Formation of globular cluster-rich ultra-diffuse galaxies through mergers
International Centre for Radio Astronomy Research, The University of Western Australia（西澳大利亚大学国际无线电天文研究中心）；National Institute of Technology, Asahikawa College（旭川工业高等专门学校）；ATNF, CSIRO Space and Astronomy（CSIRO空间与天文台射电天文国家设施）；Centre for Astrophysics and Supercomputing, Swinburne University（斯威本科技大学天体物理学与超级计算中心）
通过高分辨率流体动力学模拟发现，富气体矮星系并合可形成富含球状星团的超弥散星系，且能预测星团质量、旋转与金属丰度弥散的相关趋势。
2026-08-10 astro-ph.GA
The influence of Massive Black Hole Binaries on the Morphology of Merger Remnants
大质量黑洞（MBH）双星，由于星系合并而形成，预计将通过动力学摩擦和三体恒星散射而硬化，直到引力波（GW）的发射导致它们最终合并。根据最近的模拟，MBH二进制可以有效地硬化通过恒星相遇时，主机的几何形状是三轴的，即使只有适度的，角动量扩散允许一个有效的再填充的二进制损失锥。在本文中，我们进行了一套N体模拟等质量星系碰撞，不同的初始轨道和密度分布的合并星系和运行模拟有和没有中央MBH。我们发现，存在的MBH二进制的残留物使系统接近扁圆，与星系合并平面对齐，在半径内包围100 MBH质量。我们从来没有发现双星宿主在任何尺度上都是扁长的。由于角动量的注入和近径向轨道上恒星的弹弓弹射，衰变的MBH稍微增强了残骸中心的切向各向异性。后一种效应导致大约1%的残余恒星被从星系核中驱逐出去。最后，我们没有发现任何强大的残余形态和二进制的硬化率之间的联系，这只取决于内部密度的残余星系的斜率。我们的研究结果表明，MBH二进制能够合并在几个陀螺仪，即使二进制被发现部分擦除合并引起的三轴性的残余。
2018-03-23 astro-ph.GA
Black Hole Binary Formation in AGN Discs: From Isolation to Merger
本文通过首次三维全局流体动力学模拟，系统研究恒星质量黑洞双星在 AGN 盘中的捕获、硬化与并合过程，揭示顺行与逆行双星不同的偏心率演化机制，并证明 AGN 盘可成为黑洞高效并合渠道。
2023-06-23 astro-ph.GA
The Merger Rate of Extremely Low Mass White Dwarf Binaries: Links to the Formation of AM CVn Stars and Underluminous Supernovae
我们研究了一个完整的，颜色选择的样本的双简并双星系统包含极低质量（ELM）<0.25 Msol的白矮星（WD）。我们首次证明了银河系盘ELM WDs由于引力波辐射的合并速率约为4 × 10^（-5）/年。合并的最终产物取决于二元的质量比。经历稳定质量转移的ELM WD系统可以占AM CVn星的3%以上。更重要的是，ELM WD系统可能以与估计的暗SNe速率相当的速率引爆合并，估计仅产生约0.2 Msol的喷出物的罕见爆炸。我们的ELM WD样本中至少有25%属于银河系古老的厚盘和晕成分。因此，如果合并ELM WD系统是暗SNe的祖先，那么瞬变测量必须在椭圆星系和螺旋星系中找到它们。
2010-11-12 astro-ph.GA
AGN Activity in Nucleated Galaxies as Measured by Chandra
出于理论上的期望，即星系中心的核星团（NSC）可能为超大质量黑洞的形成和/或有效生长提供有利的环境，我们着手测量附近有核星系中也有活动星系核（AGN）的比例。我们用钱德拉X射线望远镜瞄准了98个物体的距离有限的样本，直到$\sim$ 10 $^{38}$ erg s $^{-1}$的均匀X射线光度阈值。该样本是由47晚型和51早型，使我们能够进一步研究作为星系形态的函数的活动部分。在对来自亮X射线双星的核X射线信号的污染进行校正后，我们测量到了一个活跃的分数$f$ =11.2 $\%^{+7.4}_{-4.9}$（1 $σ$ C.L.）在整个样本中，与Seth等人（2008）基于光学，X射线和无线电诊断的异质组合的先前估计一致。在考虑了我们样本中不同的恒星质量分布后，我们发现早型和晚型有核星系的活动分数没有统计学上的显著差异，$f$分别为10.6 $\%^{+11.9}_{-4.9}$和10.8 $\%^{+11.3}_{-6.3}$。对于早期类型的有核星系，我们能够进行一个控制的比较与父样本的无核星系覆盖相同的恒星质量范围内，再次发现没有统计上的显着差异的活动部分。从表面上看，我们的研究结果表明，NSC的存在既不会促进也不会增强核超大质量黑洞的吸积动力发射。即使对于晚型有核星系也是如此，这些星系拥有更蓝的NSC和可以说更大的气体库。
2017-04-12 astro-ph.GA astro-ph.HE
Converging on the eccentricity of massive black hole binaries in galactic mergers
School of Mathematics and Physics, University of Surrey（萨里大学数学与物理学院）；Dipartimento di Fisica “G. Occhialini（意大利国家核物理研究所米兰比可卡分部）；INFN, Sezione di Milano-Bicocca（海德堡大学天文学计算中心）；Astronomisches Rechen-Institut, Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg
研究通过数值模拟探讨了星系合并中MBHB的形成和演化，提出了确定双星偏心率的拟合公式，以提高对引力波背景的理解。
2026-01-05 astro-ph.GA
Abundance anomalies in low mass field mergers as evidence of a merger origin for the second generation stars in globular clusters
本文利用银河系盘面中具有G2-like轻元素丰度异常的低质量并合遗迹，证明球状星团第二代恒星至少部分起源于（MSS+MSS）→（MSS+HeWD）→并合产物的双星并合通道，并估算NGC 362中该通道产生的RGB G2恒星比例不超过10%。
2025-09-18 astro-ph.GA
Massive Black Hole Binaries from the TNG50-3 Simulation: II. Using Dual AGNs to Predict the Rate of Black Hole Mergers
双活动星系核（dAGN）追踪合并后星系的人口，是大质量黑洞（MBH）合并的前兆，是LISA可能观测到的引力波的重要来源。在本系列的第一篇论文中，我们使用TNG 50 -3模拟预测的近2000个星系合并的人口，为初始间距约为1 kpc的MBH对的轨道演化和合并的半解析模型播种。在这里，我们计算的dAGN的光度和这些对的分离，因为它们在合并后的星系的演变，并显示如何合并分数的dAGN的红移变化。我们发现，由于轨道演化的几个Gyr长的动力学摩擦时间尺度，dAGN的分数，最终结束在MBH合并的增长与红移，并没有通过50%，直到红移为1。然而，在凸起质量>10^10太阳质量或由几乎相等质量的MBH组成的星系中，dAGN演化得更快，并且具有高于平均的合并分数。在任何红移下，小间距（> 0.7 kpc）观测到的dAGN在哈勃时间内合并的概率都比更大的分离系统更高。正如在论文I中发现的，辐射反馈效应可以显着减少MBH合并的数量，这可能表现为比预期的更大数量的广泛分离的dAGN。我们提出了一种方法来估计MBH聚结率以及潜在的LISA检测率的调查dAGN。将这些速率与最终的LISA测量结果进行比较，将有助于确定合并后星系中动力学摩擦的效率。
2022-07-28 astro-ph.GA
Eccentricity evolution of massive black hole binaries from formation to coalescence
合并中的超大质量黑洞双星被认为是宇宙中最强的引力波源。基于宇宙学模拟和半解析模型的地面或空间探测器的探测率是高度不确定的。一个主要的困难来自于必须从合并的规模到inspiral的规模来模拟BHB。与GW合并时间表特别相关的是二元偏心率。在这里，我们提出了一个自洽的数值研究的偏心率的BHBs形成在大量的无气体合并的早期阶段的合并到硬化阶段，其次是一个半解析模型到合并。我们发现，早期的偏心率的非束缚黑洞对在很大程度上是由初始轨道。它在动态摩擦阶段系统地减少。双星形成时的偏心率受随机性和与恒星相遇时的噪声影响，但与初始轨道偏心率保持很强的相关性。结合的黑洞是一个阶段，其特征在于强扰动，我们提出了一个定量的定义的时间的二进制的形成。在硬化过程中的偏心率增加，在较小的合并，除非二进制是近似圆形的，但在主要的合并保持基本不变，在协议的半解析模型的基础上各向同性散射实验的预测。在宇宙学模拟中，对于星系合并的典型大初始偏心率（0.5 < e < 0.9），由于硬化和GW发射在贫气体非旋转椭圆星系中的合并时间<~0.5 Gyr。
2022-01-21 astro-ph.GA
Galaxy Core Formation by Supermassive Black Hole Binaries: the Importance of Realistic Initial Conditions and Galaxy Morphology
在星系合并过程中，超大质量黑洞（SMBH）双星合并释放的结合能被认为是明亮椭圆星系中经常发现的低密度核心的原因。我们使用高分辨率的$N$体和Monte Carlo技术进行单级和多级星系合并模拟和系统地研究的依赖性的中心星系的属性上的二进制质量比，初始密度尖点的斜率，和合并经历的数量。我们研究了耗尽恒星质量（或"质量赤字“）的数量，$M_{\rm def}$，以及耗尽区域的径向范围，$r_{\rm b}$。我们发现，$r_{\rm b}\simeq r_{\rm SOI}$和$M_{\rm def}$在$0.5$到$4M_{\bullet}$的范围内变化，其中$r_{\rm SOI}$是残余SMBH的影响半径，$M_{\bullet}$是残余SMBH的质量。这些关系中的系数弱依赖于二进制的质量比，并保持显着恒定，通过随后的合并。我们的结论是，核心的大小和质量赤字不与合并的数量呈线性关系，很难推断合并的历史，从观察。另一方面，我们表明，无论是$M_{\rm def}$和$r_{\rm b}$是敏感的星系合并残留物的形态，并采用球形的初始条件，在早期的工作，导致误导性的结果。我们的模型再现了大多数观测工作中发现的$M_{\rm def}$的值范围，但在真正的喷出恒星质量周围跨越了近一个数量级的范围。
2021-09-01 astro-ph.GA
Stellar binaries in galactic nuclei: tidally stimulated mergers followed by tidal disruptions
研究了星系核团中双星与大质量黑洞的相互作用。我们认为双星的高度偏心轨道周围的MBH的变化，由于随机的引力相互作用与其他恒星的核星团。轨道的近心点进行随机游走，我们考虑的情况下，这种随机游走慢慢地带来的二进制的希尔斯潮汐分离半径（所谓的空损失锥制度）。然而，我们发现，在大多数情况下，预期的分离并没有发生，而是二进制的成员合并在一起。这是因为双星的偏心率是由与MBH的潮汐相互作用激发的，并且双星内部偏心率的相对偏移量远远超过其内部半长轴。这经常会使近心点间距减小到低于典型恒星直径的值，这会导致相当一部分这样的双星合并（在我们的数值实验中是$\gtrsim 75\%$）。恒星潮汐不会明显改变合并的总速率，但会使双星循环，导致低偏心率、低撞击速度合并的比例很大。一些恒星合并的产物将在$\sim 10^6$年内被MBH潮汐性地破坏。如果合并强烈地增强了合并产物的磁场，这个过程可以解释在一些潮汐破裂事件中观察到的快速相对论性喷流形成。
2017-03-16 astro-ph.GA astro-ph.HE
Long-term evolution of massive black hole binaries. IV. Mergers of galaxies with collisionally relaxed nuclei
我们模拟星系之间的合并包含碰撞松弛核周围的大质量黑洞（MBH）。我们的星系包含四个质量群，代表古老的恒星星族;主要目标是了解合并后恒星质量黑洞（BH）的分布。合并之后使用直接求和N体模拟，假设质量比为1：3和两个不同的轨道。二进制MBH的演变，直到它的分离已经缩小了20倍以下的硬二进制分离。在星系合并的过程中，大的核心在恒星分布中被切割出来，半径是大质量双星影响半径的几倍。大部分预先存在的质量隔离在此阶段被消除。我们遵循的合并星系的演化约三个，中央弛豫时间合并后的大规模二元标准，头重脚轻，质量函数被认为是。在恒星分布中形成的核心仍然存在，恒星质量的黑洞的分布在这个基本上固定的背景下演化。即使在一个中心弛豫时间之后，这些模型看起来也与通常假设用于描述大质量BH附近恒星和恒星残骸分布的弛豫多质量模型非常不同。虽然恒星黑洞确实在大致的弛豫时间尺度上形成了一个尖点，但黑洞密度可能比那些模型小得多。我们讨论的影响，我们的研究结果的EMRI问题和Bahcall-Wolf尖点的存在。
2011-09-30 astro-ph.GA
RABBITS -- I. The crucial role of nuclear star formation in driving the coalescence of supermassive black hole binaries
本研究基于RABBITS模拟系列，发现核恒星形成通过三体相互作用显著缩短了星系合并中超大质量黑洞双星的硬化与合并时标，并指出AGN反馈、星系类型及离心率对合并时标的具体影响，有助于改进引力波事件率建模。
2024-02-02 astro-ph.GA
Boosted Tidal Disruption by Massive Black Hole Binaries During Galaxy Mergers FROM The View of N-Body Simulation
超大质量黑洞双星是等级星系形成模型的产物。中央SMBH对星系的形成和演化起着非常重要的作用，因此它与宿主星系之间存在着密切的联系。因此，合并星系中SMBHB的演化是一个重要的问题。由于有很多关于富含气体环境中SMBHB演化的讨论，我们将重点放在静止星系上，使用潮汐破裂作为诊断工具。我们的研究是基于一系列的大粒子数直接N体模拟干主要合并。根据模拟结果，可以将演化分为三个阶段。在第一阶段，合并系统中两个分离较好的SMBH的潮汐扰动率与孤立星系中单个SMBH的潮汐扰动率相似。在第二阶段，当两个SMBH足够接近形成一个束缚双星后，破裂率可以在短时间内提高~ 2个数量级。在第三阶段，SMBHB演化为紧凑的二元系统后，这个“增强”的破坏阶段结束，对应于破坏率下降到比第一阶段高几倍的水平。讨论了如何正确地将我们的N体模拟结果外推到现实中，以及我们的结果对观测的影响。
2016-12-20 astro-ph.GA
The cosmological distribution of compact object mergers from dynamical interactions with SMBH binaries
我们结合复杂的高精度散射实验，从Millenium-II模拟的结果，计算与超大质量黑洞二进制（SMBHBS）动态相互作用的束缚紧凑对象（CO）二进制的宇宙合并率。我们考虑由白矮星（WD），中子星（NS）和黑洞（BH）组成的双星。由红移$\sim 5$得到的WD-WD、NS-NS、BH-BH、BH-NS双星和EBBH（黑洞偏心双星）的总合并率分别为$4.32\times 10^3\,{\rm yr}^{-1}$（$5.93\times10^2\,{\rm yr}^{-1}$代表Ia型SNe）、$82.7\,{\rm yr}^{-1}$、$96.3\,{\rm yr}^{-1}$、$13.1\,{\rm yr}^{-1}$和$148\,{\rm yr}^{-1}$，其中银河系中心的CO双星分数为0.1。计算了双星合并点相对于宿主星系的距离（$R$）分布。分布显示了广泛的距离高达$\sim$兆秒差距，这尾是由逃逸的超高速CO双星。由于周围环境的物质密度的差异，具有不同$R$的合并事件预期在其EM对应物中显示显著不同的签名。特别是，产生相对论喷流但发生在星系际介质中的合并事件（尤其是NS-NS），相对于其即时发射，余辉辐射将非常弱。这些事件，我们称之为“偏离中心”，只能从CO双星和SMBHB之间的近距离接触产生;因此，这种合并事件的检测将表明附近SMBHB的存在，特别是具有高质量比，在一个…
2019-06-24 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
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
Merger rates of intermediate-mass black hole binaries in nuclear star clusters
恒星质量黑洞（BH）在密集星团中的重复合并可以产生中等质量黑洞（IMBHs）。特别是，在星系中心的核星团有足够深的势阱，以保留大部分的BH合并产品，尽管显着的反冲踢由于各向异性发射的引力辐射。这些事件可以在引力波（GW）中检测到，这代表了揭示IMBH的前所未有的机会。在本文中，我们分析了广泛的数值模拟，其中包括不同的集群金属丰度，初始BH种子质量，和初始BH自旋的统计结果，我们计算的合并率的IMBH二进制文件。我们发现合并率在$0.01$ - $10$ \、Gpc $^{-3}$ \、yr $^{-1}$范围内，取决于IMBH质量。我们还计算了地基和天基观测站的多波段检测的数量。我们的模型预测，对于质量为$\lesssim 1000\msun$的IMBH，LISA、DECIGO、ET和LIGO每年应该可以检测到一些合并事件，而DECIGO、ET和LIGO每年只能检测到几十个合并事件。
2022-06-07 astro-ph.GA astro-ph.HE
Supernovae in massive binaries and compact object mergers near supermassive black holes
围绕星系核中的超大质量黑洞（SMBH）的核星团是宇宙中的致密系统之一，拥有数百万颗恒星和致密天体（CO）。在距离SMBH几个秒差距的范围内，恒星可以形成双星。在本文中，我们模型的超新星（SN）的过程中，出生在SMBH附近，产生CO二进制的大规模的二进制文件。这些双星后来可以通过发射引力波合并，这是Lidov-Kozai机制的结果。我们研究了这些系统的动力学演化的高精度$N$体模拟，包括后牛顿（PN）项高达2.5 PN阶。我们采用不同的处方出生的速度踢在SN过程中给予，并发现较大的踢导致更紧凑的二进制合并更接近SMBH。我们还得出结论，大多数的合并进入LIGO波段具有非常高的偏心率。最后，我们分别计算了BH-BH、BH-NS、NS-NS的$0.05$-$0.07\ \mathrm{Gpc}^{-3} \mathrm{yr}^{-1}$、$0.04$- $2\times 10^{-3}\ \mathrm{Gpc}^{-3} \mathrm{yr}^{-1}$、$9.6\times 10^{-6}$ - $2.7\times 10^{-3}\ \mathrm{Gpc}^{-3} \mathrm{yr}^{-1}$的合并率，小于实际的LIGO-Virgo观测率。
2019-10-01 astro-ph.GA 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
Most Double Degenerate Low Mass White Dwarf Binaries Merge
我们估计了银河系中含有极低质量（ELM）<0.3 Msun的双简并双星白矮星的合并率。在ELM巡天中，这样的白矮星在0.1 Gyr - 1 Gyr的时间尺度内是可以探测到的;它们所在的双星的引力波合并时间为0.001 Gyr - 100 Gyr。为了解释观测到的分布，需要大多数ELM白矮星双星祖先脱离共同的信封相<1小时的轨道周期。我们计算了ELM白矮星双星的局部空间密度，并估计在整个银河系盘上的合并率为3e-3/yr;在晕中的合并率小10倍。的ELM白矮星二进制合并率超过了40的因素的稳定的质量转移AM CVn二进制的形成率，略高于underluminous超新星的速度，是相同的R CrB星的形成率。在此基础上，我们得出结论：ELM白矮星双星可能是所有观测到的AM CVn和可能的暗超新星的祖先，然而大多数He+CO白矮星双星经过不稳定的质量转移并合并，例如合并成单个质量约为1 Msun的白矮星。
2016-04-14 astro-ph.GA astro-ph.SR
Dynamical formation signatures of black hole binaries in the first detected mergers by LIGO
恒星质量黑洞-黑洞双星的动力学形成一直是激光干涉引力波天文台（LIGO）的一个有希望的引力波源。质量分离、引力聚焦和多体动力学相互作用自然地增加了致密恒星系统中质量最大的黑洞之间的相互作用速率，最终导致它们合并。我们发现，动力学相互作用，特别是三体双星的形成，提高合并率的黑洞双星的总质量M_tot大致为~M_tot^beta，β>~ 4。我们发现，这种关系大多独立于初始质量函数，但确切的值取决于质量分离的程度。这种大质量黑洞双星的探测率只有通过LIGO对M_tot <~ 80太阳质量的大质量黑洞双星的更高灵敏度才能进一步提高。我们发现，对于幂律BH质量函数dN/dM ~ M^-α，α <~ 2，LIGO最有可能探测到质量是最大初始黑洞质量两倍且质量比接近1的黑洞双星。星团内黑洞的重复合并导致大约5%的合并被观察到是最大初始黑洞质量的2到3倍。利用这些关系，人们可以将观测到的分布反演为初始质量函数，并多次探测到合并的黑洞双星。
2016-06-29 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Merging black hole binaries in galactic nuclei: implications for advanced-LIGO detections
基于最近对黑洞双星合并GW 150914引力波的探测，我们研究了大质量星团所在星系核中黑洞的动力学演化。核星团的质量约为10^7兆太阳质量，大小只有几个秒差距，是在局部宇宙中观测到的致密恒星系统，代表了一个坚固的环境，（恒星质量）黑洞双星可以动态地形成，硬化和合并。我们表明，由于它们的大逃逸速度，核星团可以保持大部分的合并残留物，同时也发展得足够快，洞可以下沉到中心区域，在那里他们可以交换新的二进制文件，随后可以硬化和合并。这个过程可以重复几次，并产生几十个太阳质量的黑洞合并，类似于GW 150914，高达几百个太阳质量，而不需要调用极低的金属丰度环境或难以置信的初始条件。我们用半解析的方法来描述大质量星团中黑洞的形成和动力学。我们在核星团中发现了一个单位体积的黑洞双星合并速率约为1.5 Gpc^-3 yr^-1，这意味着高级LIGO每年可能探测到几十个黑洞。我们的模型表明，对于类似于GW 150914（总质量>~ 50 M_Sun，红移z< 0.3）的高质量黑洞双星，其局部合并速率为0.3- 1 Gpc^-3 yr^-1;这一合并速率与动态聚集在球状星团中的高质量黑洞双星相当。最后，我们证明，如果所有黑洞都受到大于~ 50 km s^-1的高出生反冲，那么与球状星团或通过孤立双星演化产生的类似双星的合并速率相比，核星团可能主导双星黑洞的局部合并速率。
2016-08-23 astro-ph.GA astro-ph.HE
Fast coalescence of massive black hole binaries from mergers of galactic nuclei: implications for low-frequency gravitational-wave astrophysics
我们调查一个纯粹的恒星动力学解决方案的最后秒差距问题。由大合并产生的星系核不是球形的，但显示出一定程度的三轴性。与$N$体模拟，我们表明，大规模的黑洞二进制（MBHB）主办的，他们将不断与恒星的向心轨道，从而螺旋-在远小于哈勃时间-下降到分离时，引力波（GW）的排放是足够强大的驱动他们合并。这种聚结将是未来星载探测器（如{ \it激光干涉仪空间天线}（LISA））的重要GW源。根据我们的研究结果，我们预计LISA将看到$\sim 10$之间的$\sim {\rm few} \times 10^2$这样的事件每年，这取决于特定的MBH种子模型，在最近的星系合并树和MBH共同进化的研究。使用$e \gtrsim 0.001-0.01$，LISA带中的轨道偏心率将与零明显区分开。
2011-02-23 astro-ph.GA gr-qc
The delayed time distribution of massive double compact star mergers
为了研究一般双星种群的时间演化，特别是在星系演化背景下的双致密双星和合并，最直接的方法显然是在星系化学演化代码中实现详细的双星演化模型。据我们所知，布鲁塞尔银河系化学演化代码是唯一一个完全一致的帐户的重要影响，相互作用的双星的化学演化的预测。用一个没有明确包含双星的银河系代码，如果这些合并的延迟时间分布（DTD）可用，那么双致密双星和合并的人口的时间演化可以以合理的精度进行估计。Ia型超新星的DTD在过去的十年中得到了广泛的研究。本文给出了双中子星双星和中子星与黑洞混合系统的合并的双元差分方法。后者的合并是非常有前途的网站，为生产的r-过程的元素和DTDs可以用来研究这些元素的星系演化的代码，不明确占二进制。
2016-03-10 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Compact object mergers driven by gas fallback
最近的几次引力波探测显示了致密天体合并的证据。然而，合并双星的天体物理起源还没有很好的理解。恒星双星的距离通常比双星合并所需的距离大得多，这是由于引力波发射，这导致了所谓的最终AU问题。在这封信中，我们提出了一个新的渠道合并紧凑的对象二进制文件，解决了最终的AU问题。我们研究了气体膨胀后，由于弱失败的超新星爆炸，中微子质量损失，核心扰动，或信封不稳定的二元演化。在这种情况下，二进制可能会被周围的气体硬化。我们调查的演变后，冲击波传播的二进制系统进行平滑粒子流体动力学模拟。我们发现，显着的二进制硬化时发生的气体质量绑定到二进制超过紧凑的对象。这一机制为引力波事件的并合提供了新的可能途径。
2018-06-26 astro-ph.GA astro-ph.HE
Discovery of a Detached, Eclipsing 40 min Period Double White Dwarf Binary and a Friend: Implications for He+CO White Dwarf Mergers
本文报道了两颗分离的双白矮星（WD）双星SDSS J082239.546+304857.19和SDSS J104336.275+055149.90的发现，它们的轨道周期分别为40和46分钟。40分钟系统是日食;它由0.30 Msun和0.52 Msun WD组成。46 min系统可能是LISA验证二进制文件。这两个双星的引力波合并时间都很短，分别为2000万年和3400万年，这意味着在银河系的形成和合并过程中，还有更多这样的系统。我们更新了估计的银河系He+CO WD二进制合并率，并肯定了我们以前发表的结果：He+CO WD二进制合并的速度至少比稳定的质量传递AM~CVn二进制的形成速度大40倍，所以大多数必须有不稳定的质量传递。这意味着He+CO WD并合中的自旋轨道耦合较弱，或者像Shen提出的那样，类新星爆发驱动He+CO WD并合。
2017-08-17 astro-ph.GA astro-ph.SR
The Final Merger of Black-Hole Binaries
最近在数值相对论领域的突破导致了理解广义相对论对两个黑洞在非常强的引力场中的动力学相互作用的预测的巨大进展。这种黑洞双星是重要的天体物理系统，也是当前和发展中的引力波探测器的关键目标。当黑洞落在一起并合并时发出的强引力辐射的波形特征提供了一个清晰的可观测的过程记录。经过几十年的缓慢进展，这些合并及其产生的引力波信号现在可以使用数值相对论方法进行常规计算。我们回顾了最近的进展，了解预测的物理事件和随之而来的辐射，并讨论了一些影响，这一新的知识在天体物理学的各个领域。
2010-12-10 astro-ph.GA gr-qc
Do three-body encounters in galactic nuclei affect compact binary merger rates?
通过动力学摩擦和二体弛豫，在星系核中的超大质量黑洞周围可能形成致密残余物的高密度尖点。由于密度高，在SMBH周围轨道上的双星经常会与来自尖点的致密残留物近距离相遇。这会影响星系核中致密双星的引力波合并率。我们研究了这个过程的高精度少体模拟，一个新的Monte Carlo方法进行。我们发现，围绕SgrA* 一样的SMBH，三体相遇的合并数量增加了3倍。这是因为近距离相遇会使双星相对于它们的轨道平面重新定位，从而增加Kozai-Lidov引起的合并的数量。我们得到了一个双黑洞的合并速率为1.6 × 10 ^-6/yr/每个类银河核。
2019-08-20 astro-ph.GA astro-ph.HE
Mergers of black-hole binaries with aligned spins: Waveform characteristics
我们进行了描述性分析的多极结构的引力辐射波形从等质量对齐自旋合并，以下的方法首先提出的互补背景下的非自旋黑洞的质量比变化[J.G. Baker等人，Phys.Rev.D78044046（2008）]。我们发现，与nonspinning合并，占主导地位的波形模式的相位一起发展锁步通过inspiral和合并，支持以前的波形描述在一个刚性转子驱动引力波发射隐式旋转源。我们进一步应用晚时间合并衰荡模型的旋转频率在[J.G. Baker等人，Phys.Rev.D78 044046（2008）]，以及适用于主导（2，\pm 2）模式的改进的振幅模型。这提供了一个定量描述的合并振铃波形，并建议这些波形的主要特点可以描述仅参考的内在参数与合并中形成的最终黑洞的状态。我们提供了一个明确的合并振铃辐射模型，并表明，该模型同意拟合因子优于95%的原始数值波形的系统质量以上的\sim 150 M \odot。该模型可直接应用于中等质量黑洞合并的引力波探测。
2011-10-05 astro-ph.GA gr-qc
Merger rate density of stellar-mass binary black holes from young massive clusters, open clusters, and isolated binaries: comparisons with LIGO-Virgo-KAGRA results
我调查的作用，集群动力学和大规模的二进制演化产生恒星遗迹二黑洞（BBH）合并在宇宙时间。为此，动态BBH合并是从$\sim10^4M_\odot$的长期直接N体演化模型中获得的，即pc尺度的年轻大质量星系团（YMC）演化为中等质量的疏散星团（OC）。大质量孤立双星（IB）的快速演化模型从双星演化中产生BBH。然后在模型宇宙中进行人口合成，考虑到观测到的宇宙恒星形成和富集的历史，以获得BBH合并收益率从这两个渠道可观察到在目前的一天，在宇宙时间。合并BBH人口从两个渠道相结合，通过应用贝叶斯回归链的概念验证，考虑到观察到的差异内在BBH合并率密度从第二引力波瞬态目录（GWTC-2）。分析估计的OB星的二进制部分$f_{\rm Obin}\gtrsim90$ %和YMC形成效率的$f_{\rm YMC}\sim10^{-2}$，与最近的光学观测和大尺度结构形成模拟一致。相应的组合模型宇宙的现今、微分内禀BBH合并率密度和BBH合并率密度的宇宙演化都与GWTC-2的结果符合得很好。分析还表明，尽管显着的“动力学混合”在低红移，BBH合并在高红移（$z_{\rm event}\gtrsim1$）仍然可以主要由二进制演化物理。在目前的方法和未来的改进的警告进行了讨论。
2021-12-04 astro-ph.GA astro-ph.HE
Black hole mergers from quadruples
随着LIGO/Virgo、LISA和其他仪器在未来几年内预计将探测到数百个合并的二进制黑洞（BH）信号，对导致致密天体二进制形成的天体物理通道进行建模已变得至关重要。本文利用高精度的直接$N$ -体模拟方法，对由两个双星组成的四重黑洞进行了系统的统计研究，其中包含了2.5PN阶的后牛顿（PN）项。我们发现，大多数合并系统具有高的初始倾角和分布峰值在$\sim 90^\circ$的三倍，但具有更突出的广泛的分布尾巴。我们发现，BH合并通过这个通道有一个显着的偏心率在LIGO波段，通常远大于BH合并孤立的二进制文件，并在二进制文件从星团中喷出，但可比合并二进制文件通过GW捕获的情况下形成的集群，合并在层次三重，或BH二进制文件轨道中等质量的黑洞在星团。我们发现，合并分数可以高达$\sim 3$ - $4\times$更高的四倍比三倍。因此，即使四元组的数量是$20\%$ --三元组数量的$25\%$，四元组场景也可以代表对LIGO/VIRGO观测到的事件的重要贡献。
2019-05-13 astro-ph.GA astro-ph.HE
Chaotic dynamics of wide triples induced by galactic tides: a novel channel for producing compact binaries, mergers, and collisions
最近的调查表明，宽（$>10^4$ AU）的二进制和三元组是丰富的领域。我们研究的长期演变的广泛层次的三重系统和银河潮汐（GT）领域所发挥的作用。我们发现，当长期冯Ziepel-Lidov-Kozai和GT振荡的时间尺度是可比的，三重演化变得混乱，导致极端的偏心率。因此，内部双星的近心点接近导致了强相互作用、合并和碰撞。我们使用一种新的长期演化代码来量化的关键参数，并进行了低，中等质量的宽轨道三元组的人口合成研究。我们发现，在低质量宽三重星系的$\sim9\%$中，内部的主序双星在$10\ \rm Gyr$内发生碰撞或潮汐螺旋，直接碰撞的可能性是$6$的$6$倍。对于中等质量样本，系统的$\sim7.6\%$以大致相等的概率合并或螺旋上升。我们讨论了不同的恒星合并/inspiral结果的相对分数作为其演化阶段的函数（主序列，MS;红巨星，RG;或白矮星，WD），其瞬态电磁签名和合并/inspiral的最终产品。特别是，导致Ia型超新星的WD-WD直接碰撞的速率与其他动力学通道相当，并且最多占观测速率的$0.1\%$。RG inspirals提供了一个新的渠道，形成偏心的共同包络演化双星。由于GT的催化合并/碰撞的三倍可以解释一个显着的分数，甚至绝大多数，蓝离散在现场，产生的前身为激变变量，并引起合并/碰撞的双RG二进制文件。
2022-03-11 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Detection of radial velocity shifts due to black hole binaries near merger
当质量比和双星间距较小时，大质量黑洞双星的重心将位于主黑洞事件视界之外。类似于行星拖拽引起的恒星发射线的径向速度变化，主黑洞围绕质心的径向速度可以在吸积气体的Fe K $α$发射的宽分量中留下一个明显的振荡。不久的将来，像Astro-H和Athena这样的X射线望远镜将具有能量分辨率（$δE/E \lesssim 10^{-3}$），可以搜索附近的活动星系核（AGN），寻找质量比为$q \gtrsim 0.01$的双星，它们之间的引力半径为几百个。广义相对论和次级轨道近点的透镜-瑟林进动在振荡上留下了可检测的调制印记。在典型的X射线照射下，活动星系核中的最低质量双星将振荡多次，导致线翼加宽，并高估了这些源中的黑洞自旋。活动星系核线质心能量的周期性振荡的检测将揭示一个接近合并的大质量黑洞双星，并将提供引力辐射发射的早期预警。
2015-05-15 astro-ph.GA astro-ph.HE
Evidence for stellar mergers of evolved massive binaries: blue supergiants in the Large Magellanic Cloud
本研究通过分析大麦哲伦云59颗早B型超巨星样本，结合新型一维双星并合模型模拟，证实很大一部分蓝超巨星是大质量双星并合的产物，解决了其演化状态的长期难题。
2023-11-09 astro-ph.GA astro-ph.SR
Greatly enhanced merger rates of compact-object binaries in non-spherical nuclear star clusters
银河系和相当一部分星系被观测到拥有一个嵌入在非球形核星团中的中央大质量黑洞（MBH）。我们研究的长期轨道演化的致密物体的双星在这些环境中，并表征激发极大的偏心率，可以导致合并的引力辐射。我们发现，偏心率激发发生最有效的节点进动的时间尺度的二进制的轨道周围的MBH由于非球形集群变得可比（在一个因素~10）的时间尺度上的二进制是扭转的MBH由于Lidov-Kozai（LK）机制。我们表明，在这种制度的扰动，由于集群增加的系统，达到极端偏心率（$1-e\sim10^{-4}-10^{-6}$）的一个因素~10-100相比，理想化的情况下，一个球形集群的分数，增加合并率的紧凑型物体由一个类似的因素。我们确定了两个主要渠道，导致这种极端的偏心率激励：（i）由于共振重叠的偏心率的混沌扩散;（ii）集群驱动的变化之间的相互倾斜的二进制轨道和它的质心轨道周围的MBH，这可以加强LK振荡。我们估计我们的机制可以产生黑洞-黑洞和黑洞-中子星双星合并率分别高达$\approx 15$ $\rm{Gpc}^{-3}yr^{-1}$和$\approx 0.4$ $\rm{Gpc}^{-3}yr^{-1}$。因此，我们提出了集群增强Lidov-Kozai机制作为一个新的渠道合并的紧凑型对象的二进制文件，竞争的情况下，调用孤立的二进制演化或动态形成的球状星团。
2017-08-22 astro-ph.GA astro-ph.HE
Black Hole Merger Rates in AGN: contribution from gas-captured binaries
University of Oxford（牛津大学）；Niels Bohr Institute（尼尔斯·玻尔研究所）
该研究通过气体捕获过程探讨AGN中黑洞合并率，发现其可解释高质量和不等质量比的引力波探测事件。
2024-12-17 astro-ph.GA astro-ph.HE
Dynamical Evolution and Merger Time-scales of LISA Massive Black Hole Binaries in Disk Galaxy Mergers
激光干涉仪空间天线（LISA）将探测质量低于$10^7$ ~M $_{\odot}$的超大质量黑洞合并产生的引力波信号。因此，了解这些相对较轻的中心黑洞的轨道动力学是至关重要的，这些黑洞通常位于盘状星系中，以便对合并率进行可靠的预测。为此，现实的模拟探测BH动力学不等质量盘星系合并，进入和超越二进制硬化阶段，进行光滑粒子流体动力学和直接$N$体代码相结合。星系的结构特性和轨道的选择是一致的星系形成模拟的结果。恒星和暗物质的分布是三轴的，直到合并残余物的中心100 pc。在所有情况下，BH双星的形成和硬化时间尺度最多为1亿年，在另一个几百万年的时间尺度上合并，这取决于特征密度和轨道偏心率。总的来说，在两个星系合并完成后，BH双星的下沉不超过$\sim$ 0.5~Gyr，但对于非常倾斜的轨道来说可能会快得多。通过与以往在$z \sim 3$对大质量早型星系BH衰变过程的数值模拟结果的比较，我们证实了尽管宿主星系的结构多样性不同，但特征密度是决定BH合并时间尺度的最关键的参数。我们的研究结果奠定了强大的预测LISA事件发生率的合并BH的情况下的基础。
2018-07-29 astro-ph.CO astro-ph.GA
Compact object binary mergers driven by cluster tides: a new channel for LIGO/Virgo gravitational wave events
LIGO/Virgo探测到的双星黑洞（BH）和中子星（NS）合并产生的引力波激发了人们对双星起源的兴趣。致密的恒星系统-球状星团和核星团-是致密天体双星形成和向合并演化的天然场所。在这里，我们探索了一个新的渠道，在集群中的二进制合并的生产，在该集群的潮汐场secularly驱动器的二进制高偏心率（即使在没有一个中心的大质量黑洞），直到引力波发射变得重要。我们采用最近发展的长期理论的集群潮汐驱动的二进制演化计算目前的合并率BH-BH，NS-BH和NS-NS的二进制，不同的集群潜力和中心浓度的二进制人口（但忽略集群的演变和恒星飞越现在）。与其他机制不同的是，这种新的动态通道可以产生大量的合并到几个pc的集群中心距离。对于NS-NS双星，我们发现合并率的范围$0.01-0.07$ Gpc $^{-3}$ yr $^{-1}$从球状星团和$0.1-0.2$ Gpc $^{-3}$ yr $^{-1}$从尖形核集群。对于NS-BH和BH-BH双星，我们发现小的合并率从球状星团，但$0.1 - 0.2$ Gpc $^{-3}$年$^{-1}$的速率从尖核集群，有助于观察到的LIGO/室女座率在百分之几的水平。因此，集群潮汐驱动的合并构成了一个新的渠道，可以进一步探索与当前和未来的引力波探测器。
2019-08-16 astro-ph.GA astro-ph.HE
Nonlinear Gravitational Recoil from the Mergers of Precessing Black-Hole Binaries
我们目前的结果从88进动，等质量的大自旋黑洞双星（83与内禀自旋0.8和5与内禀自旋0.9）的广泛研究，并使用这些数据来模拟新的非线性贡献的引力反冲赋予合并的黑洞。我们发现了一个新的效果，交叉踢，提高了反冲部分对齐的二进制超出hangup踢效果。这导致反冲大于2000 km/s的概率增加了近两倍，因此，黑洞从星系中被弹射出来的概率也增加了，在最近合并的星系核心中观察到大的微分红移/蓝移。
2014-01-12 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Massive double compact object mergers: gravitational wave sources and r-process-element production sites
利用我们的银河系演化程序（包含一个详细的中等质量和大质量双星总体模型），我们研究了双中子星双星、含有中子星和黑洞成分的混合系统以及双黑洞双星的银河系总体的时间演化。我们计算这些相对论双星的合并率，并将其转换为LIGO II的检测率。我们证明，考虑到大质量近距离双星演化预测的“初始质量-最终质量”关系的不确定性，以及初始质量大于30 - 40 Mo的恒星在明亮的蓝变星阶段和初始质量小于30 - 40 Mo的恒星在红超巨星阶段可能存在的大恒星风质量损失的影响，当这样的恒星是一个双星组成部分时，双黑洞的合并率可能非常小，与其他研究小组的预测相反。相对论性双星合并过程中r-过程化学产额的流体动力学计算最近已成为可用。用我们的银河系代码，包括二进制，它是直接计算的时间星系演化的r-过程元素喷射这些合并。我们的结论是，除了银河系的最早的演化阶段（~第一个1亿年）的双致密星合并可能是主要的生产网站的r-过程元素，它是可能的混合系统占主导地位的双中子星二元合并这种生产。
2014-03-17 astro-ph.GA astro-ph.SR
The cosmic merger rate density evolution of compact binaries formed in young star clusters and in isolated binaries
下一代地基引力波探测器将观测到红移达$z\gtrsim{}10$的双星黑洞合并，探测紧凑双星合并在宇宙时间内的演化。在这里，我们提出了一个新的数据驱动的模型来估计宇宙合并率密度（MRD）的演变CB的，通过耦合目录的CB合并与观测约束的宇宙恒星形成率密度和宇宙的金属丰度演化。我们采用目录CB合并来自最近的$N-$机构和人口合成模拟，描述的MRD的年轻星团（以下简称动态CB）和外地（以下简称孤立CB）中形成的CB。动态BBH的局部MRD为$\mathcal{R}_{\rm BBH}=64^{+34}_{-20}$ Gpc $^{-3}$ yr $^{-1}$，与LIGO-Virgo合作的第一次和第二次观测运行（O 1和O2）的90%可信区间一致，并与孤立BBH的局部MRD（$\mathcal{R}_{\rm BBH}=50^{+71}_{-37}$ Gpc $^{-3}$ yr $^{-1}$）一致。动态和孤立黑洞-中子星双星的局部MRD分别为$\mathcal{R}_{\rm BHNS}=41^{+33}_{-23}$和$49^{+48}_{-34}$ ~Gpc $^{-3}$ yr $^{-1}$.这两个值都与从O 1和O2推断的上限一致。最后，动态中子双星的局部MRD（BNS，$\mathcal{R}_{\rm BNS}=151^{+59}_{-38}$ Gpc $^{-3}$ …
2021-02-11 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Mass from a third star: transformations of close compact-object binaries within hierarchical triples
由两个紧凑物体组成的近轨道双星是人们关注的中心，因为它探测到了引力辐射引起的合并。近距离、致密天体双星的产生涉及到物理过程，目前还没有很好的理解;关于两个致密天体如何在哈勃时间内足够近地合并，还有一些悬而未决的问题。在这里，我们探索一个重要的，可能是共同的物理过程：从第三颗恒星在一个更广泛的，分层的轨道质量转移。增加近距离双星的质量可以减少合并的时间，甚至可以改变吸积物的性质，将白矮星转变为中子星和/或将中子星转变为黑洞。一些在近距离双星中吸积的白矮星甚至可能爆炸为Ia型超新星。考虑到高阶多次波的普遍存在，我们所展示的演化通道可能是引力合并的重要途径，包括Ia型超新星。幸运的是，这些途径也导致可测试的预测。
2018-05-23 astro-ph.GA astro-ph.HE
Dynamics of black hole - neutron star binaries in young star clusters
年轻的星团可能是宇宙时间中大质量恒星最常见的诞生地，并以多种方式影响紧凑双星的形成。本文利用粒子数合成程序\texttt{MOBSE}与体程序\texttt{NBODY6++GPU}的接口，模拟了年轻星团中黑洞-中子星双星的形成过程.年轻星团中形成的BHNS（动力学BHNS）比孤立双星形成的BHNS（孤立BHNS）质量大得多：$\sim{}40$ ~\%的动力学BHNS合并有总质量$>15$ M $_\odot$，而只有$\sim{}0.01$ ~\%的孤立BHNS合并有超过这个值的质量。因此，我们的模型强烈支持GW 190814的动力学形成的情况下，它的总质量$\sim{}26$ M $_\odot$，如果这个事件是一个BHNS合并。我们所有的动力学BHNS都是在它们合并之前从它们的母星团中喷射出来的。因此，发生在该领域的BHNS合并的一个重要部分可能起源于一个年轻的星团。从引力波探测的BHNS合并的质谱将提供一个线索，以区分动力学和孤立形成的BHNS。
2020-06-30 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Massive binary star mergers in galactic nuclei: implications for blue stragglers, binary S-stars and gravitational waves
星系核通常包含年轻的恒星星族，并且在大多数情况下，中心有一个超大质量黑洞（SMBH）。大多数已知的大质量恒星都存在于双星或更高多重性的系统中，在星系核中，与SMBH的引力相互作用会影响它们的长期演化。本文利用高精度的$N$ -体模拟方法研究了SMBH附近恒星双星的轨道演化，包括引潮力和对运动的后牛顿修正。我们专注于Lidov-Kozai（LK）效应引起的SMBH的大质量恒星双星。我们研究了合并双星的性质随SMBH质量、初始质量函数的斜率、双星轨道参数的分布以及耗散潮中能量耗散效率的变化。我们发现，合并的大质量双星的分数是在范围$\sim 4\%$ -$15\%$的质量和轨道要素的初始分布的细节无关。对于类银河核，我们发现一个典型的二进制合并率$Γ\approx 1.4\times 10^{-7}$年$^{-1}$。大质量双星的合并产物可以是再生的蓝离散星，比它们的原始祖先更大，以及类似G2的物体。在LK周期中幸存下来的双星系统可能是X射线和引力波的来源，可以用现在和即将到来的仪器观察到。
2019-06-19 astro-ph.GA astro-ph.HE
Binary black hole mergers from merged stars in the Galactic field
大部分的大质量恒星都存在于近距离的双星系统中：（i）容易合并，（ii）伴随着另一颗遥远的第三恒星（三重星）。在这里，我们研究了由合并产物和第三伴星组成的恒星合并后双星的演化。我们发现，合并后的双星起源于紧凑的恒星三重外半长轴$a_{\rm out,init}\lesssim10^1\,-\,10^2\,\rm AU$提供了一种新的方式来形成二元黑洞合并在银河领域。通过粒子数合成，我们估计它们对总黑洞合并率的贡献为$\mathcal{R}(z=0)=0.3\,-\,25.2\,\rm Gpc^{-3}\,yr^{-1}$。合并双星黑洞是由恒星合并后的双星形成的，它们的质量比非常低。我们确定了一个临界质量比$q\simeq0.5$低于他们占主导地位的总黑洞合并率在外地。我们发现，在包括他们的额外的贡献，质量比分布的双黑洞合并在银河场的情况下是更好地符合从引力波探测推断。
2022-06-24 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Dynamics of recaptures, ejections and mergers of stellar mass binaries over multiple encounters with SgrA*
本文用限制性三体模型追踪恒星质量双星与 SgrA* 的至多三次近心点交会，揭示轨道倾角、潮汐穿透深度和诱发偏心率如何决定瓦解、并合、飞离或再俘获。
2025-05-13 astro-ph.GA astro-ph.HE
Runaway Eccentricity Growth: A Pathway for Binary Black Hole Mergers in AGN Disks
本研究首次开展AGN盘中顺行与逆行偏心双黑洞的高分辨率三维模拟，发现逆行双黑洞偏心率会失控增长可加速并合，顺行双黑洞收缩时保持中等偏心率，且盘驱动进动可抑制相关共振与循环。
2023-12-18 astro-ph.GA astro-ph.HE
Simulating Binary Primordial Black Hole Mergers in Dark Matter Halos
本文模拟暗物质晕中双原初黑洞（PBH）演化及红移10内的并合率，考虑两体俘获和双星-单体相互作用通道，发现合理假设下后者并合率占优，推进了引力波事件约束PBH性质的理解并对未来探测做了预测。
2025-04-20 astro-ph.CO astro-ph.GA
Eccentric black hole mergers and zoom-whirl behavior from elliptic inspirals to hyperbolic encounters
在数值相对论中，我们对非自旋的等质量和不等质量黑洞双星在一般偏心轨道上的参数进行了研究。所考虑的线性动量范围从圆形轨道的动量到该值的十倍。我们讨论了在双曲和椭圆区的变焦旋转行为的不同表现形式。双曲线数据集适用于动态捕获场景（例如在球状星团中）。椭圆区的演化对应于超大质量黑洞双星可能的终态。我们现场变焦旋转行为的偏心率低$e\sim0.5$，即在预期范围内的偏心率在大规模黑洞双星星系合并和双星星系中心附近。由此产生的重力波形揭示了丰富的结构，这将有效地打破参数空间中的退化，改善参数估计。
2012-09-18 astro-ph.CO 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
Rapid and Bright Stellar-mass Binary Black Hole Mergers in Active Galactic Nuclei
激光干涉引力波天文台（LIGO）发现了双黑洞双星发射引力波的直接证据。星系核被认为是恒星质量黑洞的聚集地。这些黑洞中的相当一部分（$\sim30\%$）可以存在于双星系统中。我们研究了活动星系核中的黑洞双星的命运，它们被困在中心超大质量黑洞周围的吸积盘的内部区域。我们表明，二进制黑洞可以迁移到磁盘内，然后迅速合并以及在一个萨尔皮特时间。双星也可能从盘中吸积大量的气体，远高于爱丁顿速率。这可能导致可检测的X射线或伽马射线发射，但需要具有几个百分比辐射效率的超爱丁顿吸积，与薄盘相当。我们讨论了引力波观测和黑洞人口研究的影响。我们估计，先进的LIGO可能会检测到$\sim20$这样，气体诱导的二元合并每年。
2016-12-17 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Close Encounters of Wide Binaries Induced by the Galactic Tide: Implications for Stellar Mergers and Gravitational-Wave Sources
本文研究银河系潮汐和路过恒星扰动如何使宽双星偏心率发生极端振荡，导致成员近距离交会，从而显著贡献恒星碰撞和双黑洞并合率，为亮红新星和引力波事件提供解释。
2024-05-05 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Remnant Masses, Spins and Recoils from the Merger of Generic Black-Hole Binaries
我们得到的经验公式的最终残余黑洞的质量，自旋和反冲速度从合并黑洞二进制与任意质量比和自旋。我们的公式是基于质量比和自旋依赖性的后牛顿表达式的瞬时辐射能，线动量，角动量，以及ISCO结合能和角动量。不同项之间的相对权重由通过最近可用的完全非线性数值模拟的最小二乘拟合选择的幅度参数固定。这些公式可用于星系核和星系团的N体模拟以及超大质量黑洞的宇宙学生长的统计研究。作为一个例子，我们使用这些公式来获得一个普遍的自旋大小分布的合并黑洞和反冲速度分布的干和热/冷湿合并。我们也重新审视长期的轨道进动和共振，并讨论它们如何影响自旋分布之前的合并制度。
2010-04-20 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
The cosmic merger rate of stellar black hole binaries from the Illustris simulation
黑洞双星的宇宙合并率密度可以为我们提供一个重要的线索，以限制BHB的形成渠道，根据目前和即将到来的引力波的检测。采用Monte Carlo方法，将新的BHB粒子数合成模型与Illustris宇宙学模拟相结合，研究BHB合并的宇宙历史。我们探讨六个人口合成模型，不同的处方超新星，共同的信封，和出生踢。在大多数模型中，宇宙BHB合并率与宇宙恒星形成率遵循相同的趋势。宇宙BHB合并率的正常化在很大程度上取决于共同包络的处理和出生踢的分布。我们发现，大多数BHB合并在LIGO的仪器视界来自相对贫金属的祖先（<0.2 Zsun）。合并BHB的总质量跨越了很大的范围，从~6到~82 Msun。在我们的基准模型中，与GW 150914、GW 151226和GW 170104一致的合并BHB分别占LIGO视界内合并的所有BHB的6%、3%和12%。重系统，如GW 150914，来自贫金属祖细胞（<0.15 Zsun）。大多数在本地宇宙中合并的类GW 150914系统似乎是在高红移时形成的，具有很长的延迟时间。相比之下，类似GW 151226的系统在整个宇宙历史中形成并融合，来自具有广泛金属丰度的祖先。未来的探测将是至关重要的，以限制共同的信封，对出生踢，并对BHB质量功能。
2017-08-18 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
