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
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
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
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
Global Stellar Budget for LIGO Black Holes
LIGO-Virgo引力波探测器观测到的双黑洞合并提出了两个主要挑战：（i）如何从恒星过程中产生这些大质量的黑洞;（ii）如何使它们足够接近，以便在宇宙年龄内合并？我们推导出一个基本的约束关系的二进制分离和可用的恒星预算在宇宙中产生所观察到的黑洞合并。我们发现，$\lesssim 14\%$的整个预算有助于所观察到的合并率的$(30 + 30)~\mathrm{M}_\odot$黑洞，如果分离是周围的直径，其祖星。此外，升级后的LIGO探测器和第三代引力波探测器预计不会在高红移处发现恒星质量的黑洞合并。从LIGO对对不稳定质量隙（$60-120~\mathrm{M}_\odot$）中黑洞合并的强约束出发，我们发现所有大质量恒星中的$\lesssim 0.8\%$对该质量隙中的剩余黑洞数有贡献.我们推导出的分离$-$预算约束提供了一个强大的框架，用于测试恒星双星黑洞的形成方案。
2019-10-21 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
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
On the distribution of stellar-sized black hole spins
黑洞旋转将对用先进探测器搜索引力波产生很大影响。虽然只有少数恒星质量的黑洞自旋已被测量使用X射线技术，引力波探测器有能力大大增加黑洞自旋测量的统计数据。我们展示了我们可能从这些测量中学到的东西，以及黑洞的自旋值如何受到它们形成通道的影响。
2016-04-04 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
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}}$一致。
2020-12-02 astro-ph.HE astro-ph.SR
Testing the binary black hole nature of a compact binary coalescence
我们提出了一种新的方法来测试的二进制黑洞（BBH）的性质，可检测的引力波（GW）干涉仪的紧凑的双星，从而限制其他外来紧凑对象的参数空间。测试的精神在于黑洞的“无毛”猜想，其中黑洞的所有属性都由黑洞的质量和自旋来表征。该方法依赖于观测测量的四极矩的紧凑的二进制成分诱导由于其自旋。如果致密物体是一个克尔黑洞（BH），它的四极矩只能用它的质量和自旋来表示。否则，四极矩可以取决于附加参数（例如对象的状态方程）。引力波的相位和振幅中的高阶自旋效应，明确地包含了致密天体的自旋诱导四极矩，因此唯一地编码了致密双星的性质。因此，我们认为，一个独立的测量的自旋引起的四极矩的紧凑的双星GW观测可以提供一个独特的方式来区分二进制BH系统的二进制组成的外来紧凑的对象。
2017-09-06 astro-ph.HE gr-qc
A Near Horizon Extreme Binary Black Hole Geometry
本文提出了四维真空广义相对论的一种新的解。它描述了极端（最大自旋）双黑洞系统的近视界区域，其中两个完全相同的极端Kerr黑洞被一个无质量支柱保持平衡。这是第一个例子，一个非超对称的，渐近平坦的近地平线极端二元黑洞几何的两个不带电的黑洞。这些黑洞是同向旋转的，并且解是由质量唯一指定的。二元极端系统具有有限熵。黑洞之间的距离是固定的，但在物体坍缩成一个的地方有一个零距离限制。这种极限几何对应于近视界极端克尔（NHEK）黑洞。
2018-04-19 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Black Hole - Neutron Star Binary Mergers: The Imprint of Tidal Deformations and Debris
引力波干涉仪灵敏度的提高将带来对双黑洞和双中子星合并的额外探测。它也很可能增加许多黑洞-中子星双星的合并事件。区分高质量比的混合双星和双星黑洞合并可能是具有挑战性的，因为在这种情况下，中子星与黑洞合并而没有经历重大的破坏。为了研究混合二进制合并到那些行为更像二进制黑洞合并的过渡，我们提出了不同的质量比合并模拟的结果。我们展示了中子星的变形和破裂程度如何影响螺旋和合并动力学，最终黑洞的性质，由潮汐碎片的圆形化形成的吸积盘，引力波，以及应变谱和失配。计算结果还表明了将黑洞击穿的Bowen-York初始数据推广到有中子星伴星的双星的初始数据方法的有效性。
2021-09-03 astro-ph.HE gr-qc
Systematic challenges for future gravitational wave measurements of precessing binary black holes
通过与两个紧密双星合并的近似模型的比较，推断了进动合并双星黑洞的性质。在这项工作中，我们发现这两个模型往往不同意时，二进制有适度的大自旋（$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
University of Arizona（亚利桑那大学）
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
Massive Stellar Triples Leading to Sequential Binary Black-Hole Mergers in the Field
具有大质量恒星成分的恒星三元组是常见的，并且可以导致连续的二元黑洞合并。在这里，我们概述了这些顺序合并的演变，并探讨这些事件的背景下，引力波天文学和对不稳定的质量差距。我们发现，二进制黑洞合并在对不稳定的质量间隙可以是三重起源，因此并不完全形成在稠密的动力学环境。我们讨论的背景下，最大规模的引力波源检测到的顺序合并的情况：GW170729和GW190521。我们认为GW170729的祖先是一个低金属丰度场三元组。我们支持GW190521不可能在野外形成的前提。我们的结论是，三重恒星演化是基本的引力波源的理解，并可能，其他高能瞬变。
2020-12-22 astro-ph.HE astro-ph.SR
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
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
Stellar-Mass Black Holes and Their Progenitors
如果一个黑洞的自旋值很低，那么它的质量必须加倍才能达到一个高自旋参数。虽然对于银河系中心的超大质量黑洞来说，这很容易通过合并或吸积来实现，但对于X射线双星中的恒星质量黑洞来说，这是不可能的。因此，恒星质量的黑洞的自旋分布几乎是原始的，主要反映了它们产生时的角动量。这一事实可以帮助我们了解两个基本问题：超新星和伽马射线暴的中心引擎的性质是什么？宇宙中第一个黑洞的自旋分布是什么？
2009-02-26 astro-ph.HE astro-ph.SR
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
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
X-BPASS : Self-consistent modelling of stellar populations and their associated X-ray Binary emission in a binary stellar evolution framework
本文扩展BPASS代码套件以自洽建模双星系统中致密残骸的X射线辐射，通过吸积盘建模和第一性原理方程计算XRB特性，其模型经观测验证，还探索了对电离光子产生等的影响。
2025-08-26 astro-ph.HE
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
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
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
The Low Effective Spin of Binary Black Holes and Implications for Individual Gravitational-Wave Events
虽然先进的LIGO和Virgo引力波实验现在定期观察到双黑洞合并，但这些事件的进化起源仍然是一个谜。对双星黑洞自旋分布的分析可能会揭示这个谜团，提供一种区分不同双星形成通道的方法。使用先进的LIGO和处女座的第一次和第二次观测运行的数据，在这里，我们试图仔细地描述有效自旋的分布之间的二元黑洞，分层测量分布的平均$μ$和方差$σ^2$，同时考虑自旋和其他黑洞参数之间的选择效应和简并。我们证明，已知的人口的二元黑洞的自旋都很小，$μ\sim 0$，非常狭窄的分布，$σ^2 \leq 0.07$在95%的可信度。然后，我们探讨这些合奏属性意味着个别的二进制黑洞合并的自旋，重新分析现有的引力波事件与人口知情之前，他们的有效自旋。二元黑洞GW 170729，以前排除有效自旋等于零，现在符合零有效自旋在~10%的可信度。更广泛地说，我们发现，无信息的自旋先验一般产生高估的有效自旋幅度紧凑的二元合并。
2020-03-09 astro-ph.HE
Very Wide Binary Stars as the Primary Source of Stellar Collisions in the Galaxy
我们提出了数值模拟模拟的轨道演化非常宽的双星，对恒星分离超过1000 AU。由于其他经过的恒星和银河系潮汐的扰动，非常宽的双星的轨道偶尔会变得非常偏心，这迫使伴星之间发生近距离相遇（Kaib et al. 2013）。我们发现，这一过程导致了银河系中平均每1000-7500年发生一次非常宽的双星伴星之间的恒星碰撞。碰撞率的主要不确定性之一是近距离（但不是碰撞）近星点通道期间动态潮汐消散的能量。这种耗散为恒星碰撞提供了动力学障碍，并且可以将非常宽的双星转化为紧密或接触的双星。然而，对于任何合理的潮汐耗散模型，非常宽的双星是一个未实现的，并可能是我们银河系中恒星碰撞的主要来源。这样的碰撞应该发生在整个银河系的薄盘上。在非常宽的双星系统中的恒星碰撞应该会产生一小部分单一的、锂耗尽的、快速旋转的大质量恒星。
2014-01-08 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.HE
Stellar Mass Black Holes and Ultraluminous X-Ray Sources
我们回顾了可能的人口，观测特性，和广泛的影响，恒星质量的黑洞和超明亮的X射线源。我们专注于明确的经验规则连接吸积和流出，已建立了恒星质量的黑洞在过去的十年半的双系统。这些行为模式可能是关键，将使我们能够理解黑洞反馈的最大尺度上的宇宙学时间尺度。
2012-08-06 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
Observational Support for Massive Black Hole Formation Driven by Runaway Stellar Collisions in Galactic Nuclei
在这里，我们探讨了大规模的黑洞形成恒星碰撞驱动的星系核的情况下，提出了一个新的形成制度的全球不稳定性的核星团失控恒星碰撞触发。使用数量级估计，我们发现，观察到的核星团避免恒星碰撞的制度是动态相关的整个系统，而解决检测大规模黑洞是这样的碰撞为主的制度。我们解释这一结果的大质量黑洞和核星团是一个共同的形成机制不同的演化路径，统一的标准术语下，都是中心的大质量物体。我们提出了一个形成的情况下，中央大质量的物体质量比$\rm \sim 10^8 \, Msun$，这也有弛豫时间长，他们的碰撞时间，将过于密集（维里平衡）是全球稳定的恒星碰撞和大部分的质量将崩溃对形成一个大规模的黑洞。实际上，这只会发生在密度较低的中心质量天体的核心，导致形成具有低得多的黑洞效率$\rm ε_{BH} = \frac{M_{BH}}{M_{CMO}}$的黑洞，对于质量比$\rm \sim 10^7 \, Msun$大的中心质量天体，这些效率$\rm ε_{BH}$急剧增加，接近$\rm M_{CMO} \sim 10^8 \, Msun$周围的1。我们表明，提出的方案成功地解释了大质量黑洞和核星团之间质量、效率和标度关系的相对趋势。
2020-09-09 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Growth of stellar mass black holes in dense molecular clouds and GW190521
一个恒星质量的黑洞，如果长时间嵌入一个相对于周围介质缓慢运动的极其密集和巨大的分子云中，可以通过邦迪吸积显著地增加其质量。这为大质量恒星质量黑洞的形成提供了一个新颖但具有挑战性的通道。我们讨论了这个通道如何解释LIGO/Virgo引力波探测器观测到的大质量双黑洞合并系统GW 190521以及声称的大质量黑洞候选者LB-1。
2020-12-25 astro-ph.HE
Dynamical Formation of the GW150914 Binary Black Hole
我们探讨的可能性，GW 150914，二元黑洞合并最近发现的先进LIGO，是由一个密集的星团的核心引力相互作用。使用模型的球状星团与详细的$N$体动力学和恒星演化，我们表明，一个典型的集群与质量的$3\times10^5M_{\odot}$，以$6\times10^5M_{\odot}$是最佳的形成GW 150914的二元黑洞，将合并在当地的宇宙。我们确定了最有可能的动力学过程，形成GW150914在这样的集群，我们发现，GW150914的检测是一致的质量和合并率预期的二进制黑洞合并从球状星团。我们的研究结果表明，动力学过程提供了一个重要的和充分理解的途径，形成双黑洞合并在本地宇宙。理解动力学对双黑洞合并问题的贡献是释放引力波天文学全部潜力的关键一步。
2016-05-23 astro-ph.HE
The Ecology of the Galactic Centre: Nuclear Stellar Clusters and Supermassive Black Holes
超大质量黑洞存在于大多数星系核中。这些原子核中的很大一部分还包含一个围绕着黑洞的核星团。在这里，我们考虑的想法，核星团形成的第一和超大质量黑洞成长后。特别是，我们考虑合并的三个星团，形成一个核星团，其中一些集群包含一个单一的中等质量黑洞（IMBH）。在多个星团包含IMBH的情况下，我们讨论了黑洞是否可能合并，以及这种合并是否可能导致合并后的黑洞从核星团中喷出。在某些情况下，没有超大质量黑洞会形成，因为任何合并产物都不会保留。这是一个自然的途径来解释那些含有核星团但显然缺乏超大质量黑洞的星系核; M33是一个附近的例子。或者，如果IMBH合并的产物被保留在核星团中，它可能会随后长大，例如通过恒星的潮汐破裂，形成超大质量黑洞。
2019-07-31 astro-ph.GA astro-ph.HE
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
Thermal emission from the stellar-mass black hole binary XTE J1118+480 in the low/hard state
我们报告的检测的热盘组件从恒星质量的黑洞二进制XTE J1118+480在典型的低/硬状态。XTE J1118+480的Chandra谱中存在一个温度约为0.21keV的热成分，其置信度超过14 σ。基于这一证据，我们认为，在XTE J1118+480的吸积盘是不是截断远离中央黑洞与以前的索赔。
2009-02-16 astro-ph.HE
Supermassive black hole growth from stellar binary encounters
University of Utah（犹他大学）
研究通过双星相互作用机制探讨超大质量黑洞的生长过程，并发现大麦哲伦云中的黑洞可能通过吸积双星伙伴实现增长。
2026-02-11 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
LISA Detection of Binary Black Holes in the Milky Way Galaxy
利用LIGO的黑洞合并率，我们计算了银河系中紧束缚双黑洞的丰度。具有小半长轴的双星（$\lesssim 10 R_\odot$）通过传统的形成机制起源于较大的分离，并作为引力波发射的结果而演化。我们发现LISA可以在银河系中探测到它们。我们还确定了可能的X射线签名，这样的二进制文件。
2017-04-28 astro-ph.HE
Relativistic Stellar Dynamics Around a Massive Black Hole in Steady State
我简要地回顾了进展的理解和建模的相对论恒星动力学周围的大规模黑洞（MBHs）在星系核，包括相干弛豫和长期的过程中的一个新的正式的分析描述的动态。
2015-05-18 astro-ph.GA astro-ph.HE
Binary Stars Approaching Supermassive Black Holes: Tidal Break-up, Double Stellar Disruptions and Stellar Collision
本研究通过三体散射实验探讨了双星接近超大质量黑洞时的结果，发现轻度接触后碰撞合并产物被弹射，深度接触中碰撞产物被黑洞束缚，进而可能产生奇特恒星、吸积耀斑和重复部分潮汐瓦解事件。
2024-11-16 astro-ph.HE
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
Black hole binary OJ287 as a testing platform for general relativity
Blazar OJ 287是最有希望的（也是唯一的）河外双星黑洞系统在引力辐射反应作用下发生螺旋运动的例子。目前，虽然不可能直接观测到双星的组成部分，但可以观测到从主黑洞发出的喷流。我们认为次级黑洞的轨道运动反映在喷流的摆动中，并证明这种摆动与轨道位置有关。Agudo等人（2012）报告的喷流的不稳定摆动通过考虑系统的二元性质进行了分析，我们发现喷流摆动的不稳定分量非常小。
2012-08-22 astro-ph.HE
Measuring eccentricity in binary black hole inspirals with gravitational waves
当双黑洞在磁场中形成时，可以预期它们的轨道在合并之前通常是圆形的。在星系核和球状星团中，二元黑洞可以动态地形成。最近的研究结果表明，球状星团中的合并$\approx5\%$是三体相互作用的结果。当这些三体相互作用以10 Hz的引力波频率进入高级LIGO波段时，预计会引起显著的轨道偏心率$\gtrsim 0.1$。因此，测量二元黑洞偏心率提供了一种手段，用于确定动态形成是否是产生二元黑洞合并的主要渠道。我们提出了一个框架进行贝叶斯参数估计的引力波观测的黑洞螺旋。使用这个框架，并采用非旋转，inspiral-only EccentricFD波形近似，我们确定的最小可检测的偏心距的事件与质量和距离类似GW 150914。在设计灵敏度，我们发现，目前这一代先进的天文台将是敏感的轨道偏心率的$\gtrsim0.05$在10赫兹的引力波频率，表明现有的探测器可以使用偏心率来区分圆场双星和球状星团三倍。我们比较这一结果的偏心率分布预测，导致从三个黑洞二进制形成通道，表明偏心率的测量可以用来推断人口的二元黑洞的属性。
2018-11-01 astro-ph.HE
Multi-Messenger Astrophysics Opportunities with Stellar-Mass Binary Black Hole Mergers
对于恒星质量的双黑洞（sBBH）合并的传统观点是，不应该有足够的物质来产生可检测的电磁瞬变。然而，有许多机制可以通过从各种储备、带电黑洞或与磁场或外来场的相互作用中吸积物质来产生这样的对应物。回顾这些机制后，我们描述了我们可以学到的多信使观测sBBH合并在恒星演化和紧凑的二元形成，宇宙学测量，搜索带电黑洞，和测试的广义相对论和基础物理领域。最后，我们对未来十年及以后支持观测能力和建模的必要性进行了一些评论。
2019-03-26 astro-ph.HE
A Comparison of the X-ray Polarimetric Properties of Stellar and Supermassive Black Holes
本研究通过比较IXPE观测的非耀变体黑洞的X射线偏振性质，发现恒星级与超大质量黑洞在硬态下偏振特征高度相似，初步支持两者共享共同日冕几何的观点。
2024-08-22 astro-ph.HE
