A pseudo-Newtonian stationary circumbinary slim disk model
本文建立纳入双星潮汐力矩的伪牛顿稳态绕双星slim盘模型，通过与薄盘和单黑洞AGN比较，揭示密度、光谱、力矩及轨道收缩效应。
2025-09-28 astro-ph.HE
Lyman edges in supermassive black hole binaries
我们提出了一个新的光谱特征的超大质量黑洞双星（SMBHB）的circumbinary气体盘：急剧下降的流量蓝莱曼极限。如果在光谱的莱曼连续区中占主导地位的气体足够冷（T <20，000 K）以包含大量的中性氢，则会产生突出的边缘。如果双星的扭矩在圆盘中打开一个中心空腔，并从内部区域清除大部分热气，并且如果来自单个BH的任何残余UV发射是暗淡的或间歇性的，则环双星圆盘可能处于这种状态。我们使用辐射转移代码TLUSTY模型的垂直结构和光谱的circumbinary磁盘，并确定BH质量和二元分离产生莱曼边缘的范围。我们发现，轨道周期为0.1 - 10年的紧凑超大质量双星，其引力波（GWs）预计将被脉冲星定时阵列（PTA）检测到，可能有突出的莱曼边缘。这样强的光谱边缘特征通常不存在于活动星系核的光谱中，可以作为SMBHB存在的佐证。
2014-11-16 astro-ph.HE
Mass flow in the circumbinary disk with gap around supermassive binary black holes
本文研究了椭圆轨道上的超大质量双黑洞与其周围带隙圆盘的相互作用。盘中的间隙是由于质量较小的黑洞的潮汐效应而形成的低密度区域。我们所研究的双星具有亚秒差距的距离，并且与圆盘共面。我们发现，在一个轨道周期内，间隙中的面密度的最大变化达到50%。然而，在盘的其他区域，密度变化远小于1%。此外，我们还计算了相应的光谱能量分布在一个周期内的变化，但发现变化不大，这是因为双星半径处盘的粘性时标远大于双星的轨道周期。
2013-07-15 astro-ph.GA astro-ph.HE
Decoupling of a supermassive black hole binary from its magnetically arrested circumbinary accretion disk
该研究首次模拟了磁捕获环双星吸积盘中超大质量黑洞双星的解耦过程，揭示了三阶段演化及磁通量爆发，对多信使瞬变有重要意义。
2024-10-30 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Circumbinary Disk Accretion into Spinning Black Hole Binaries
超大质量黑洞双星很可能通过环双星盘吸积星际气体。在合并前不久，环双星盘的内部受到广义相对论效应的影响。为了研究这一制度，我们近似的时空度规的近轨道黑洞叠加两个提升克尔-Schild条款。在证明了这种近似的质量后，我们对环双星盘进行了长期的广义相对论磁流体动力学模拟。我们考虑自旋无量纲参数为0.9的黑洞，在一个模拟平行的轨道角动量的二进制，但在另一个反平行。这些与无自旋模拟形成对比。我们发现，对于一个固定的表面质量密度在内部circumbinary磁盘，对齐的自旋这个幅度大约减少了14%的质量吸积率和反对齐的自旋增加了45%，留下许多其他磁盘属性不变。
2021-05-11 astro-ph.HE
Thermal and non-thermal emission from supermassive black hole circumbinary disks: Disks, Coronae, Streams, and Cavities
Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）；NASA Goddard Space Flight Center（美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心）
本文通过HARM3D模拟后处理，研究分离度20M的双SMBH系统的热与非热辐射，发现软X射线占比约40%，X射线连续谱与Fe Kα等效宽度呈同周期相位差约π/2的变化。
2026-09-23 astro-ph.HE
Circumbinary disc self-gravity governing supermassive black hole binary mergers
理解大质量黑洞双星与其气体环境的相互作用是至关重要的，因为在亚秒差距尺度下，双星太宽，引力波发射无法接管并驱动两个黑洞合并。本文利用三维光滑粒子流体动力学模拟研究了大质量黑洞双星与自引力环双星盘之间的相互作用。我们发现，当光盘自重调节角动量输运，二进制半长轴减少，无论盘的质量和温度的选择，在我们探索的范围内。特别是，我们发现，光盘的初始温度（因此光盘的纵横比）的演变的二进制的影响不大，因为光盘具有相同的质量自我调节朝向相同的温度。最初较热的圆盘会导致双星在稍短的时间尺度上收缩，直到圆盘达到自我调节的平衡温度。更大的磁盘驱动器的二进制半长轴以更快的速度减少相比，质量较小的磁盘，并导致更快的二进制偏心率增长，即使在初始条件依赖的瞬态演化。最后，我们调查的效果，初始腔的大小上的二进制盘相互作用，我们发现，在自引力制度，一个最初较小的腔导致更快的二进制收缩，正如预期的。我们的结果是特别重要的非常大的黑洞双星，如在PTA带，气体自引力不能忽略。
2021-06-24 astro-ph.GA astro-ph.HE
Dynamics and spin alignment in massive, gravito-turbulent circumbinary discs around supermassive black hole binaries
本研究通过3D流体动力学模拟探究超大质量黑洞双星周围环双星盘的动力学与自旋演化，发现双星均会收缩且无次级黑洞优先吸积，导致引力波背景较弱，但自旋对齐速度快于双星旋近时标。
2024-09-12 astro-ph.GA astro-ph.HE
Discovery of a Candidate Binary Supermassive Black Hole in a Periodic Quasar from Circumbinary Accretion Variability
二元超大质量黑洞（BSBH）被认为是分层星系形成的一般副产品。BSBH的最终合并被认为是最响亮的引力波（GW）警报，但没有确认的BSBH是已知的GW主导的制度。虽然周期性类星体被认为是BSBH的候选者，但周期性的物理起源在很大程度上是不确定的。在这里，我们报告发现了一个周期性（P=1607 $\pm$ 7天），在99.95%的显着性（与全球p值~ $10^{-3}$占看别处的效果）在红移1.53类星体，SDSS J025214.67-002813.7的光学光变曲线。结合斯隆数字巡天的档案数据和暗能量巡天的新的、灵敏的成像，总的~20年时间基线跨越了观测到的4.4年（剩余框架1.7年）周期的~4.6个周期。光变曲线最适合于由环双星吸积盘的流体动力学模拟预测的爆发模型。周期性很可能是由吸积率调制的毫秒差距的BSBH发射GW，动态耦合到环联吸积盘。一个突发的流体动力学变化模型是统计上的首选平滑，正弦模型预期从相对论多普勒增强，运动学效应提出的PG 1302 -102。此外，频率依赖的变化幅度不利于多普勒助推，贷款独立支持环联星吸积变假说。考虑到我们在625个类星体中从环双星吸积变率中检测到一个BSBH候选者，这表明未来的大型，敏感的天气调查，如Vera C。鲁宾天文台的空间和时间遗产调查可能能够从环双星吸积中检测到数百到数千个候选的BSBH，这对激光干涉仪空间天线有直接的影响。
2020-10-14 astro-ph.GA astro-ph.HE
Emission signatures from sub-pc Post-Newtonian binaries embedded in circumbinary discs
本研究通过数值模拟探究嵌入环双星盘的大质量黑洞双星演化，发现不同温度盘下多波段辐射的独特特征及盘对并合时间的影响，为多信使天文探测提供依据。
2024-01-18 astro-ph.GA astro-ph.HE
Relativistic Effects on Circumbinary Orbit Stability
Instituto de Astrofísica de La Plata, CCT La Plata-CONICET-UNLP（拉普拉塔天体物理研究所）；Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas de La Plata, UNLP（拉普拉塔大学天文与地球物理学院）；Nevada Center for Astrophysics, University of Nevada, Las Vegas（内华达大学拉斯维加斯分校天体物理中心）；Department of Physics and Astronomy, University of Nevada, Las Vegas（内华达大学拉斯维加斯分校物理与天文学系）
研究低偏心率非对齐测试粒子在不同质量比和偏心率双星系统中的动力学和稳定性，发现相对论效应可导致粒子在双星轨道附近不稳定，尤其在超大质量黑洞双星系统中影响显著。
2026-04-13 astro-ph.HE
Stable counteralignment of a circumbinary disc
一般来说，当气体吸积到一个超大质量黑洞双星上时，它很可能没有双星角动量的先验知识。因此，环双星盘相对于双星有一个随机的倾角θ。已知对于θ < 90 degrees the disc will coalign wrt the binary. If theta >90度，如果满足cos（θ）< -J_d/2J_b，则盘完全反向对准，其中J_d和J_b分别是盘和二进制角动量矢量的大小。然而，如果θ> 90度并且不满足该标准，则相同的盘可以使其内部区域反向对准，并且在更长的时间尺度上，使其外部区域共对准。我表明，对于典型的光盘参数，描述吸积事件的超大质量黑洞二进制，未对准的circumbinary光盘可能是完全合作-或反-对齐的二进制平面。这是因为双星的角动量占主导地位的光盘角动量。然而，对于极端参数（二进制质量比M_2/M_1 << 1或二进制偏心率e ~ 1），同一盘可以同时共对准和反向对准。已知共面双旋双星盘是稳定的。我表明，共面逆行环双星盘也是稳定的。因此，一个混沌吸积事件在SMBH联星上将导致一个共面的环联星盘，它相对于联星平面是反的或反的。
2012-04-18 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Gravitational Wave Decoupling in Retrograde Circumbinary Disks
本研究通过数值模拟揭示逆行环双星盘中双星与盘解耦点与顺行盘相当，但中心空洞更小，导致更高频电磁辐射和更短并合后增亮时间，并发现低粘性逆行盘特有的准周期耀发。
2025-01-20 astro-ph.HE
Gas pile-up, gap overflow, and Type 1.5 migration in circumbinary disks: application to supermassive black hole binaries
研究了超大质量黑洞与标准辐射有效薄吸积盘的相互作用。我们研究的磁盘和迁移SMBH系统的稳态配置，自洽占潮汐和粘性扭矩和加热，辐射扩散限制冷却，气体和辐射压力，以及二进制的轨道衰减。我们得到一个“相图”的系统作为一个功能的二进制参数，显示制度中的磁盘结构和迁移有一个不同的字符。虽然大质量双星可以在大半径的圆盘中产生一个中心间隙，但次级双星的潮汐屏障会导致其轨道外的气体大量堆积，这可能导致间隙的关闭。我们发现，这种溢出发生在轨道间距为~200 M_7^{-1/2}引力半径时，其中M = 10^7 M_7 Msun是双星的总质量。如果次级星系的质量小于~10^6兆太阳，那么在引力波（GW）开始主导轨道衰变之前，这个间隙就会闭合。在这种状态下，圆盘仍然受到强烈的扰动，但堆积的气体像多孔的堤坝一样不断溢出，并穿过次级轨道。相应的迁移率，我们标记为1.5型，比通常称为I型和II型迁移的极限情况慢。与未受扰动的圆盘相比，处于溢出状态的稳态圆盘在光学波段的亮度高达数百倍。像PanSTARRS或LSST这样的调查可能会发现这个双星群体的周期性变化。我们的研究结果意味着围绕SMBH的环双星盘可以扩展到小半径的合并的最后阶段，当他们被LISA检测到，并可能产生一致的电磁（EM）发射类似于活动星系核（AGN）。
2012-09-13 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Investigating the Accretion Nature of Binary Supermassive Black Hole Candidate SDSS J025214.67-002813.7
我们提出的SDSS J025214.67-002813.7，一个系统，它以前已被归类为一个二元活动星系核候选人的光学光变曲线中检测到的周期性信号的多波长分析结果。我们使用现有的无线电X射线观测系统，调查真正的吸积性质。通过分析XMM-Newton和NuSTAR的新观测，我们描述了X射线发射的特征，并寻找环双星吸积的证据。虽然0.5-10千电子伏的光谱显示了一个额外的软发射成分的证据，可能是由于延长发射热核气体，我们发现的光谱形状与一个单一的活动星系核一致。编译一个完整的多波长SED，我们也寻找的迹象，环二吸积，如“缺口”的连续，由于存在的minidisks。我们发现射电光辐射与标准射电宁静活动星系核的SED一致，但在向蓝方向的辐射中有一个~1400 A的大亏损。虽然这种赤字的排放可以合理地归因于一个二元活动星系核系统，我们发现，SDSS J 0252 -0028的SED是更好地解释从一个红色的，单一的活动星系核的排放。然而，未来的研究预期的硬X射线发射与二元活动星系核（特别是在不等质量制度），将允许更严格的分析二元活动星系核假说。
2021-10-06 astro-ph.HE
Evolution of a Binary Black Hole with a Retrograde Circumbinary Accretion Disk
研究了被逆行吸积盘包围的超大质量黑洞双星的演化。假设盘正好在双星平面上，通过直接气体吸积将能量和角动量传递给双星，我们计算了双星的半长轴$a$和偏心率$e$的时间演化。由于气体在远心处的转移占主导地位，我们发现在保持$a(1+e)$不变的情况下，偏心率迅速增加。在只吸积了次级星系质量的一小部分后，偏心率增长到接近1;从那时起，引力波发射主导了演化，保持恒定的$a(1-e)$。高偏心率的波形将峰值引力波功率从nHz重新分配到$μ$ Hz波段，从而严重影响了脉冲星定时阵列可能探测到的信号。我们还估计了任意偏心率的扭矩耦合双星与倾斜对齐的circumbinary磁盘。如果盘的外缘不是双星分离的极大倍数，逆行吸积可以在这些力矩使双星与质量供应的角动量对齐之前将双星驱动到引力波主导的状态。
2015-04-01 astro-ph.HE
Response of a circumbinary accretion disc to black hole mass loss
研究了两个超大质量黑洞合并引起质量损失后环双星吸积盘的面密度演化。首先，我们引入一个分析模型，假设由测试粒子组成的光盘，推导出光盘的表面密度的演变质量损失。该模型预测形成尖锐的密度峰值在光盘中，该模型还允许我们计算这些峰值形成的典型时间尺度。为了测试和验证模型，我们运行的过程中使用光滑粒子流体动力学（SPH）代码PHANTOM，考虑到流体的影响进行数值模拟。我们发现模型和模拟之间的峰的形状和位置很好的协议。然而，在流体盘中，由质量损失引起的周转振荡可以消散，并且只有一些预测的峰值在模拟中形成。为了量化这种耗散进行得有多快，我们引入了一个适当的参数，我们表明，它是有效的，在解释分析，碰撞模型和一个真正的流体盘之间的差异。
2012-06-15 astro-ph.HE
Relativistic tidal separation of binary stars by supermassive black holes
本文通过三体模拟研究相对论效应对超大质量黑洞潮汐分离双星系统的影响，提出HRNA方法，发现其与1PN结果一致且与牛顿模拟差异显著，相对论效应显著增加分离事件、极端质量比旋近、超高速恒星及碰撞并合概率。
2024-04-25 astro-ph.HE gr-qc
On the Role of Gas Cooling in the Dynamics of Circumbinary Disks
双星与环双星盘（CBD）之间的流体动力学相互作用在从年轻恒星双星到超大质量黑洞双星的各种天体物理系统中起着重要的作用。以往的模拟大都采用局部等温状态方程。我们进行了二维粘性流体动力学模拟的CBD周围的等质量，圆形的双星，治疗的气体热力学的热弛豫向平衡温度（恒定的$β$冷却时间，其中$β$是当地开普勒时间的单位冷却时间）。作为一个初步的研究，我们使用基于网格的代码雅典娜++极网格，覆盖扩展磁盘以外的二进制共轨区域。我们发现，随着冷却时间的延长，吸积的可变性逐渐被抑制，CBD的形态变得更加对称。圆盘还显示了取决于初始条件的滞后行为的证据。气体冷却也会影响双星和CBD之间的角动量转移速率，在给定我们采用的盘厚度和粘度（$H/r\sim 0.1$和$α\sim 0.1$）的情况下，除了中间$β$值的窄范围外，大多数$β$值在0和4.0之间，双星轨道在吸积的同时会膨胀。文中还讨论了用极坐标网格切除中心区域的有效性。
2022-12-08 astro-ph.HE
Resolving the relative influence of strong field spacetime dynamics and MHD on circumbinary disk physics
本文在相对论范围内研究了围绕超大质量黑洞双星的磁化和非磁化环双星吸积盘。我们使用后牛顿展开来构建一个解析时空，并确定后牛顿（PN）展开的顺序如何影响气体的动力学。我们发现非常小的差异，在晚时间的非磁化流体动力学演化的两个时空之间的整体动力学分离约$40GM/c^2$其中$M$是二进制的总质量。对于较小的分离，由于PN阶的差异变得可比的差异所造成的使用初始数据进一步从平衡。对于磁化气体，MHD应力，这驱动吸积动力学，往往掩盖所有高阶PN效应，甚至在分离的$20GM/c^2$，导致基本上相同的观察到的电磁光度。这意味着我们对EM信号的计算可能对小的二进制分离是鲁棒的。我们的调查是第一次展示PN精度的水平如何影响一个circumbinary磁盘的演变，并通知我们的范围内分离信任PN近似这种研究。我们还讨论了初始条件和二进制分离对模拟预测的影响。
2015-01-31 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Electromagnetic Signatures from Supermassive Binary Black Holes Approaching Merger
我们提出完全相对论性的预测电磁辐射产生的吸积盘周围的旋转和非旋转的超大质量的二进制黑洞合并的边缘。我们使用代码Bothros后处理数据从三维广义相对论磁流体动力学模拟通过射线追踪计算。这些模拟对环联星盘和迷你盘的动力学进行了建模，这些迷你盘围绕两个质量相等的黑洞以20个引力半径的初始间距绕着彼此运行，并使系统在螺旋区域中演化超过10个轨道。我们模型的排放量的总和的热黑体辐射的光学厚吸积盘和幂律谱延伸到硬X射线发射的热光学薄日冕。我们产生的随时间变化的光谱，图像和光变曲线在不同的频率调查固有的周期性信号的排放，以及黑洞自旋的影响。我们发现，由于较小的最内层稳定圆轨道角动量需要更多的耗散之前，物质暴跌到地平线上的黑洞自旋使迷你磁盘更明亮。然而，与具有旋转黑洞的较大分离双星中的迷你盘相比，我们的迷你盘不那么明亮：与那些系统不同，它们的质量吸积率低于环双星盘，并且它们的辐射效率较低，因为它们的流入时间较短。与质量和吸积率匹配的单个黑洞系统相比，这些双星在紫外线下的光谱明显较弱且较软。最后，我们讨论了这些系统的潜在的可观测性，我们的研究结果的影响。
2022-04-15 astro-ph.HE
Tidal disruptions in circumbinary disks. II: Observational signatures in the reverberation spectra
如果两个星系都含有大质量黑洞，那么在星系合并过程中就会形成具有亚pc间距的超大质量双星黑洞。然而，我们仍然无法找到明确的观测证据。我们提出了一种新的方法来识别这些系统的混响映射其circumbinary磁盘后，潮汐中断事件电离it. The潮汐中断的恒星在次级导致强烈的不对称性的磁盘响应。我们模型的形状的速度-延迟映射的各种玩具盘模型和更现实的气体分布SPH模拟获得。用{ \em Cloudy}计算电离盘的发射率。我们发现特殊的不对称性的地图偏离中心的电离源，这可能有助于我们约束的几何参数的circumbinary磁盘，如半长轴和轨道相位的第二，以及帮助加强观测证据sub-parsec SMBBH等。
2014-07-14 astro-ph.GA astro-ph.HE
The three body first post-Newtonian effects on the secular dynamics of a compact binary near a spinning supermassive black hole
在星系核内的超大质量黑洞（SMBH）附近形成的双星黑洞（BBH）会受到SMBH引力扰动的偏心率激发，从而更有效地合并。本文研究了三重体系中三体第一后牛顿效应与SMBH自旋效应的耦合。我们扩展了以前的工作，包括德西特旋进和Lense-Thirring旋进之间的耦合从SMBH自旋。这种耦合既包括内轨道角动量的进动，也包括外轨道角动量的Runge-Lenz矢量在一般参考系中的进动。我们发现，在未来的LISA检测的（最大）偏心率的变化，在相邻的Kozai-Lidov周期由于自旋效应。我们关于三体系统中三体1 PN效应耦合的一般性论点可以推广到任何其他情况，只要外轨道平面发生演化。
2020-10-19 astro-ph.HE gr-qc
Towards pseudo-Newtonian black hole jets: comparison of forces
本文对超大质量黑洞周围磁化吸积盘的轴向喷流进行了电阻和粘性MHD模拟。我们比较的力量在我们的伪牛顿模拟的Paczyovski-Wiita和Kluovniak-Lee潜力。研究结果将有助于寻找有利于射流发射的磁场结构和物理参数。
2020-05-11 astro-ph.HE
Recoil geometry determines electromagnetic counterparts from supermassive black hole merger remnants
Princeton University（普林斯顿大学）；California Institute of Technology（加州理工学院）
研究探讨反冲几何对超大质量黑洞合并后电磁信号的影响，通过相对论磁流体力学模拟揭示不同反冲方向下的喷流和盘行为差异，为多信使观测提供理论支持。
2026-03-27 astro-ph.HE gr-qc
Long-term Evolution of Binary Orbits Induced by Circumbinary Disks
本研究提出环双星盘与双星相互作用长期演化的新形式体系，开发spindler Python包实现模型，发现多数场景下环双星盘无法有效收缩双星轨道，但可激发偏心率并建立质量比与偏心率的统计关联，适用于多种天体物理场景。
2024-08-03 astro-ph.HE astro-ph.SR
Misaligned accretion on to supermassive black hole binaries
我们提出了高分辨率的数值模拟结果的气体云下降到双超大质量黑洞，形成环二吸积盘，与逆行和逆行云轨道。我们探索了一系列的云质量和冷却速率。我们发现，对于低质量的光盘，冷却速度足够快的碎片，逆行光盘是显着较短的寿命比类似的光盘逆行相对于二进制。对于所有质量的破碎盘，我们还发现，破碎盘在一个较窄的径向区域内破碎。如果冷却是足够慢的光盘进入一个自我调节的gravitoturbulent制度，我们发现，光盘和二元平面之间的对齐发生在一个时间尺度上，主要由光盘厚度决定。我们估计现实的冷却时间，这样的光盘，并发现，在大多数情况下，我们希望发生碎片。低质量碎片逆行盘的较长寿命使它们能够推动重要的双星演化，并可能提供解决“最后秒差距问题”的机制。
2014-09-12 astro-ph.HE
Characteristic Signatures in the Thermal Emission from Accreting Binary Black Holes
我们提出的计算结果的热谱从二维，移动网格，高精度，粘性流体动力学模拟吸积超大质量黑洞二。我们包括粘性加热，冲击加热和辐射冷却，演化时间超过粘性时间，使我们达到准稳态吸积状态。与以前的工作一致，我们发现，气体被有效地剥离从内边缘的circumbinary磁盘和进入腔沿吸积流，饲料持久的“迷你磁盘”周围的每个黑洞。我们还发现，从冲击加热的迷你盘和吸积流的排放防止任何赤字的高能量排放，可能会预期内的环联腔，而是导致一个特征的亮度开始在软X射线的光谱。
2014-05-30 astro-ph.HE
Quasi-Periodicity of Supermassive Binary Black Hole Accretion Approaching Merger
在本文中，我们继续Bowen等人2018年报道的在超大质量二元黑洞（SMBBH）中耦合到环绕二元吸积的磁化迷你盘的首次研究。我们将这种模拟从3到12个双轨道周期。我们发现，相对论性SMBBH吸积作为一个谐振腔，准周期振荡绑定到频率的黑洞的轨道相位匹配的非线性$m=1$密度功能，或"块"，在circumbinary吸积盘渗透系统。黑洞周围每个迷你盘上的质量吸积速率以二进制频率和块的平均轨道频率之间的拍频调制，即，$Ω_{\rm beat} = Ω_{\rm bin} - \barΩ_{\rm lump}$，而这个等质量双星的总质量吸积率在两个不同的频率，$\gtrsim \barΩ_{\rm lump}$和$\approx 2 Ω_{\rm beat}$调制。团块本身的瞬时旋转速率也在接近总吸积速率的调制频率的两个频率$\barΩ_{\rm lump}$和$2 Ω_{\rm beat}$下调制。由于接近合并的SMBBH中的迷你盘的紧凑性质，迷你盘中的流入时间与其质量供应变化的周期相当，因此它们的质量--以及它们供应给黑洞的吸积率--以相同的频率强烈调制。从本质上讲，环双星盘的方位对称性被双星附近轨道的动力学破坏，这种$m=1$不对称性驱动整个系统的准周期变化，包括吸积和盘馈送。在接近合并的SMBBH中，这种时间可变性可能会在其电磁辐射中引入独特的，越来越快的波动。
2019-04-26 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Blindly Detecting Merging Supermassive Black Holes with Radio Surveys
超大质量黑洞大概是在整个宇宙时间里通过无数次的合并而成长起来的。在每一次合并过程中，超大质量黑洞双星都被一个环绕双星的吸积盘所包围，这个吸积盘施加了一个显著的磁场（对于1 e8 Msun的双星来说，这个磁场约为1 e4 G）。双星在磁场中的运动将把磁场能量转化为坡印廷通量，其光度约为1 e43 erg/s（B/1 e4 G）^2（M/1 e8 Msun）^2，其中一些可能以频率接近1 GHz的同步辐射形式出现，这正是当前和计划中的宽场射电观测所要进行的。我们发现，许多合并的短时间尺度将限制他们的可探测性与大多数计划的盲测<1每年在整个天空，独立的发射过程和通量分布的细节。包括对无线电通量的乐观估计使得检测的可能性更小，整个天空每年的合并<1次。然而，宽场无线电仪器可能能够定位合并前通过引力波识别的系统。此外，无线电巡天可能能够探测到双星运动产生的较弱的辐射，因为它在合并之前受到自旋轨道进动和螺旋运动的调制。
2011-05-18 astro-ph.HE
Observational Signatures of Binary Supermassive Black Holes
观测表明，大多数大质量星系都包含一个超大质量黑洞，理论研究表明，当这类星系发生重大合并时，中心的黑洞将形成双星并最终合并。在这里，我们讨论了两个光谱签名，这样的双星，可能有助于区分他们从普通活动星系核。这些签名是预期的孔之间的质量比不是极端的，系统是由一个circumbinary盘。一个这样的签名是一个缺口的热连续已被其他作者预测，我们指出，它应该伴随着在较短的波长光谱复兴，并讨论其依赖于二进制属性，如质量，质量比，和分离。特别地，我们注意到，陷波发生的波长$λ_n$取决于这三个参数，使得显示这些陷波的系统的数量为$\propto λ_n^{16/3}$ ;因此，更长的波长搜索是非常有利的。第二个特征，首先在这里讨论，是在特征温度$\sim 100$ keV下的硬X射线发射，具有类似维恩的光谱，这是由来自环双星盘的气流撞击单个黑洞周围的吸积盘时产生的激波的康普顿冷却产生的。我们调查这两个签名的可观察性。硬X射线信号可能特别有价值，因为它可以在事件发生前几十年提供黑洞合并的指示。
2014-02-27 astro-ph.CO astro-ph.HE
Alignment of supermassive black hole binary orbits and spins
最近对超大质量黑洞双星吸积的研究表明，大多数，也许是大多数，物质最终会吸积到一个或另一个黑洞上。如果是这样的话，那么对于那些通过与外部气体的相互作用而使螺旋从~1 pc上升到0.001 - 0.01 pc的双星，双星轨道轴和单个黑洞自旋都可以通过与这种气体的角动量交换而重新定向。这里我们证明，除非双星的质量比远不是1，否则单个空穴的自旋在比双星轨道轴与进入的环双星气体的角动量方向对齐短几倍到100倍的时间内与双星轨道轴对齐;次级的自旋比初级的自旋对齐快~（m_1/m_2）^{1/2}>1。因此，双星就像一个稳定剂，所以对于气体驱动的系统，黑洞的自旋很可能彼此对齐（或者如果逆行吸积是常见的话，则是反向对齐），并与双星的轨道轴对齐。这种对齐可以显著降低随后的黑洞合并所导致的反冲速度。
2013-07-24 astro-ph.HE
The effect of AGN feedback on the migration timescale of supermassive black holes binaries
环双星与超大质量黑洞双星（SMBHB）在秒差距到亚秒差距尺度上的引力相互作用是驱动SMBHB向合并方向迁移的一种有希望的机制。典型的动力学演化可以分为两个主要的区域：I）缓慢迁移（$T_{\rm mig}$ $\sim$ $10^{3-4}\times T_{\rm orb}$），其中粘性力矩不足以重新分配从双星中提取的角动量，导致在双星周围形成低密度空腔。II）快速迁移（$T_{\rm mig}$ $\sim$ $10^{1-2} \times T_{\rm orb}$），其中角动量的重新分配是有效的，并且在环双星盘中没有形成低密度空腔。使用N-Body/SPH模拟，我们研究了活动星系核反馈在SMBHB演化的这一阶段的效果。我们实现了一个AGN反馈模型的SPH代码Gadget-3，包括动量反馈风，X射线加热/径向动量和爱丁顿力。使用这种实现，我们运行一组模拟SMBHB+光盘在两个主要的收缩制度。从这些模拟中，我们得出结论，活动星系核的机械反馈的影响是可以忽略不计的慢收缩制度的SMBHB。然而，在快速收缩的状态下，活动星系核风挖掘出一个“反馈腔”，使SMBHB几乎裸露，从而延缓了双星的轨道衰变。
2018-07-10 astro-ph.GA astro-ph.HE
Warping and tearing of misaligned circumbinary disks around eccentric SMBH binaries
研究了偏心轨道上双超大质量黑洞周围非自引力薄盘的翘曲和撕裂。环双星盘与双星轨道平面有明显的错位，并受到随时间变化的潮汐力矩的影响。原则上，这样的盘是翘曲和旋进的，并且在潮汐旋进力矩强于局部粘性力矩的区域中被撕裂成相互错位的环。我们推导出潮汐翘曲和撕裂半径的偏心SMBH双星周围的不对齐的circumbinary磁盘。我们发现，在磁盘的粘度参数，α，大于一个临界值取决于磁盘的纵横比，磁盘翘曲出现撕裂半径之外。对于H/r ~<0.1，该条件表示为alpha > sqrt{H/3r}，其中H是盘刻度高度。如果α < sqrt{H/3r}，则只有盘撕裂发生，因为潮汐翘曲半径在撕裂半径内，其中大多数盘物质可能快速吸积到SMBH上。在翘曲和撕裂的盘中，潮汐翘曲和撕裂半径都强烈地依赖于双星半长轴，尽管它们也轻微地依赖于其他轨道和盘参数。这种强烈的依赖性使我们能够在观测上确定潮汐弯曲或撕裂半径后估计半长轴：对于0.1 pc的潮汐弯曲半径，具有典型轨道和盘参数的10 ^7 Msun黑洞的半长轴估计为~10^{-2} pc。我们还简要讨论了活动星系核中观测到的弯曲脉泽盘的中心天体是超大质量黑洞双星的可能性。
2015-02-01 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Magnetically Arrested Circumbinary Accretion Flows
本研究通过三维磁流体动力学模拟，发现环双星吸积流可被空腔内强磁场磁制动，吸积以周期性磁通量爆发进行，影响双星轨道演化及发射特征。
2024-09-04 astro-ph.HE astro-ph.SR
A probable Milli-Parsec Supermassive Binary Black Hole in the Nearest Quasar Mrk 231
超大质量双黑洞是星系合并的必然产物，预计存在于许多类星体的核心。在过去的几十年里，人们一直在努力寻找类星体中的BBH，然而，BBH的观测证据仍然是难以捉摸和模糊的，这是难以调和的理论期望。在本文中，我们表明，Mrk 231的独特的光-紫外光谱可以很好地解释为从吸积流发射到一个BBH上，半长轴为~ 590 AU，轨道周期为~1.2年。平坦的光学和紫外连续谱主要分别从环绕双星盘和次级黑洞（BH）周围的迷你盘发射，在波长λ ~ 4000-2500埃处观测到的急剧下降和通量亏损是由于次级BH在环绕双星盘内迁移而打开的间隙（或洞）。如果得到未来观测的证实，这个BBH将提供一个独特的实验室来研究BBH和其上的吸积流之间的相互作用。我们的研究结果也展示了一种新的方法，找到亚秒差距尺度的BBH通过搜索类星体的光谱之间的光-紫外连续的赤字。
2015-09-08 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Constraining the Yukawa Gravity with Post Newtonian Approximation using S-star Orbits around the Supermassive Black Hole in our Galactic Center
本研究针对利用S型恒星约束汤川引力时传统近似精度不足的问题，推导2PN阶后牛顿汤川运动方程，结合S2等恒星观测给出κ的95%置信约束，并预估未来观测可将约束精度提升一个量级以上。
2024-02-01 astro-ph.HE gr-qc
The propagation delay in the timing of a pulsar orbiting a supermassive black hole
观测到一颗脉冲星紧密地围绕着银河系中心的超大质量黑洞运行，将为准确确定黑洞参数和对广义相对论进行新的检验打开一扇窗户。在时间模型中必须考虑的一个重要的相对论效应是脉冲在黑洞的引力场中的传播延迟。由于脉冲星和超大质量背洞的极端质量比，我们使用测试粒子的限制，推导出一个精确的解析公式的传播延迟在史瓦西时空。然后，我们比较这一结果的传播延迟在通常采用后牛顿近似，特别是夏皮罗延迟到第二后牛顿秩序。对于边缘上的轨道，我们还考虑修改夏皮罗延迟考虑透镜效应。然后，我们的结果被用来评估的准确性的不同顺序的后牛顿近似的传播延迟。这一比较表明，对于（近）边缘上的轨道，应使用新的精确延迟公式。
2019-03-12 astro-ph.HE gr-qc
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
Electromagnetic variability from circumbinary discs around binary black holes during their post-decoupling epoch
研究双黑洞解耦期环二星盘的电磁特性，发现团块持续产生电磁调制，对LISA和PTA源有不同影响。
2025-11-05 astro-ph.HE
Jet variability in small mass ratio supermassive black hole binaries
Center for AstroPhysical Surveys, National Center for Supercomputing Applications, University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校国家超级计算应用中心天体物理调查中心）；Center for Computational Relativity and Gravitation & School of Physics and Astronomy, Rochester Institute of Technology（罗切斯特理工学院相对论与引力计算中心及物理与天文学院）
通过三维GRMHD模拟，研究质量比1/7的超大质量黑洞双星，揭示次级黑洞穿越驱动喷流准周期外流、进动及两个弱相，预测相关喷流特征作为双星存在的证据。
2026-09-22 astro-ph.HE gr-qc
The Steady State of Intermediate-Mass Black Holes Near a Supermassive Black Hole
本研究通过牛顿与后牛顿模拟，探究环绕超大质量黑洞的中等质量黑洞星团的并合、抛射等演化特性，以及对应引力波信号的可探测性，为相关天体物理研究提供参考。
2024-02-26 astro-ph.GA astro-ph.HE
Emission Signatures from Sub-parsec Binary Supermassive Black Holes I: Diagnostic Power of Broad Emission Lines
基于近几年来对亚秒差距超大质量黑洞双星观测研究的进展，我们提出了一个半解析模型来描述这些系统的光谱发射线特征。这项研究的目的是帮助解释光谱搜索双星，并帮助测试在文献中的领先模型之一的二进制吸积流：SBHB在一个circumbinary磁盘。在这项工作中，我们提出的方法和初步模型与数据的比较。我们的模型SBHB吸积流作为一组三个吸积盘：两个迷你磁盘的引力约束到个别黑洞和一个circumbinary磁盘。给定一个物理动机的参数空间所占用的亚秒差距SBHB，我们计算了近1500万宽的光发射线轮廓的合成数据库，并探讨了SBHB的特征属性的轮廓形状的依赖关系。我们发现，建模的配置文件显示出不同的统计特性的函数的半长轴，质量比，偏心率的二进制，和三盘系统的对准程度。这表明，从SBHB系统的广泛的发射线配置文件，原则上可以用来推断这些参数的分布，因此值得进一步研究。计算的配置文件是更多的形态异质性比广泛的发射线在观察到的SBHB候选人，我们讨论了改进治疗的辐射转移的影响，这将允许直接统计比较两组。
2016-07-05 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
A Survey of Disc Thickness and Viscosity in Circumbinary Accretion: Binary Evolution, Variability, and Disc Morphology
大部分的参数空间有关的天体物理学的环双星吸积盘的演变仍然没有探索。我们已经进行了一套circumbinary光盘模拟调查光盘厚度和运动粘度，使用恒定的$ν$和恒定的$α$处方。我们主要关注$0.1$和$0.033$之间的圆盘纵横比，以及$ν=0.0005$和$ν=0.008$之间的粘度（以二进制半长轴和轨道频率为单位），并专门研究圆形等质量二进制。这两个因素都强烈影响着二元半长轴的演变：在$ν=0.0005,$，吸气发生在纵横比$\lesssim0.059$，而在$ν=0.004$，吸气只发生在纵横比$\lesssim0.04$。吸气的发生主要是因为越来越强的负扭矩上的二进制流的材料落后的二进制，与可以忽略不计的贡献，从共振扭矩激发的circumbinary光盘。我们发现，减少吸积率发生时，模拟初始化太远，从最终的准稳态驱动的相互作用与二进制，而不是内在联系的光盘纵横比。我们发现，不仅腔的大小增加，粘度降低，但薄circumbinary光盘变得更加偏心。我们的研究结果表明，超大质量黑洞双星应该被驱动，比以前的估计更快，从$\sim$秒差距的距离，引力波驱动他们的inspiral，可能会减少脉冲星定时阵列可观测到的双星的数量。
2022-06-06 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Mass-ratio and Magnetic Flux-Dependence of Modulated Accretion from Circumbinary Disks
吸积超大质量双黑洞（SMBBH）是潜在的多信使源，因为它们同时发射引力波和电磁辐射。过去的工作表明，它们的电磁输出可能会被环双星盘中的非对称密度分布周期性地调制，通常称为“过密度”或“团块”;这种调制可能被用来识别双星源。我们探讨了过密度对SMBBH质量比和通过吸积盘的磁通量的敏感性。我们发现，相对振幅的过密度和其相关的EM周期性信号都随着质量比的减小而降低，在1：2和1：5之间的某个地方完全消失。更大的磁化强度也会削弱光输出的光团和任何调制。我们开发了一个模型来描述如何形成肿块的结果从内部应力降解速度更快的肿块区域比它可以通过吸积流入恢复活力，并预测在特定的内部应力的阈值低于该肿块的形成应该发生，我们所有的肿块形成模拟满足。因此，这种调制的检测将提供对穿透吸积流的质量比和磁通量的约束。
2021-03-22 astro-ph.GA astro-ph.HE
The Evolution of Accreting Binaries: from Brown Dwarfs to Supermassive Black Holes
该研究系统调查了从棕矮星到超大质量黑洞的环绕双星吸积盘，发现低质量比双星多外旋，但某些质量比下快速内旋，且粘性空间分布影响优先吸积，并解释了变率与偏心率的关系。
2023-10-11 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.HE
Binary accretion rates: dependence on temperature and mass-ratio
我们进行了一系列的二维光滑粒子流体动力学（SPH）模拟气体吸积到双星通过一个circumbinary盘，气体温度和二进制质量比（$q$）的范围。我们表明，增加气体温度增加的吸积率到主要的所有值的二进制质量比：例如，对于$q=0.1$和固定的二进制分离，增加的归一化声速的一个因素$5$（从我们的“冷”到“热”模拟）的变化的吸积气体流到主要从$ 10\%$到$\sim40\%$的分数。我们提出了一个简单的parametrisation的平均吸积率的每一个二元组分准确到百分之几，并认为，这种parametrisation（而不是那些在文献中的基础上温暖的模拟）是相关的超大质量黑洞吸积和所有，但最广泛的恒星双星。我们提出的轨迹的增长$q$在circumbinary盘吸积，并认为，恒星的“双”双星的周期分布是强有力的证据circumbinary吸积的重要性。我们还表明，我们的参数化的二进制吸积增加的最小质量比所需的超大质量黑洞的自旋对齐$q \sim 0.4$，具有潜在的重要影响的幅度的速度踢收购期间黑洞合并。
2015-07-07 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Stars Crushed by Black Holes. III. Mild Compression of Radiative Stars by Supermassive Black Holes
当超大质量黑洞（SMBH）的引力场摧毁恒星时，就会发生潮汐破裂事件（TDE）。对于恒星进入潮汐半径内深处的TDE，使得潮汐半径与近心距离$β$的比值满足$β\gg 1$，恒星被潮汐压缩和加热。据预测，最大密度和温度达到在深TDEs规模为$\propto β^3$和$\propto β^2$，分别和核爆炸触发的$β\gtrsim 5$，但这些预测一直在过去的四十年中有争议。我们进行牛顿光滑粒子流体动力学（SPH）模拟的深TDEs之间的类太阳恒星和$10^6 M_\odot$ SMBH的$2 \le β\le 10$。我们发现，最大密度和温度都不遵循$\propto β^3$和$\propto β^2$标度，或者，就此而言，任何幂律依赖性，并且最大达到的密度和温度被$\sim$降低了一个数量级，与过去的预测相比。我们还进行模拟史瓦西度规，并发现相对论效应适度增加的最大密度（由$\lesssim 1.5$的一个因素），并诱导相对于牛顿模拟，这是由时间膨胀引起的时间滞后。我们还证实，恒星在高密度和温度下的时间是其动力学时间的一个非常小的部分。因此，我们预测，在深TDEs辐射恒星实现的核燃烧量是最小的。
2022-10-04 astro-ph.HE
Analytical and Numerical Analysis of Circumbinary Disk Dynamics -- I: Coplanar Systems
本文通过解析与数值方法研究共面环双星盘动力学，发现环双星间隙由本轮不稳定性而非共振力矩维持，对搜寻超大质量黑洞双星信号具有重要意义。
2023-12-10 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
SDSS J0159+0105: A Radio-Quiet Quasar with a Centi-Parsec Supermassive Black Hole Binary Candidate
我们在射电宁静类星体SDSS J 0159 +0105中发现了一个候选的百分秒差距超大质量黑洞双星（SMBHB），其质量z=0.217。利用改进的Lomb-scargle码GLSdeDRW和自相关分析ACF，我们从该类星体的Catalina V波段8.1年光变曲线中检测到了两个显著的（P>99%）周期信号，分别位于~741天和~1500天。根据最近的数值模拟，周期比接近1：2，是质量比为0.05<q<0.8的黑洞双星系统的典型特征。SDSS J 0159 +0105有两个相隔约10年的SDSS光谱观测。两个时期之间的宽H-β分布有显着变化，这可以解释为由上述迷你盘照亮的双星系统周围的单个宽线区域（BLR），或者从环双星盘流向其中一个SMBH的气流。根据单BLR假设和轨道周期t_orb ~1500天，我们估计了M_SMBHB的总维里质量~ 1.3 × 10^8 M_sun，BLR的平均距离~0.04pc（~50光日，+/-0.3 dex不确定度），SMBHB分离度d=（0.01 pc）M_{8,tot} ^{1/3}（T_rest/3.3 yr）^{2/3} ~ 0.013 pc（15光日）。基于分析工作，假设的环联星盘的内半径为2d = 0.026 pc（30光日）。SDSS J 0159 +0105也显示出异常的光谱能量分布。SDSS J 0159 +0105的独特性质与它是百分…
2016-05-18 astro-ph.CO astro-ph.HE
Analytical and Numerical Methods for Circumbinary Disk Dynamics -- II: Inclined Disks
本文通过二维流体力学模拟与解析分析，研究倾斜环双星盘中双星力矩与黏滞力矩的分布及中心空隙稳定性，发现倾角接近45度时系统无法达到准稳态，并揭示了力矩平衡缺失或随时间振荡的构型，为理解超大质量黑洞双星的引力波与电磁对应体提供依据。
2024-09-29 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
The Decoupling of Binaries from Their Circumbinary Disks
University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校）；Perimeter Institute for Theoretical Physics（基础物理研究所）
研究二元系统在引力辐射作用下逐渐解耦的过程，通过数值模拟揭示解耦机制，并为未来多信使观测提供依据。
2026-04-24 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Merging Compact Binaries Near a Rotating Supermassive Black Hole: Eccentricity Excitation due to Apsidal Precession Resonance
研究了在一个旋转的超大质量黑洞（SMBH）附近的三重结构中合并致密双星的动力学。我们包括各种广义相对论的影响，耦合的内轨道，外轨道和自旋的SMBH。在引力辐射引起的轨道衰变过程中，内双星会遇到“拱心进动共振”，并经历偏心激发。当内双星的拱点进动速率与外双星的拱点进动速率相匹配时，就会发生这种共振，这种进动由牛顿相互作用和各种后牛顿效应驱动。偏心率激励要求外轨道具有有限的偏心率，并且对于具有小的相互倾斜的三重体是最有效的，与充分研究的Lidov-Kozai效应相反。共振和相关的偏心率增长可能发生在双星发射低频带的引力波时，并且可能被未来的天基引力波探测器探测到。
2020-07-14 astro-ph.HE gr-qc
Stellar Stripping and Disruption in Disks around Supermassive Black Hole Binaries: Repeating nuclear transients prior to LISA events
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）；Niels Bohr International Academy, Niels Bohr Institute（尼尔斯·玻尔国际学院，尼尔斯·玻尔研究所）；Chungbuk National University（忠北国立大学）；Aoyama Gakuin University（青山学院大学）；University of Zurich（苏黎世大学）
研究揭示了超大质量黑洞双星周围恒星剥离过程，通过潮汐破坏产生重复核暂现源，为低质量星系中黑洞合并提供新探测途径。
2025-12-22 astro-ph.CO astro-ph.HE
