间的差异。中子星合并主要用于这一目的，因为它们的电磁辐射可以用来大大减少测量的不确定性。在这里，我们估计$H_0$使用最近观察到的黑洞合并GW190521和它的候选电磁对应物发现ZTF使用一个高度偏心的解释GW190521的属性。我们发现，重建的距离GW190521和红移的候选宿主星系是更符合标准的宇宙学为我们的偏心模型比，如果我们重建的源参数假设没有偏心。结合中子星合并的结果，我们得到了GW 190521的$H_0=88.6^{+17.1}_{-34.3}$ \，km\，s $^{-1}$ Mpc $^{-1}$和$H_0=73.4^{+6.9}_{-10.7}$ \，km\，s $^{-1}$ Mpc $^{-1}$.我们的研究结果表明，未来的$H_0$计算使用黑洞合并将需要考虑可能的偏心率。在极端情况下，活动星系核盘中双星的轨道速度可以代表一个显著的系统不确定性。
2020-09-29 astro-ph.HE
Constraining the LIGO/Virgo AGN channel with black hole spins
本文提出活动星系核盘中偏心顺行并合后轨道可降低黑洞自旋，解释 LIGO/Virgo 低自旋观测，并以面内自旋比例检验层级并合与核星团相互作用。
2023-09-26 astro-ph.GA astro-ph.HE
Gravitational wave mergers of accreting binary black holes in AGN discs
该研究建立AGN圆盘中吸积双黑洞的解析模型，揭示圆盘纵横比决定轨道扩张或收缩，并量化并合时间与引力波事件率。
2024-12-02 astro-ph.GA astro-ph.HE
Formation and Evolution of Compact Object Binaries in AGN Disks
LIGO/VIRGO发现的引力波（GW）事件的天体物理起源仍然是一个悬而未决的难题。在活动星系核（AGN）中，致密天体双星形成、演化，并与致密星团和气体盘相互作用。一个重要的问题是二进制文件是否以及如何在这些环境中合并。为了解决这个问题，我们已经进行了一维的$N$体模拟结合半解析模型，其中包括形成，中断，和二进制自洽的演变。我们指出双星可以通过气体介质中的动能耗散在单-单相互作用中形成。这种"气体捕获“的双星形成通道对气体驱动的合并贡献了$97\,\%$，即使没有预先存在的双星，也会导致活动星系核盘中的高合并率。我们发现合并率在$\sim 0.02-60\,\mathrm{Gpc^{-3}yr^{-1}}$范围内。结果是不敏感的气体硬化过程的假设：我们发现，一旦它们形成，二进制合并有效地通过二进制单相互作用，即使这些气体过程被忽略。我们发现每个黑洞的平均合并数为$0.4$，在3000万年内重复合并的概率为$\sim 0.21-0.45$。高BH群众由于重复合并，高偏心率，和一个显着的多普勒漂移的GWs是有前途的签名，区分这种合并渠道从其他。此外，我们发现，气体捕获二进制复制的银河系中心的LMXB的分布，包括外截止在$\sim1$ pc由于迁移和硬化之间的竞争气体扭矩。
2020-05-30 astro-ph.GA astro-ph.HE
Simulation of Binary-Single Interactions in AGN Disks II: Merger Probability of Binary Black Holes during Chaotic Triple Process
本研究通过1800个二维流体动力学模拟与后牛顿N体计算，量化了活动星系核盘中双星-单星相互作用导致的双黑洞并合概率，发现稠密气体通过缩小空间尺度和增加遭遇次数将并合概率从4%提升至20%，并可能在年时间尺度内产生双引力波事件。
2025-10-10 astro-ph.GA astro-ph.HE
Blackhole Mergers Through Evection Resonances
已经提出了一些机制来提高恒星质量黑洞双星的合并速率，例如Von Zeipel-Lidov-Kozai机制（vZLK）。然而，为了极大地激发偏心率并通过vZLK减少合并时间，需要高倾角。在这里，我们提出了一种新的途径，通过它紧凑的二进制文件可以合并由于偏心率增加一般，包括在近共面配置。当双星的进动速率等于它们围绕超大质量黑洞的轨道周期时，在活动星系核盘中迁移的致密双星可以被捕获在一个逃逸共振中.在我们的研究中，我们包括由于一阶后牛顿岁差以及由于磁盘周围的一个或两个组件的二进制的岁差。当双星扫过共振时，偏心率会被激发，而这种情况只有在它以共振的天平动时标的10-100倍的时标迁移时才会发生。天平动的时间尺度随着圆盘质量的增加而减小。双星的偏心激发可使合并时间尺度减小一个因子，最大可达$\sim 10^{3-5}$。
2022-10-18 astro-ph.HE gr-qc
Post-Newtonian Dynamics in Dense Star Clusters: Binary Black Holes in the LISA Band
球状星团（GC）致密核中黑洞的动力学过程使其成为产生双星黑洞（BBH）的有效工厂。在这里，我们探讨的人口BBH的GC中动态形成的，可以观察到在兆赫频率或更高的LISA。我们使用我们的Monte Carlo恒星动力学代码，其中包括所有BH遇到的引力辐射反应效应。通过创建一个有代表性的本地宇宙的GC，我们表明，多达几十个这些系统可能是可分辨的LISA的信噪比至少为5。这些双星中大约有三分之一在LISA波段具有可测量的偏心率（$e > 10^{-3}$），少数（$\lesssim 5$）可能在LISA任务期间从LISA波段发展到LIGO波段。
2019-02-26 astro-ph.HE
Long-term Evolution of Tightly-Packed Stellar Black Holes in AGN Disks: Formation of Merging Black-Hole Binaries via Close Encounters
本文研究了两个或多个恒星黑洞（BH）围绕超大质量黑洞（SMBH）的初始分离但不稳定的圆形轨道的长期演化。这种紧密堆积的轨道结构可以自然地产生于活动星系核盘中的黑洞迁移。轨道的动力学不稳定性导致两个黑洞之间经常发生近距离相遇，在此期间，黑洞间距$r_{\rm p}$变得小于希尔半径$R_{\rm H}$。在罕见的非常近距离的相遇中（$r_{\rm p}$比$R_{\rm H}$小几个数量级），一个紧密合并的BH双星可以在引力波发射的帮助下形成。我们使用$N$ -体模拟来研究不同程度的“接近”的近距离相遇的时间演化和由此产生的二进制BH合并的属性。对于典型的“SMBH + 2 BH”系统，近距离相遇（使用$r_{\rm p} \lesssim R_{\rm H}$）的平均累积次数近似为$\propto t^{0.5}$。对于$r_{\rm p} \ll R_{\rm H}$，最小相遇间隔$r_{\rm p}$遵循线性累积分布$P(<r_{\rm p}) \propto r_{\rm p}$。从这些，我们得到一个半解析表达式的平均率的二进制捕获，导致BH合并。我们的结果表明，活动星系核盘中的密堆积黑洞可能需要很长的时间（$\gtrsim 10^7$围绕SMBH的轨道）才能经历足够近的相遇并形成一个束缚双星，尽管如果初始黑洞轨道高度对齐，这个时间可以更短。在这种情况下产生的BH双星合并总是…
2022-03-10 astro-ph.GA astro-ph.HE
A study of the Inspiral-Merger-Ringdown Consistency Test with gravitational-wave signals from compact binaries in eccentric orbits
本研究通过注入实验表明，偏心引力波信号在残余偏心率≥0.04时会导致准圆形波形下的IMRCT虚假违反，凸显了精确偏心波形模型在广义相对论检验中的必要性。
2024-07-18 astro-ph.HE gr-qc
Eccentricity in Disguise? Insights from GW231123 and Numerically Simulated Binary Black Hole Merger Signals
Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute)（马克斯·普朗克引力物理研究所（爱因斯坦研究所））；Institute for Gravitation & the Cosmos, Department of Physics, Penn State University（宾夕法尼亚州立大学引力与宇宙学研究所物理学系）；Indian Institute of Technology, Bombay（印度理工学院孟买分校）；Gran Sasso Science Institute (GSSI)（格兰萨索科学研究所）；INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso（意大利国家核物理研究所格兰萨索国家实验室）；School of Physics and Astronomy and Institute for Gravitational Wave Astronomy, University of Birmingham（伯明翰大学物理与天文学院及引力波天文学研究所）
本文通过分析GW231123信号和数值模拟，发现忽略偏心率修正的波形模型可能将高偏心率双黑洞误判为近极端自旋，并强调环降分析可提供更可靠的自旋估计。
2026-06-16 astro-ph.HE gr-qc
Probing AGN Disks Density Profiles through Gravitational Wave Observations
针对当前望远镜难以精确测量AGN吸积盘密度分布的问题，本研究提出利用嵌入AGN吸积盘的旋进恒星级双黑洞，通过空间引力波探测器多年观测追踪引力波演化，将密度推断误差限制在2×10⁻¹¹g/cm³以下，开辟了重建吸积盘密度分布的新途径。
2025-11-13 astro-ph.HE gr-qc
A Semi-Analytical Model for Stellar Evolution in AGN Disks
本文提出一个适用于AGN盘致密环境的半解析恒星演化模型，以极低计算代价精确复现完整演化结果，并用于判断盘内恒星的演化命运及盘参数影响，支持时变条件与N体耦合。
2024-09-04 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Orbital Migration of Interacting Stellar Mass Black Holes in Disks around Supermassive Black Holes
由高级激光干涉引力波天文台（LIGO）推断的恒星质量黑洞双星（sBHB）的合并率表明需要一个有效的sBHB形成源。活动星系核（AGN）盘是一个有希望的位置，形成这些sBHB，以及其他致密物体的双星，因为强大的扭矩施加的气体盘。这些气体扭矩导致轨道紧凑的物体向向内和向外扭矩抵消的区域迁移，称为迁移陷阱。我们模拟恒星质量的黑洞的迁移在一个例子中的模型AGN磁盘，使用增强的N体代码，其中包括迁移扭矩的解析近似，随机引力施加的湍流密度波动在磁盘上，和倾斜和偏心阻尼产生的通道通过气体盘，除了标准的物体之间的引力。我们发现，当恒星质量的黑洞向迁移陷阱迁移时，sBHB在我们的模型盘中迅速形成。这些sBHB可能随后在短时间内合并。这一过程继续下去，导致大量超大质量恒星质量的黑洞的形成。活动星系核盘中sBHB的形成可能对LIGO推测的sBHB合并率有重要贡献。
2019-11-12 astro-ph.GA astro-ph.HE
Formation of Merging Stellar-Mass Black Hole Binaries by Gravitational Wave Emission in Active Galactic Nucleus Disks
该研究解析分析了活动星系核盘中恒星质量黑洞经引力波辐射形成并合双星的过程，发现多数双星在LVK频段内呈高度偏心并可被探测，且偏心率受速度、距离和频段影响。
2024-03-14 astro-ph.HE gr-qc
Evolution of Retrograde Orbiters in an AGN Disk
活动星系核盘被认为是恒星质量黑洞双星合并的理想场所。最近的许多工作已经完成了这一合并渠道，但大多数集中在恒星质量的黑洞（BH）轨道上的反方向。很少有人研究逆行轨道（RO）对活动星系盘中BBH形成和合并的影响。量化逆行的贡献是很重要的，因为当盘形成时，大约一半的轨道器最初应该在逆行轨道上。我们对活动星系核盘中的旋光演化进行了解析计算。由于这种演变可能会导致RO的轨道交叉的反方向BBH，我们推导出一个给定的RO和一个给定的反方向BBH轨道之间的碰撞率。在这里给出的例子中，在圆盘内部区域的RO经历了轨道半长轴的快速减小，同时在不到一百万年的时间内变得高度偏心。这种快速的轨道演变可能导致激光干涉仪空间天线可探测到的极端质量比吸气。我们的例子中的RO与迁移陷阱中的BBH的碰撞率强烈依赖于内部辐射压力占主导地位的区域，这取决于超大质量黑洞（SMBH）的质量的体积。率最低的大质量SMBH，占主导地位的活动星系核合并渠道，这表明合并率为这个渠道可能不会显着改变RO。
2021-02-04 astro-ph.HE
The Origins of AGN Obscuration: The 'Torus' as a Dynamical, Unstable Driver of Accretion
多尺度模拟使得有可能跟踪从星系尺度到吸积盘流入大质量黑洞的气体。当足够的气体被推向黑洞时，引力不稳定性通常会形成向内传播的偏心盘。不平衡的恒星盘在气体盘上施加了强大的扭矩，推动了流入，推动了BH的快速增长。在这里，我们调查是否相同的气体盘是'环面'调用来解释模糊AGN。盘一般是厚的，具有特征性的~1-10 pc大小和质量，类似于环面所需的大小和质量。即使没有强大的恒星反馈提供垂直支持，预测的鸟居的刻度高度和模糊分数也是相当大的。相反，它们可以通过强弯曲模式和由流入产生的不稳定性激发的翘曲来维持。其他属性通常归因于反馈过程可以解释的动力学效应：环面和宿主星系之间的错位，本地SFR和湍流气体速度之间的相关性，以及活动星系核光度或SFR的模糊分数的依赖性。我们比较了预测的环面性质与观测的气体表面密度分布，运动学，标度高度，和SFR密度活动星系核，发现它们是一致的。我们认为，如果没有凝块气体分布，就不可能重现这些观测结果和观测到的柱密度（N_H）分布，但考虑到小尺度上的凝块，预测的N_H分布与10 ^20 -27 cm^-2范围内的观测结果吻合得很好。我们研究了N_H如何与星系和活动星系核的性质成比例，发现活动星系核的反馈可能是必要的，以解释一些趋势与光度和/或红移。环面不仅仅是吸积的旁观者或被动燃料源，它本身也是驱动吸积的机制。
2011-10-31 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
The transient event in NGC 1566 from 2017 to 2019 -- I. An eccentric accretion disk and a turbulent, disk-dominated broad-line region unveiled by double-peaked Ca II and O I lines
本文通过分析 NGC 1566 的光谱变源数据，首次探测到 AGN 中 OI 和 CaII 的宽双峰发射线，揭示其宽线区由相对论偏心吸积盘主导并存在标高湍流分层，蓝移漂移或源于暂现事件期间发射的低光学深度风。
2024-07-24 astro-ph.GA astro-ph.HE
Gas Assisted Binary Black Hole Formation in AGN Discs
本研究通过345次二维等温粘性流体动力学模拟，揭示了活动星系核盘中气体辅助双黑洞捕获的明确区域和能量耗散幂律关系，为AGN半解析模型提供了捕获公式。
2024-09-23 astro-ph.GA astro-ph.HE
Scattering of stellar-mass black holes and gravitational wave bremsstrahlung radiation in AGN disks
本文研究了AGN盘中恒星级黑洞迁移散射时的引力波轫致辐射，通过蒙特卡洛模拟估算了LIGO探测率（0.08-1194 Gpc^-3 yr^-1），并提供了第一性原理引力波模板。
2025-04-27 astro-ph.HE
X-ray Quasi-Periodic Oscillations in Active Galactic Nuclei and Their Implications for the Changing Look Phenomenon
Xiamen University（厦门大学）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Yunnan Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院云南天文台）
研究发现活动星系核NGC 1566在2018次耀斑中出现准周期振荡候选信号，提出变化外观现象可能由不 aligned 的吸积盘驱动，解释了其快速转变时间尺度。
2026-02-27 astro-ph.HE
Formation of Merging Black Hole Binaries Inside Massive AGN Stars
Perimeter Institute for Theoretical Physics（Perimeter理论物理研究所）；Department of Astronomy and Astrophysics, University of California, Santa Cruz（加州大学圣克鲁兹分校天体物理学与天文学系）；School of Natural Sciences, Institute for Advanced Study（高等研究院自然科学院）；Department of Astrophysical Sciences, Princeton University（普林斯顿大学天体物理科学系）
本研究通过三维流体动力学模拟证明，活动星系核盘中的恒星可捕获经过的黑洞，在内部形成并合时间短的黑洞双星，为引力波事件提供可行来源。
2026-09-16 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
FEADME: Fast Elliptical Accretion Disk Modeling Engine
University of Illinois（伊利诺伊大学）；National Center for Supercomputing Applications（国家超级计算应用中心）
介绍FEADME框架，利用相对论椭圆吸积盘形式，通过JAX和NumPyro进行可微正向建模与贝叶斯推理，用于宽巴尔末线发射建模，应用于双峰值发射体和潮汐瓦解事件，分析吸积盘结构。
2026-10-28 astro-ph.HE
Circumbinary Accretion: From Binary Stars to Massive Binary Black Holes
我们回顾了近年来关于环双星吸积动力学的研究成果，包括时间变率、盘与双星之间的角动量转移以及吸积双星的长期演化。这些动力学可以影响恒星双星的形成/演化，环绕双星的行星形成/迁移，以及（超）大质量黑洞双星的演化。我们讨论的动力学和演化的倾斜/翘曲的circumbinary磁盘和连接与最近的观测原行星盘。一种特殊的环双星吸积涉及嵌入“大”盘中的双星，这可能有助于AGN盘中恒星质量黑洞的合并。亮点包括：$\bullet$环联星吸积是高度可变的，在$P_{\rm b}$（联星周期）或$\sim 5P_{\rm p}$被调制，取决于联星的偏心率$e_{\rm b}$和质量比$q_{\rm b}$。$\bullet$环双星盘的内部区域可以发展出相干的偏心结构，这可能会调节吸积并影响盘中发生的物理过程（例如行星迁移）。$\bullet$在很长的时间尺度上，环双星吸积会使双星的质量趋于相等，它并不总是像通常认为的那样导致双星轨道的衰变。长期轨道演化取决于双星参数（$e_{\rm b}$和$q_{\rm b}$）和吸积气体的热力学性质。$\bullet$围绕低偏心率双星的未对准盘由于粘性耗散而趋向于共面演化。但当$e_{\rm b}$显著时，盘可以向“极排列”演化，盘平面垂直于二元平面。
2023-01-25 astro-ph.HE astro-ph.SR
Simulation of Binary-Single Interactions in AGN Disk I: Gas-Enhanced Binary Orbital Hardening
本研究通过耦合REBOUND与Athena++开展二维模拟，探索气体环境中活动星系核盘内的双单相互作用（BSI），发现气体可改变约一半BSI终态、增加近距相遇次数并缩短双黑洞并合时标，提升三体并合率。
2025-04-16 astro-ph.HE
Accretion-modified Stars in Accretion Disks of Active Galactic Nuclei: Gravitational Wave Bursts and Electromagnetic Counterparts from Merging Stellar Black Hole Binaries
最近LIGO/Virgo对双星黑洞（BBH）合并产生的引力波（GW）的探测，特别是对可能与类星体有关的GW 190521的探测，重新激发了人们对活动星系核（AGN）作为合并BBH工厂的兴趣。在超大质量黑洞（SMBH）吸积盘的稠密气体环境中，由大质量恒星演化而来的致密天体被大质量包层包裹而形成吸积改性星（AMS）。我们发现，大多数AMS形成双星由于相互之间的引力相互作用，在径向迁移的SMBH磁盘，形成BBHS内的AMS。当BBH诞生时，它的轨道最初由SMBH的潮汐力矩控制。Bondi吸积以超爱丁顿速率自然发展，然后控制其轨道的演化。我们发现，邦迪吸积导致有效地删除的轨道角动量的二元，其最终合并产生GW爆发。与此同时，Blandford-Znajek机制泵出合并BH的自旋能量以产生电磁对应物（EMC）。此外，超爱丁顿吸积到BBH发展强大的外流，并触发邦迪爆炸，这表现为一个EMC的GW爆发，这取决于吸积流的粘度。Bondi球的热辐射是电磁兼容的一种。BBH以LIGO可访问的频率$\sim 10^{2}\,$ Hz辐射GW。
2021-06-21 astro-ph.GA astro-ph.HE
Multiwavelength periodicity study of Markarian 501
活动星系核是高度可变的电磁波发射体，从无线电到伽马射线。这种变化可能是周期性的，这反过来又可能是二元黑洞的特征。黑洞系统是引力波的强辐射源，引力波的振幅依赖于双星轨道参数，如质量、轨道半长轴和偏心率。目的：我们的目标是通过几个不同波长的观测来证明活动星系核Markarian 501周期性的存在。不同波长的同步周期性提供了活动星系核核心存在束缚双星黑洞的证据。研究方法：用Lomb-Scargle方法、历元折叠技术和SigSpec软件分析了惠普尔、SWIFT、RXTE和MAGIC观测的现有数据集。结果：我们的分析显示了72天的时间，这在以前的作品中是看不到的，因为观察的时间有限。这与23天周期并不矛盾，23天周期可以从72天周期中推导出高次谐波。
2009-05-15 astro-ph.CO astro-ph.HE
Prompt gravitational-wave mergers aided by gas in Active Galactic Nuclei: The hydrodynamics of binary-single black hole scatterings
本研究首次开展活动星系核盘中黑洞双星-单黑洞相遇的流体动力学模拟，发现气体可耗散系统能量、硬化三体系统，提升并合概率3.5-8倍，修正了无气体阻力时的并合时标上限，为独特引力波现象的产生提供了新机制。
2025-01-15 astro-ph.GA astro-ph.HE
Stability of Cloud Orbits in the Broad Line Region of Active Galactic Nuclei
研究了活动星系核宽线区球形云在径向辐射压、中心黑洞引力和离心力作用下的全局动力学稳定性，并假设球形云的大小与局部压力相适应。我们认为，各向同性和各向异性光源。在这两种情况下，稳定的轨道也存在非常次开普勒旋转，其中辐射压力大大有助于力的预算。我们证明了高偏心率、亚开普勒稳定轨道的存在，这进一步支持了Marconi等人（2008）的模型，他们指出，如果忽略辐射压力，黑洞质量可能被大大低估。该模型改进了基于BLR动力学在某些活动星系中得出的黑洞质量与通过包含光度依赖项在其他星系中通过其他手段得出的黑洞质量之间的一致性。对于各向异性照明，能量仅在长时间间隔上的平均值是守恒的，但对于单个轨道不是。这导致罗塞塔轨道在最大辐射力的方向上系统地延伸较少。因此，当各向异性活动星系核被打开时，最初各向同性的相对低的柱密度系统将变成一个圆盘。
2010-10-11 astro-ph.CO astro-ph.HE
Pairing of Massive Black Holes in Merger Galaxies Driven by Dynamical Friction
出于对大质量黑洞（MBH）对在千秒差距的观测搜索，我们开发了一个半解析模型来描述它们的轨道演化的影响下，恒星和气体动力学摩擦（DF）。这项研究的目的是确定合并残余星系和MBH的性质如何影响形成距离< 1 pc的紧密MBH对的可能性和时间尺度。我们计算了大约40,000种配置，涵盖了广泛的宿主星系的属性，并研究了它们对不等质量MBH对轨道演化的影响。我们发现，在气体质量分数为10^6太阳质量和质量比> 1/4的残余星系中，在哈勃时间内MBH配对的百分比大于80%< 20% and in galaxies hosting MBH pairs with total mass >。在这些星系中，以最快形成紧密的引力束缚MBH为特征的残余星系具有以下一个或多个性质：（1）大的恒星隆起，（2）质量相当的MBH和（3）星系气体盘以接近圆周速度旋转。在这样的星系中，具有最短螺旋时间的MBH，可能是合并MBH的祖先，要么在圆形的逆行轨道上，要么在非常偏心的逆行轨道上。我们的模型还表明，具有相反性质的残余星系，主机缓慢演变的MBH对，是最有可能的主机双活动星系核在千秒差距。
2020-06-15 astro-ph.GA astro-ph.HE
LVK S241125n: Massive Binary Black Hole Merger Produces Gamma Ray Burst in Active Galactic Nucleus Disk
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Università degli Studi di Ferrara（费拉拉大学）；ICRANet（国际相对论天体物理中心网络）；Sapienza Università di Roma（罗马大学）；INAF – Osservatorio Astronomico d’Abruzzo（意大利国家天体物理研究所阿布鲁佐天文台）；Shanghai Astronomical Observatory（上海天文台）；Ningbo University（宁波大学）
LVK S241125n事件中，双黑洞并合于活动星系核盘产生伽马射线暴，通过喷流与盘中气体相互作用解释GRB特征。
2026-02-09 astro-ph.HE
Shock-Driven Periodic Variability in a Low-Mass-Ratio Supermassive Black Hole Binary
通过2D水动力学模拟低质量比SMBHB，发现其偏心间隙驱动与轨道周期匹配的周期性吸积和激波，激波光度峰值滞后吸积率峰值0.43个周期，提出利用X射线和紫外相关变化性作为SMBHB候选体的有效标识。
2023-10-18 astro-ph.HE
Emission Signatures from Sub-parsec Binary Supermassive Black Holes II: Effect of Accretion Disk Wind on Broad Emission Lines
提出了一个改进的半解析模型，用于计算环双星盘中亚秒差距超大质量黑洞双星的宽光发射线特征。第二代模式通过考虑辐射驱动的吸积盘风对发射线廓线性质的影响，改进了对辐射转移的处理。对4250万个模拟发射线剖面的分析表明，在第一代模型中确定的剖面属性和SBHB参数之间的相关性得到了保留，这表明它们的诊断能力没有减弱。轮廓形状是一个更敏感的措施的二进制轨道分离和对齐程度的黑洞迷你磁盘，并不敏感的SBHB质量比和轨道偏心率。我们还发现，模型化的轮廓形状是更兼容的SBHB候选人比我们的控制样本的定期活动星系核观察到的样本。此外，如果观测到的SBHB样本是由真正的双星组成的，它必须包括具有可比质量的紧凑系统和未对准的迷你磁盘。我们注意到，本文中描述的模型可以用来解释所观察到的发射线配置文件，一旦确认SBHB的样本是可用的，但不能用来证明所观察到的SBHB候选人是真正的二进制文件。
2018-11-14 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Kicking time back in black-hole mergers: Ancestral masses, spins, birth recoils and hierarchical-formation viability of GW190521
本研究通过贝叶斯框架反推GW190521祖辈黑洞性质，评估其层级形成概率，发现准圆并合在核星团中可行，偏心并合在球状星团中不可行。
2024-11-08 astro-ph.HE gr-qc
