Constraining the nature of the Galactic center black hole Sgr A* with present and future observations
银河系中心是研究强场广义相对论现象的理想实验室，因为超大质量黑洞Sgr A* 在所有黑洞中具有最大的史瓦西角半径。本文介绍了三种不同的方法，使用Sgr A* 的直接环境作为探测器，以限制其自旋，甚至测试这个紧凑物体的本质。
2012-09-03 astro-ph.HE gr-qc
The High Energy X-ray Probe (HEX-P): Constraining Supermassive Black Hole Growth with Population Spin Measurements
本文基于Horizon-AGN预测的自旋—质量分布，分析区分超大质量黑洞吸积与并合增长渠道所需的X射线观测，并阐述HEX-P任务的族群自旋测量价值。
2023-11-08 astro-ph.HE
BASS. XXXVI. Constraining the Local Supermassive Black Hole - Halo Connection with BASS DR2 AGN
利用Swift/BAT活动星系核光谱巡天（BASS DR 2）的活动星系核（AGN）的聚类统计和光度函数，研究了局域宇宙中超大质量黑洞（SMBH）与其宿主暗物质晕之间的联系.通过正演模拟活动星系核活动到快照晕目录从N体模拟，我们测试的情况下，SMBH质量相关的暗物质（子）晕质量固定的恒星质量。我们比较这一模型缺乏这种相关性，恒星质量单独决定SMBH质量。我们发现，虽然这两个简单的模型能够在很大程度上再现的丰度和整体集群的活动星系核，黑洞质量与晕质量密切相关的模型是首选的数据由$1.8σ$。当包括一个独立的测量黑洞质量晕质量相关性，这个模型是首选的$4.6σ$。我们发现，与黑洞质量的聚类趋势可以进一步打破两种情况之间的退化，我们的首选模型再现测量的聚类差异1晕尺度之间的大，小黑洞质量。这些结果表明，晕结合能与超大质量黑洞的生长有着根本的联系。
2022-10-14 astro-ph.GA astro-ph.HE
Constraining the origin of the nanohertz gravitational-wave background by pulsar timing array observations of both the background and individual supermassive binary black holes
本研究利用BBH种群合成模型，探讨CPTA对单个超大质量双黑洞的探测概率，并通过对GWB和单个BBHs的观测约束纳赫兹引力波背景的起源。
2024-09-26 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Constraining the Solution to the Last Parsec Problem with Pulsar Timing
利用脉冲星计时阵列（PTAs）探测到许多螺旋形超大质量黑洞叠加的随机引力波信号可能会在未来十年内发生。通过这次探测，我们将有机会了解通过黑洞双星系统对引力波谱的影响来驱动黑洞双星系统合并的过程。我们使用贝叶斯方法来研究在何种程度上可以区分使用PTA观测引力波发射以外的影响。我们表明，即使在没有检测，这是可能的，把这些动力学效应的保守预测的人口紧密结合的超大质量黑洞二进制有趣的约束。例如，如果我们假设一个相对较弱的信号与少量的束缚双星和较低的黑洞质量与星系质量的相关性相一致，我们仍然发现，模拟阵列的探测不到，在几年内实际上应该达到的灵敏度，不利于引力波主导的演化，优势比为$\sim$ 30：1。这样的发现表明，要么所有现有的天体物理模型的人口紧密结合的双星过于乐观，否则，一些动力学效应以外的引力波发射实际上是占主导地位的双演化，即使在相对较高的频率/小轨道间距探测的PTA。
2015-03-09 astro-ph.HE gr-qc
Effects of spin on constraining the seeds and growth of $\gtrsim 10^9M_\odot$ supermassive black holes in $z>6.5$ Quasars
在红移为$z>6$的$\gtrsim10^9M_\odot$超大质量黑洞（SMBHs）的存在提出了这样的SMBHs如何在宇宙时间（$<1$ \，Gyr）内从小种子黑洞成长的问题。在这封信中，我们使用的$14$类星体在$z>6.5$的质量估计，以限制它们的种子和早期的增长，通过自洽考虑的自旋演化和超爱丁顿吸积的可能性。我们发现自旋在早期SMBH的生长中起着重要的作用，并且对种子质量和超爱丁顿吸积分数的约束强烈地依赖于假设的吸积历史。如果吸积与单个（或少量）事件相干，导致大部分吸积时间的高自旋，那么SMBH增长相对缓慢;如果吸积是混沌的，有许多事件，并且在每个事件中，总吸积质量远小于SMBH质量，导致中等/低自旋，那么增长相对较快。对种子质量和超爱丁顿吸积分数的约束是退化的。如果种子质量不是$\gg10^{5}M_\odot$，则需要超爱丁顿吸积的显著分数（对于$10^3-10^4 M_\odot$种子，线性尺度中的$\gtrsim0.1\%-1\%$但对数尺度中的$\sim 3-4$ dex），并且如果吸积是混沌的，则适度放宽对高种子质量和/或超爱丁顿吸积分数的要求。
2020-11-17 astro-ph.GA astro-ph.HE
Searching for Ultra-light Bosons and Constraining Black Hole Spin Distributions with Stellar Tidal Disruption Events
靠近位于星系中心的超大质量黑洞的恒星会被潮汐力剧烈地破坏，导致耀斑，在天空调查中被观察到明亮的瞬变事件。这些事件发生的速率取决于黑洞的自旋，而黑洞的自旋又会受到超辐射引起的超轻玻色子的影响。我们对这些影响进行了详细的分析，并表明寻找恒星潮汐破裂对揭示超轻玻色子的存在具有重要的潜力。特别是，我们发现，即将到来的恒星潮汐破坏率测量的维拉鲁宾天文台的遗产调查的空间和时间可以用来发现或排除玻色子的质量范围从$10^{-20}$到$10^{-18}$ eV。我们的分析还表明，这些测量可以用来约束各种超大质量黑洞的自旋分布，并确定是否接近最大的自旋是首选。
2022-02-02 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Constraining Sub-Parsec Binary Supermassive Black Holes in Quasars with Multi-Epoch Spectroscopy. III. Candidates from Continued Radial Velocity Tests
类星体的宽发射线显示时间，整体径向速度（RV）的位移已被提出作为候选人的亚秒差距（sub-pc），二进制超大质量黑洞（BSBHs）。我们确定了一个样本的16个BSBH候选人的基础上两个历元光谱之间的52个类星体的显着RV移位在几个休息帧年。候选人显示出独立从两条宽线（H $β$和H $α$或Mg ${\rm \,II}$）测量的一致速度变化，宽线轮廓没有显着变化。在本系列的第三篇论文中，我们为继续RV测试的16个候选者中的12个提供了进一步的第三和第四历元光谱学，在类星体的静止框架中跨越$\sim$ 5- 15年。用[O ${\rm\,III}]\,λ5007$]校准宽H $β$的交叉相关分析表明，12个类星体中有5个仍然是BSBH候选者。它们显示宽的H $β$ RV曲线，与双轨道运动一致，宽线轮廓无显著变化。它们的宽H $α$（或Mg ${\rm \,II}$）线显示RV位移与宽H $β$中观察到的一致或小于宽H $β$中观察到的RV位移。RV位移可以用轨道周期为$\sim$ 40- 130 yr的$\sim$ 0.05- 0.1 pc BSBH解释，假设质量比为0.5- 2，轨道为圆形。然而，参数并没有很好地约束给定的几个历元，采样只有一小部分的假设的双轨道周期。在所有SDSS类星体中，亚pc BSBH的视出现率为$\lesssim$ 13 $\pm$ 5%，在有和没有单历元宽…
2018-10-26 astro-ph.GA astro-ph.HE
Constraining the Konoplya-Rezzolla-Zhidenko deformation parameters II: limits from stellar-mass black hole X-ray data
天体物理学上的黑洞被认为是广义相对论预言的克尔黑洞，但是从一些涉及新物理学的场景中可以预期克尔解的宏观偏差。在论文I中，我们研究了星系MCG-06-30-15中心超大质量黑洞在NuSTAR和XMM-牛顿谱中的反射特征，并约束了Konoplya，Rezzolla和Zhidenko（Phys. Rev. D93，064015，2016）提出的一组变形参数。在目前的工作中，我们分析的X射线数据的恒星质量的黑洞在同一理论框架内，以探测不同的曲率制度。我们考虑NuSTAR在2019年爆发期间对X射线二进制EXO 1846-031的观测。与论文I的情况一样，我们的拟合结果都符合Kerr黑洞假设，但有些形变参数不能很好地约束。
2021-10-05 astro-ph.HE gr-qc
Constraining black hole parameters with the precessing jet nozzle of M87*
针对M87*喷流喷口约11年的进动现象，本文通过测地线运动特性研究球轨道与倾斜吸积盘翘曲半径的关系，约束黑洞自旋与翘曲半径参数，为检验强引力区域物理提供新途径。
2024-12-01 astro-ph.HE gr-qc
Constraining Orbital Eccentricity of a Supermassive Black Hole Binary Candidate PKS 2131-0211
Joint Astronomy Programme, Department of Physics, Indian Institute of Science（印度科学研究所物理系联合天文学项目）；Department of Astronomy and Astrophysics, Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究院天文与天体物理学系）；Max-Planck-Institut für Radioastronomie（马克斯·普朗克射电天文研究所）；Department of Physical Sciences, Indian Institute of Science Education and Research Kolkata（加尔各答印度科学教育研究所物理科学系）
通过引入开普勒轨道参数和贝叶斯分析，约束了PKS 2131-021中SMBH双星的轨道偏心率，发现残余偏心率约为0.053，但考虑红噪声后圆形轨道模型更优。
2026-06-03 astro-ph.GA astro-ph.HE
Constraining the Cardoso-Pani-Rico metric with future observations of SgrA$^*$
SgrA $^*$是位于银河系中心的超大质量黑洞候选者，是检验Kerr黑洞假说的最有希望的天体之一。在几年内，人们有望测量出围绕这个天体的一些相对论效应，并且不同观测的组合可以用来限制可能偏离克尔解的情况。在本文中，我讨论了在Cardoso-Pani-Rico参数化的框架下，三种有前途的技术的组合：观测等离子体在最内侧稳定圆形轨道附近的斑点，探测黑洞阴影，以及在紧凑轨道上的射电脉冲星的定时观测。等离子体团和阴影的观测可以探测SgrA $^*$周围的强引力场，而射电脉冲星则对较大半径的弱场区域敏感。在快速旋转物体的情况下，三个测量的组合可以对SgrA $^*$的实际性质提供强有力的约束。对于非旋转或缓慢旋转的物体，边界将是弱的。
2015-01-19 astro-ph.HE gr-qc
Constraining the Nanohertz Gravitational Wave Background with an X-ray Pulsar Timing Array from NICER observations
Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院高能物理研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）
利用NICER观测数据对纳赫兹引力波背景进行约束，采用贝叶斯框架分析毫秒脉冲星数据，得出引力波背景上限并探讨X射线定时方法的可行性。
2025-12-19 astro-ph.HE gr-qc
How to constrain mass and spin of supermassive black holes through their disk emission
研究了Kerr黑洞周围吸积盘辐射的整体性质。使用克尔黑体（KERRBB）的数值模型，我们建立了一个解析近似的磁盘发射功能集中的模式所产生的辐射作为一个功能的黑洞自旋，质量，吸积率和视角。假设有一个几何薄盘限制了我们的分析，系统发射低于~0.3的爱丁顿光度。我们将这个分析模型应用于四个耀变体（其喷流指向我们）在高红移，显示出清晰的磁盘发射的签名。对于它们，我们导出了黑洞质量随自旋的变化。如果这些喷射源是由黑洞旋转提供动力的，它们必须具有高自旋值，进一步限制了它们的质量。
2017-11-27 astro-ph.HE
A Lensing-Band Approach to Spacetime Constraints
本文提出基于透镜带的VLBI观测框架，通过排除无法产生多次穿越赤道平面测地线特征的时空，量化对超大质量黑洞周围时空几何的约束能力，并展示其可消除参数简并。
2024-03-05 astro-ph.HE gr-qc
Constraining alternative polarization states of gravitational waves from individual black hole binaries using pulsar timing arrays
脉冲星计时阵列对单个超大质量黑洞双星在其早期螺旋阶段产生的引力波扰动非常敏感。修正的重力理论允许发射重力偶极辐射，相对于低轨道速度的四极辐射，这种辐射增强，使早期的螺旋成为测试修正重力效应存在的理想状态。使用理论不可知论的描述修改后的引力理论的基础上的参数化后爱因斯坦的框架，我们探索的可能性检测偏离广义相对论使用模拟脉冲星定时阵列数据，并提供预测的约束条件，可以实现。我们推广的{ \tt enterprise}脉冲星定时软件，以考虑可能的额外的偏振状态和修改的相位演化，并研究如何准确地模拟信号的参数可以恢复。我们发现，虽然纯偶极模型可以部分恢复纯四极信号，但当使用具有所有极化状态的完整模型时，几乎不可能出现混淆。由于没有信号存在，并使用噪声水平在当代阵列中看到的，我们产生预测的上限，可以放置在替代偏振模式的振幅作为源的天空位置的函数。
2019-04-04 astro-ph.HE gr-qc
Upper limits on microhertz gravitational waves from supermassive black-hole binaries using PSR J1909-3744 data from the second IPTA data release
Xinjiang Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院新疆天文台）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Institute of Optoelectronic Technology, Lishui University（丽水学院光电技术研究所）
利用IPTA第二数据发布对PSR J1909-3744的观测，提高了对超大质量黑洞双星微赫兹引力波的限制。
2026-01-15 astro-ph.HE gr-qc
Constraining Dark Photon Dark Matter with Radio Silence from Soliton Mergers around Supermassive Black Holes
Rice University（莱斯大学）
利用超大质量黑洞周围孤子并合后的射电静默，首次约束暗光子孤子暗物质分数，提出并合率新估计，并给出多个巡天的限制。
2026-09-09 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Constraining black hole masses in low-accreting AGN using X-ray spectra
在最近的一项工作中，我们证明了一种新的X射线标度方法，最初介绍了银河系黑洞（GBH），可以可靠地扩展到估计质量的超大质量黑洞吸积在一个中等到高的水平。在这里，我们调查的限制，这种方法的适用性低吸积活动星系核，使用一个控制样品，高质量的X射线数据和动态测量的质量。对于低吸积活动星系核，由于光子指数与吸积率正相关的基本假设不再成立，因此X射线标度方法不能使用。然而，在几个低吸积黑洞中发现的并由该样本证实的伽马-Lx/LEdd图中的逆相关性，可以用于将黑洞质量约束在动态确定值的~10倍之内。我们提供了一个简单的配方，以确定黑洞质量仅使用X射线光谱数据，它可以作为一个健全的检查黑洞质量的测定基于间接光学方法。
2014-05-22 astro-ph.HE
Constraining AGN Disk Properties with Gravitational Waves from Inspiraling Stellar-Mass Binary Black Holes in Hierarchical Triple Systems
Chongqing University（重庆大学）；Beijing Normal University（北京师范大学）；Hangzhou Institute for Advanced Study, UCAS（杭州高等研究院，中国科学院大学）
该研究利用空间引力波探测器观测分级三星系统中恒星级双黑洞的引力波，通过建模相对论修正、气体动力学摩擦等效应，可约束AGN吸积盘的气体密度，为探测吸积盘环境提供新方法。
2026-09-02 astro-ph.HE gr-qc
Black-Hole Bombs and Photon-Mass Bounds
标准模型的一般扩展预言了超轻玻色子自由度的存在。几个正在进行的实验旨在探测这些粒子或限制它们的质量范围。在这里，我们表明，大规模的旋转黑洞周围的矢量场可以引起一个强大的超辐射不稳定性提取角动量的孔。对超大质量旋转黑洞的观测限制了这种机制。我们发现，目前的超大质量黑洞自旋估计提供了光子质量的最严格上限（根据我们最保守的估计，mv<4x 10 ^{-20} eV），而已知最大的超大质量黑洞的自旋测量可以进一步降低这个上限到mv<10^{-22} eV。我们的分析依赖于一个新的框架来研究扰动的旋转克尔黑洞在慢旋转制度，我们开发了二阶旋转，并可以扩展到其他时空度量和其他理论。
2012-09-21 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Constraining dark photon parameters based on the very high energy observations of blazars
本研究提出利用耀变体甚高能观测，通过光子-暗光子散射过程限制暗光子暗物质的动力学混合参数，在95%置信水平下将混合限制为$ε\sim 10^{-7}$，质量范围为$m_{\rm D}\sim 0.03 - 1$ eV。
2024-07-23 astro-ph.HE
Constraining a black hole companion for M87* through imaging by the Event Horizon Telescope
事件视界望远镜（EHT）是一个全球甚长基线干涉仪阵列，在1.3毫米波长处进行观测，探测到了M87超大质量黑洞（SMBH）的第一张图像。M87是室女座星系团中心的一个巨大椭圆星系，预计是通过星系团星系合并形成的。因此，M87* 通过动力学摩擦进行黑洞合并，并可能有一个或多个质量比低的双星伴星。我们发现，长期监测的M87 SMBH图像超过$\sim$ 1年，绝对位置精度为1 $\approxμas$可以检测到这样的二进制同伴，并排除大参数空间的半长轴（$a_0$）和质量比（$q$），这是目前不受限制。此外，M87* 周围存在的吸积盘排除了一个具有百万秒差距量级的$a_0\approx$的双星伴星，否则吸积盘就会被潮汐破坏。
2019-07-05 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-th
A Markov Chain Monte Carlo approach for measurement of jet precession in radio-loud active galactic nuclei
喷流进动可以揭示超大质量黑洞双星系统的存在。精确测量射电大活动星系核喷流进动参数的能力对于限制二元超大质量黑洞的数量是非常重要的，而这是星系分级演化的结果。一个给定的源的视线的年龄，形态，和方向往往会导致在不确定性射流path. This本文提出了一种新的方法，用于有效地确定进动参数使用2D MCMC曲线拟合算法，它为我们提供了一个完整的后验概率分布的拟合参数。应用该方法的天鹅座A，我们发现以前的建议，源是旋进的证据。解释的背景下，二元黑洞导致的约束秒差距尺度和可能的sub-parsec轨道分离的假定超大质量的二进制。
2020-02-12 astro-ph.GA astro-ph.HE
Unified Mass-Scaled QPO Signatures of Kerr Sen Black Holes from Stellar Mass to Supermassive Sources
American University of the Middle East（中东美国大学）；Zhejiang Normal University（浙江师范大学）；Khazar University（阿塞拜疆哈萨克斯坦大学）
数值研究Kerr-Sen黑洞的Bondi-Hoyle-Lyttleton吸积，发现电荷变形改变激波锥形态和QPO频率，产生近3:2和2:1谐振结构，并通过逆质量标度与观测QPO对比，为不同质量黑洞的时变特征提供统一解释。
2026-06-23 astro-ph.HE gr-qc
Constraining the baryon loading factor of AGN jets: implication from the gamma-ray emission of the Coma cluster
高能宇宙射线可以在活动星系核（AGN）的相对论喷流中被加速，而活动星系核是由超大质量黑洞提供能量的。从吸积黑洞到相对论性CR重子的重子装载效率目前还没有得到很好的观测约束。由于活动星系核喷注注入的重子被完全限制在星系团中，并通过强子过程与团内介质充分相互作用，产生弥散的$γ$射线，因此我们认为星系团的$γ$射线辐射可以用来研究活动星系核喷注的重子装载因子.我们研究了CR在星系团中的传播，计算了AGN不同注入率下的γ射线在星系团中的径向分布。通过与$Fermi$ -LAT和VERITAS测量的后发座星系团的$γ$射线通量和上限值的比较，我们发现平均重子装载因子{（定义为引力能转化为相对论粒子的效率）}的上限为$η_{p, \mathrm{grav}} < 0.1$ .上限是远远低于所需的帐户在传统的耀变体模型中的扩散中微子通量。
2022-01-24 astro-ph.HE
Selection bias in dynamically-measured supermassive black hole samples: Scaling relations and correlations between residuals in semi-analytic galaxy formation models
最近的工作已经证实，根据与其宿主星系的恒星质量等全局性质的标度关系估计的超大质量黑洞的质量可能偏高。这可能是由于必须解决黑洞的引力影响范围，才能可靠地估计黑洞质量。我们重新审视这个问题，通过使用一个全面的星系演化半解析模型，自洽地演变超大质量黑洞从高红移种子通过气体吸积和合并，也包括AGN反馈。一旦调整到再现黑洞质量与速度色散的（平均）相关性，该模型就无法解释与恒星质量的相关性。这种行为与模型的参数无关，因此表明数据中存在内部不一致。预测的分布，特别是在低质量端，也比观察到的要宽得多。然而，如果包括选择效应，模型的预测往往与观察结果一致。我们还证明了局部标度关系的残差之间的相关性在约束活动星系核反馈模型时比标度关系本身更有效。事实上，我们发现，我们的半解析模型，而在明显的广泛协议的尺度关系时，占选择偏差，产生非常弱的相关性，在固定的恒星质量的残差，与观测形成鲜明对比。这个问题仍然存在时，改变活动星系核的反馈强度，也存在于流体动力学宇宙学模拟地平线-活动星系核，其中包括国家的最先进的活动星系核反馈处理的$z\sim 0$输出。这表明，目前的活动星系核反馈模型可能太弱，或者根本没有捕捉到黑洞对恒星速度色散的影响。
2017-04-18 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Constraining $p$-wave Dark Matter Annihilation with Gamma-ray Observations of M87
本文利用M87中心超大质量黑洞周围暗物质尖峰中粒子速度弥散大的特点，通过Fermi-LAT和MAGIC伽马射线数据约束p波暗物质湮灭，在乐观参数下可排除质量≲10 TeV的热暗物质模型，并指出尖峰参数和天体物理背景模型是提高约束的关键。
2023-11-28 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Constraining the mass of dark photons and axion-like particles through black-hole superradiance
超轻玻色子和类轴子粒子自然地出现在不同的场景中，可以解决一些长期存在的难题。它们的检测是具有挑战性的，所有直接方法都取决于粒子物理学标准模型的未知耦合。然而，与重力的普遍耦合为这些场提供了与模型无关的特征。我们在这里探讨的超辐射不稳定性的旋转黑洞在这种领域的存在触发。这种不稳定性从天体物理学上的黑洞中抽取角动量并限制其最大自旋。我们计算，为第一次，频谱的最不稳定的模式的大规模矢量（Proca）领域的通用黑洞自旋和Proca质量。观测到的恒星质量黑洞内盘的稳定性可以用来推导质量范围为$ 10^{-13}\,{\rm eV}\lesssim m_V \lesssim 3\times 10^{-12}\,{\rm eV}$的暗光子质量的\emph{direct}约束。通过还包括更高的方位角模式，类似的约束适用于质量范围为$6\times10^{-13}\,{\rm eV}\lesssim m_{\rm ALP} \lesssim 10^{-11}\, {\rm eV}$的类轴子粒子。同样，通过连续拟合、K $α$铁线或未来的天基引力波探测器LISA~-测量的超大质量黑洞的质量和自旋分布意味着，无论是轴子粒子还是暗光子，在质量范围内都存在近似$10^{-19}\,{\rm eV}\lesssim m_V, m_{\rm ALP} \lesssim 10^{-13}\, {\rm eV}$的…
2018-01-04 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
A Joint Optimal Search for Gravitational Waves from Resolved and Unresolved Supermassive Binary Black Holes with Pulsar Timing Arrays
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））；Leibniz Universität Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）；School of Natural Sciences, Institute for Advanced Study（普林斯顿高等研究院自然科学学院）
提出联合引力波背景与可分辨源模型，以特征数N_c作为检测统计量，通过模拟NANOGrav 15年数据限制可分辨SMBHB的应变振幅，并预测20年数据的探测概率。
2026-06-24 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
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
No evidence for a supermassive black hole binary in GSN 069
Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao-Tong University（上海交大李政道研究所）；School of Physics & Astronomy, Shanghai Jiao-Tong University（上海交通大学物理与天文学院）；Institute for Astronomy, School of Physics, Zhejiang University（浙江大学物理学院天体物理研究所）；Center for Cosmology and Computational Astrophysics, Institute for Advanced Study in Physics, Zhejiang University（浙江大学物理学高等研究院宇宙学与计算天体物理中心）；Department of Astronomy, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学天文系）
本研究以GSN 069为例，通过两种互补诊断方法探测超大质量黑洞双星，未发现其存在的证据，为约束邻近星系核中隐藏的超大质量黑洞伴星提供了互补途径。
2026-10-27 astro-ph.HE
Constraining the charge of the Galactic centre black hole
在这篇文章中，我们总结了我们的结果有关的观测约束的电荷与银河系中心黑洞- Sgr A*。根据无毛定理，每一个天体物理学上的黑洞，包括超大质量黑洞，最多可以用三个经典的、外部可观测的参数来表征--质量、自旋和电荷。虽然质量和自旋通常通过几种方法测量，但基于天体物理等离子体中有效放电的论点，电荷通常被忽略。从理论的角度来看，由于完全电离的等离子体中质子和电子之间的质量不平衡，黑洞可以获得电荷，这对Sgr A* 产生约$\sim 10^8\,{\rm C}$。第二，感应机制涉及嵌入在外部磁场中的旋转克尔黑洞，这导致由于磁场线的扭曲而产生电场。该电场可以与感应的Wald电荷相关联，为此，我们计算了Sgr A* 的$\sim 10^{15}\,{\rm C}$的上限。虽然$\sim 10^{15}\,{\rm C}$的最大理论极限仍然是12个数量级小于Sgr A* 的极值电荷，我们分析了一些天体物理的后果，有一个黑洞在银河系中心的小电荷。两个最突出的是对X射线韧致辐射轮廓的影响和对最内侧稳定圆轨道位置的影响。
2019-03-26 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Constraining ultralight bosonic dark matter with Keck observations of S2's orbit and kinematics
超轻玻色子暗物质有望在银河系中心的超大质量黑洞（SMBH）周围形成云。随着对SMBH周围恒星运动学观测精度的提高，这种暗物质云的微小效应，包括其引力扰动和与普通物质的直接耦合，可能会被探测到。在这项工作中，我们使用Sgr~A* 周围的S2星的精确轨道测量来寻找标量云的可能证据。我们求解了一阶后牛顿方程，同时考虑了标量云的扩展质量分布和通过Higgs门或光子门相互作用产生的附加耦合引起的频移。此外，我们还研究了气体和恒星残余物的天体物理幂律分量的影响。我们发现S2星的天体测量和光谱数据与Sgr~A* 的点状质量的假设是一致的。因此，我们得到的新的相互作用和扩展质量的耦合的上限，有和没有从天体物理组件的贡献。对于$3.2\times 10^{-19}$ ~eV和$1.6\times 10^{-18}$ ~eV之间的标量质量窗口，Higgs/光子耦合和标量云的扩展质量的极限是最严格的。
2022-11-21 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.SR
Testing the No-Hair Theorem with Event Horizon Telescope Observations of Sagittarius A*
事件视界望远镜（EHT）是一种毫米波甚长基线干涉仪阵列，它的出现使得对少数超大质量黑洞的亚视界尺度结构的空间分辨研究成为可能。其中，银河系中心的超大质量黑洞人马座A*（Sgr A*）呈现出最大的角截面。到目前为止，这些研究集中在黑洞自旋的测量和低光度吸积模型的验证。然而，对EHT数据分析的一个关键输入是黑洞时空的结构，因此这些观测提供了新的机会来测试克尔度规对天体物理学黑洞的适用性。在这里，我们采用准克尔度规，呈现了Sgr A* 周围辐射低效吸积流（RIAF）的第一个模拟图像，该度规除了在广义相对论中充分表征黑洞的质量和自旋之外，还包含独立的四极矩。我们发现，这些图像可以显着不同的图像的RIAF周围的克尔黑洞具有相同的自旋，并证明了测试无毛定理的可行性，通过约束四极偏离克尔度量与现有的EHT数据。同样重要的是，我们发现，磁盘倾角和自旋方向角是强大的列入额外的参数，提供信心，在以前的估计假设克尔度量的基础上EHT的意见。然而，目前对克尔度规的潜在修改的限制仍然很弱。
2013-11-21 astro-ph.HE gr-qc
Multiwavelength periodic microlensing signatures of macrolensed supermassive binary black holes
National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家天文台）；School of Astronomy and Space Science, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学天文学与空间科学学院）
研究透镜类星体的微引力透镜效应，分析超大质量双黑洞系统的多波段光变曲线周期特征，发现质量比决定周期，紫外和X射线波段振幅更大，结合能谱分布可约束系统参数。
2026-07-02 astro-ph.GA astro-ph.HE
Future Prospects for Constraining Black-Hole Spacetime: Horizon-scale Variability of Astrophysical Jet
本研究利用GRMHD模拟和GRRT计算，分析M87*喷流在视界尺度的动力学与黑洞自旋的关联，并评估ngEHT观测约束黑洞自旋的前景。
2023-11-16 astro-ph.HE
A quasar-based supermassive black hole binary population model: implications for the gravitational-wave background
纳赫兹引力波背景（GWB）被认为是由超大质量黑洞双星（SMBHB）的GW发射占主导地位。对几个活动星系核（AGN）的观测强烈地表明活动星系核和SMBHB之间存在联系，因为这些活动星系核系统最终会形成束缚双星对。在这里，我们开发了一个探索性的SMBHB人口模型的基础上，经验约束类星体人口，使我们能够分解成一个潜在的分布SMBH质量，SMBHB数密度，体积包围GWB的GWB振幅。我们的方法还允许我们自洽地预测本地SMBHB系统的GWB幅度的数量。有趣的是，我们发现NANOGrav 12.5年数据集中的共同过程信号所暗示的SMBHB的局部数密度大约是其他模型先前预测的5倍。我们还发现，最多$\sim 25 \%$的SMBHB可以与类星体。此外，我们基于类星体的方法预测GWB信号的$\gtrsim 95\%$来自$z \lesssim 2.5$，并且对GWB有贡献的SMBHB具有质量$\gtrsim 10^8 M_\odot$。我们还探讨了不同的经验星系-黑洞标度关系如何影响GW源的局域数密度，并发现预测更大质量的黑洞的关系降低了SMBHB的局域数密度。总的来说，我们的研究结果指出了GWB的测量将在直接约束SMBHB的宇宙人口以及它们与类星体和星系合并的联系方面发挥的重要作用。
2021-10-22 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
X-ray Reflection as Diagnostic of Supermassive Black Hole Binary Properties
Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院）；Center for Astrophysics, Harvard-Smithsonian（哈佛-史密森天体物理中心）；FAU Erlangen-Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡大学）
该研究通过计算24570个X射线反射谱，发现相对论性Fe Kα蓝峰位置可诊断双星倾角，监测Fe Kα质心可确定轨道相位并约束质量比，其方法可补充引力波测量以约束SMBH双星参数。
2026-11-06 astro-ph.HE
Constraining black hole feedback in galaxy clusters from X-ray power spectra
通过 Perseus 星系团反馈模拟与 X 射线功率谱对比，研究 AGN 喷流如何驱动大气涨落和湍流，并据此约束黑洞反馈历史。
2021-05-28 astro-ph.HE
Cosmic variance in the nanohertz gravitational wave background
我们使用大N体模拟和经验的暗物质晕，星系和超大质量黑洞之间的标度关系来估计超大质量黑洞双星的形成率和由此产生的低频随机引力波背景（GWB）。我们发现这个GWB是相对不敏感（$\lesssim10\%$）的宇宙学参数，只有轻微的变化之间的WMAP 5和普朗克宇宙学。我们发现，在天体物理标度关系的不确定性的变化的幅度的GWB的一个因素的$\sim 2$。目前的观测限制已经限制了这一预测的模型范围。我们研究了随机生成的超大质量黑洞群的GWB振幅的泊松方差，发现每个频率箱在10 nHz以下的阶数单位分散，并且在100 nHz附近增加到$\sim 10$的因子。这种变化是由于最大质量的二进制文件，占主导地位的信号的稀有性，并作为一个基本的不确定性的振幅的基础上的幂律频谱。这种泊松不确定性在$\gtrsim 20$ nHz处占主导地位，而在较低频率处，主要的不确定性与我们对天体物理标度关系的理解不足有关，尽管非常低的频率可能由与最终秒差距问题和将二进制驱动到引力波主导状态的过程相关的不确定性所主导。宇宙效应在所有频率下都可以忽略不计。
2016-03-09 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Constraining Quasar Relativistic Reflection Regions and Spins with Microlensing
本文分析了五个引力透镜活动星系核的Chandra谱。我们证实了以前的检测FeK $α$发射线在这些对象的大多数图像具有很高的意义。线能量范围从5.8到6.8千电子伏，宽度从未解析到0.6千电子伏，与在不同倾斜角度观察的旋转黑洞附近的发射一致。我们还证实了岩泽谷口效应的正偏移，FeK $α$等效宽度和活动星系核中X射线光度之间的负相关，其中我们测量的等效宽度在透镜类星体中更大。我们将这种效应归因于微透镜效应，并进行了微透镜似然分析，以约束相对论反射区的发射尺寸和超大质量黑洞的自旋，假设X射线日冕和反射区，负责铁发射线，都遵循幂律发射率分布。微透镜分析对Q2237+0305的反射分量的自旋和发射率指数产生强约束，具有$a > 0.92$和$n > 5.4$。对于剩下的四个目标，我们共同约束的两个参数，产生$a=0.8\pm0.16$和发射率指数的$n=4.0\pm 0.8$，这表明相对论X射线反射区域是超紧凑的，非常接近最内部的稳定的圆形轨道的黑洞，这是在接近最大值旋转。对于Q2237+0305，我们成功地将发射区的半光半径限制在$< 2.4$ $r_g$（$r_g = GM/c^2$）范围内，对于联合样品，限制在5.9- 7.4 $r_g$范围内。
2019-05-01 astro-ph.GA astro-ph.HE
New Spectral Model for Constraining Torus Covering Factors from Broadband X-ray Spectra of Active Galactic Nuclei
活动星系核（AGN）的基本统一模型采用各向异性的遮蔽结构（通常称为环面）来解释活动星系核的遮蔽效应。我们提出了一个新的网格的X射线光谱模板的基础上辐射转移计算中性气体在一个近似的环形几何形状，适合于CCD分辨率的X射线光谱（半高宽> 130 eV）。通过对AGN宽带X射线谱的拟合，得到了对超大质量黑洞周围气体分布的两个重要几何参数的约束条件：平均柱密度和覆盖因子.与现有的光谱模板相比，我们的模型更加灵活，能够在更大范围内提供活动星系核主环参数的约束。我们证明了这个模型的应用程序，使用硬X射线光谱从NuSTAR（3-79千电子伏）的活动星系核覆盖各种分类：3C 390.3，NGC 2110，IC 5063，和NGC 7582。选择这一小组例子是为了说明可能的环面结构的范围，从盘状到球状几何形状，柱密度低于和高于康普顿厚度阈值。这种多样性的环面性质的挑战一个标准的几何和光学厚的环形结构通常调用的基本形式的活动星系核的统一模型的简单假设。发现广泛的一致性之间的限制和红外建模，我们讨论了如何从X射线波段的方法补充类似的测量AGN结构在其他波长。
2018-01-15 astro-ph.GA astro-ph.HE
Supermassive black hole binaries in the multi-messenger context of ground and spaceborne VLBI
Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）；Joint Institute for VLBI ERIC (JIVE)（甚长基线干涉测量欧洲联合研究所）；Niels Bohr Institute（尼尔斯·玻尔研究所）；Space Telescope Science Institute（太空望远镜科学研究所）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；Space Initiatives Inc（太空倡议公司）
本文利用双星光谱能量分布模型预测超大质量黑洞双星在地基与天基VLBI下的可探测性，发现天基VLBI（如BHEX）能显著改进双星参数表征，有望实现首次直接观测。
2026-09-25 astro-ph.HE astro-ph.IM
Observing Black Holes Spin
黑洞的旋转保留了黑洞如何成长的记忆，并且可以成为驱动相对论喷流的强大能量来源。然而，要理解黑洞自旋的诊断能力和天体物理学意义，我们必须首先设计出测量自旋的观测方法。在这里，我描述了黑洞自旋测量的现状，突出了X射线天文学家所取得的进展，以及目前令人兴奋的引力波和射电天文学为基础的技术。今天的自旋测量已经限制了超大质量黑洞生长的模型，并为恒星核心坍缩的动力学提供了新的见解，同时也暗示了相对论性喷流产生的物理学。未来的X射线、无线电和引力波观测站将把黑洞的旋转转化为天体物理学的精确工具，并检验引力的基本理论。
2019-03-27 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Hard X-ray Morphological and Spectral Studies of The Galactic Center Molecular Cloud Sgr B2: Constraining Past Sgr A* Flaring Activity
银河系中心（GC）分子云Sgr B2是X射线反射星云（XRN）对超大质量黑洞Sgr A* 过去巨大爆发的再加工的最佳表现。或者，Sgr B2可以被低能宇宙射线电子（LECRe）或质子（LECRp）照射。2013年，NuSTAR首次在亚弧分尺度上解析了Sgr B2硬X射线发射。在10 keV以上探测到两个突出的特征--一个新出现的云G0.66-0.13和中心90”半径区域，该区域包含两个致密的核心Sgr B2（M）和Sgr B2（N），周围有漫射发射。目前尚不确定Sgr B2排放的剩余水平是否仍在下降或已达到恒定的背景水平。减少的Fe K $α$发射可以最好地解释XRN，而恒定的背景发射可以最好地解释LECRp。在XRN情景中，3-79 keV的Sgr B2光谱可以很好地约束过去的Sgr A* 爆发，导致爆发光谱的峰值亮度$L_{3-79\rm~keV} \sim 5\times10^{38} \rm~erg~s^{-1}$来自最大康普顿散射连续谱和Fe K $α$发射一致。XRN方案是首选的快速变化的G0.66-0.13，这可能是一个分子团位于Sgr B2信封反映了相同的Sgr A* 爆发。在LECRp的情况下，我们推导出所需的CR离子功率$dW/dt=(1-4)\times10^{39}\rm~erg~s^{-1}$和CR电离率$ζ_{H}=(6-10)\times 10^{-1…
2015-07-31 astro-ph.HE
Evolution of black hole shadow in the presence of ultralight bosons
克尔黑洞与量子化玻色子场的耦合显示出一种特殊的霍金效应，受超辐射条件的支配。这导致玻色子云通过自发产生而快速增长，从而导致黑洞的减速，并且可以检测到黑洞阴影的增长。这可以发展成为一种搜索或限制超轻玻色子存在的技术。我们研究了自旋为0的玻色子在黑洞阴影中的这一现象，详细分析了Sgr $A^*$，并对演化时间尺度和随后的黑洞阴影特征变化进行了估计.我们的研究表明，有一个小窗口的参数，其中超大质量黑洞的阴影的增加可能是可见的，但只有当测量的灵敏度从目前的25 $μ$增加到约0.1 $μ$作为。
2020-02-26 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Constraining the PG 1553+113 binary hypothesis: interpreting hints of a new, 22-year period
本研究在耀变体PG 1553+113的百年光学光变曲线中发现约22年的准周期振荡迹象，结合已知2.2年周期，用超大质量黑洞双星模型解释二者10:1的周期比，给出双星参数并指出其纳赫兹引力波难以被现有设备探测。
2024-03-07 astro-ph.GA astro-ph.HE
Constraining the Mass of a Hypothetical Secondary Black Hole in M87 with the NANOGrav 15-Year Data Set
本研究结合 EAVN 喷流周期、NANOGrav 15 年 GWB 及双星并合与轨道约束，给出 M87 假设次级黑洞的质量比和半长轴允许范围。
2025-06-14 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Imprints of black hole charge on the precessing jet nozzle of M87*
通过将M87*倾斜吸积盘粒子运动建模为Kerr-Newman黑洞球面轨道，研究电荷对喷流进动周期的影响，发现进动周期随电荷增加而增加，并利用观测周期约束自旋、电荷与翘曲半径关系，为多信使天文学时代约束黑洞参数提供了新途径。
2024-11-12 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Difficulties of Quantitative Tests of the Kerr-Hypothesis with X-Ray Observations of Mass Accreting Black Holes
对X射线双星中恒星质量黑洞和活动星系核中质量吸积的超大质量黑洞的X射线研究已达到高度成熟，并提供了有关天体物理来源和黑洞吸积物理的详细信息。本文综述了利用X射线观测来检验“Kerr假设”的最新进展，“Kerr假设”认为所有天体物理准静态黑洞的背景时空都是由Kerr度规描述的。虽然观测确实揭示了强场引力中相对论效应的明确证据，但克尔假设的定量测试仍然面临理论和实际困难。在这篇文章中，我描述了几个最近引入的测试度量和审查的质量吸积恒星质量和超大质量黑洞的背景时空与这些测试度量的约束状态。讨论的主要结论是，天体物理学的不确定性是大的克尔和非克尔度量之间的观测差异相当小，排除了定量约束偏离克尔度量在这一点上的时间。最后，我讨论了未来的进展，使更详细的数值模拟和未来的X射线光谱，定时，偏振和干涉测量任务。
2018-07-25 astro-ph.HE
Testing the Kerr Nature of Black Hole Candidates using Iron Line Spectra in the CPR Framework
在恒星质量和超大质量黑洞候选者的X射线谱中普遍观察到的铁K $α$线源自内部吸积盘的X射线荧光。因此，它可以用来映射这些物体周围的时空几何。在本文中，我们扩展了以前的工作，使用铁K $α$线来测试克尔黑洞假设。我们采用的Cardoso-Pani-Rico参数化，我们测试的可能性，约束可能的偏差从克尔的解决方案，可以从整个范围内的观测黑洞自旋和倾角。我们证实了以前的说法，铁K $α$线是一个潜在的相当强大的探针，用于测试克尔度规给出足够高的质量数据和系统学的控制下，特别是在快速旋转的黑洞和高倾角的情况下，因为这两个条件有助于最大限度地提高相对论效应。我们发现，从克尔几何的一些几何扰动表现出更强烈的铁线轮廓比别人。虽然扰动参数$ε^t_3$可以很好地约束的铁线轮廓，正交的数据集是必要的，以约束偏离克尔几何在$ε^r_3$。
2015-09-05 astro-ph.HE gr-qc
Probing an Intermediate-Mass Black Hole Companion of Sagittarius A* with Pulsar Timing
Peking University（北京大学）；Kavli Institute for Astronomy and Astrophysics, Peking University（北京大学科维理天文与天体物理研究所）；National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家天文台）
研究银河系中心超大质量黑洞人马座A*周围中等质量黑洞伴星的可探测性，基于射电计时观测，发现脉冲星 - 超大质量黑洞系统对第三体扰动敏感，能严格约束中等质量黑洞存在，补充现有观测约束。
2026-10-20 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Novel tests of gravity using nano-Hertz stochastic gravitational-wave background signals
本文提出一种模型无关的形式体系，将修改引力理论映射为纳赫兹随机引力波背景谱的修正倾斜，利用脉冲星计时阵列数据检验引力，并给出对牛顿常数随时间变化的新约束。
2024-05-07 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
