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
Evolution of circumbinary accretion disk around supermassive binary black hole: post-Newtonian hydrodynamics versus Newtonian hydrodynamics
利用FARGO3D非相对论流体动力学模拟研究了等质量超大质量双星黑洞周围吸积盘的演化。与以往的牛顿流体力学研究相比，本文采用了基于近区度规的后牛顿流体力学。在对比的牛顿调查，我们发现，有一个显着的差异，在后牛顿制度，形成的间隙周围的二进制吸积盘周围的二进制具有相同的质量是更广泛的后牛顿流体动力学比与牛顿流体动力学，是独立的磁盘粘度给定的流体动力学模拟运行约相同的因素倍的粘性时间尺度与不同的粘度。这可能会出现独特的可观察到的签名，在这样的双盘系统的连续辐射。
2021-11-03 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
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
Binary orbital evolution driven by a circumbinary disc
环双星盘与中心双星系统的相互作用是否会导致双星轨道的收缩或膨胀，这一问题引起了人们的极大兴趣，因为它影响着双星黑洞和恒星双星形成阶段的演化。我们对环联星盘进行了二维流体动力学模拟，其中包含盘粘度和厚度的大参数集以及圆轨道上联星的两种不同联星质量比。对于这些，我们仔细测量了盘和双星系统之间的净角动量和质量转移，并计算了归一化的比角动量吸积，$j_\mathrm{s}$。这是比较的理论，临界特定的角动量变化$j_\mathrm{s,crit}$，从扩大的情况下，这取决于二进制的质量比和相对吸积到两个明星分开的收缩。使用有限和无限的光盘模型，我们表明，推断的二进制演变是非常相似的两个设置，并确认$j_\mathrm{s}$可以准确地测量与圆柱形模拟，不包括中央二进制。然而，为了获得非等质量双星的相对吸积到恒星上，需要覆盖包括双星在内的整个域的模拟。我们发现，对于厚光盘的纵横比$h = 0.1$的二元膨胀的所有粘度，而光盘与$h = 0.05$导致膨胀，只有更大的粘度与$α$超过$\sim 0.005$。总体而言，制度的二元膨胀扩展到一个更广泛的参数空间比以前预期的，但薄，低粘度盘的轨道收缩。
2022-02-14 astro-ph.HE astro-ph.SR
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
Circumbinary Accretion from Finite and Infinite Disks
利用{ \footnotesize AREPO}对环双星盘吸积过程进行了二维粘性流体动力学模拟。我们解决了吸积流从一个大规模的CBD到流光和磁盘周围的个别二进制组件。扩展我们最近的研究\citep{mun19}，我们认为圆形双星与各种质量比（$0.1\leq q_{\rm{b}}\leq1$）和研究吸积从"无限“，稳定供应盘和有限大小，粘性传播环面。对于"无限“盘，可以达到全局稳定状态，并且吸积可变性对于$q_{\rm{b}}>0.5$具有主频率${\sim}0.2Ω_{\rm{b}}$，对于$q_{\rm{b}}<0.5$具有主频率$Ω_{\rm{b}}$，（$Ω_{\rm{b}}$是二进制角频率）。我们发现吸积“本征值”$l_0$ --每单位吸积质量从盘到双星的净角动量转移--总是正值，并且落在范围（$0.65$ - $0.85)a_{\rm b}^2Ω_{\rm{b}}$（其中$a_{\rm{b}}$为双星分离））内，对质量比和粘度的依赖很弱。当$q_{\rm{b}}\gtrsim0.3$ .从一个有限的环面的吸积可以分为两个阶段：一个初始的瞬态阶段，对应于填充的二进制腔，其次是一个粘性的伪稳定阶段，在此期间的环面粘性扩展和吸积到二进制。在粘性阶段，二元系每单位吸积质量的净扭矩接近$l_0$，即针对“无限”圆盘推导出的值。我们的结论是，从CBD吸积的类似质量的双星获得角动量和…
2019-12-17 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
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
A transition in circumbinary accretion discs at a binary mass ratio of 1:25
本文在限制性三体问题（R3 Bp）的框架下，通过数值求解粘性流体动力学的高度积分方程，研究了环双星吸积盘。改变质量比的二进制，我们发现一个显着的变化，在光盘附近的质量比$q \equiv M_s/M_p \sim 0.04$的行为。对于以上的质量比$q=0.04$，解决方案的流体动力流过渡从稳定的，强烈波动;一个狭窄的环形间隙的表面密度围绕次级的轨道变化到一个中空的中心空腔;和空间对称性丢失，导致在一个不平衡的光盘。这种相变与R3 B问题的L4和L5平衡点附近不存在稳定轨道的质量比相一致。使用DISCO代码，我们发现，对于薄盘，其中的间隙或空腔可以保持开放，过渡的质量比是相对不敏感的光盘粘度和压力。$q=0.04$转变与星系核中心的大质量黑洞双星+盘系统的演化有关，也与年轻的恒星双星和可能围绕棕矮星的行星有关。
2016-05-09 astro-ph.EP astro-ph.HE
On the structure of MHD shock waves in a viscous gas
在只考虑气体粘性的情况下，得到了理想气体中MHD激波的精确解。在轴向磁场作用下，得到了激波过渡区内粒子速度、温度、压力和熵变的解析表达式。通过数值分析，研究了静磁场、冲击强度、比热容比、初始压力、初始密度和粘性系数等因素对流动变量的影响。研究结果证实，MHD冲击波阵面的厚度随气体粘度的增加而增加，并且当磁场强度较大时，厚度的变化更为明显。研究结果为气体粘性和磁场是否以及如何影响激波阵面厚度提供了一幅清晰的图像。
2013-06-07 astro-ph.HE physics.flu-dyn
Relativistic Effects on Circumbinary Disk Evolution: Breaking the Polar Alignment around Eccentric Black Hole Binary Systems
本研究将相对论性拱点进动植入流体模拟代码，发现广义相对论效应可通过改变进动时标关系抑制环双星盘的极对齐，不同质量、间距的双星系统及不同盘属性下抑制效果存在显著差异。
2023-12-15 astro-ph.HE gr-qc
Gas pile-up, gap overflow, and Type 1.5 migration in circumbinary disks: general theory
从行星到黑洞，许多天体物理学上的双星都对它们的环双星吸积盘施加很强的扭矩，并被认为会显著改变盘的结构。尽管这一课题已经有几十年的历史，但双星+盘系统的联合演化还没有用任意质量比和吸积率的自洽假设来模拟。在这里，我们解决了耦合的磁盘演化方程解析在强扰动的限制，治疗的磁盘和二进制和修改的密度，标度高度之间的方位角平均角动量交换，粘度自洽，包括粘性和潮汐加热，扩散限制冷却，辐射压力，和二进制的轨道衰变。我们找到了一个解决方案与中央空腔和迁移率类似于先前获得的II型迁移，适用于大质量和二元分离，和接近相等的质量比。然而，我们确定了一个独特的新制度，适用于较小的分离和质量，质量比在0.001< q < 0.1的范围内。在这些系统中，气体在双星轨道外堆积，但并没有形成空腔，而是像多孔堤坝一样不断溢出。磁盘配置文件是一个弱扰动磁盘（产生I型迁移）和磁盘之间的间隙（与II型迁移）。然而，中学的迁移率通常低于I型和II型。我们将这种新的制度称为“1.5型”移徙。
2012-09-13 astro-ph.CO astro-ph.EP astro-ph.HE
On the dynamics of low-viscosity warped discs around black holes
如果黑洞周围的吸积盘相对于黑洞的自旋矢量倾斜，那么它会被透镜-瑟林进动所扭曲。当圆盘的粘性足够大，使得翘曲传播是扩散性的时，内部圆盘可以与黑洞自旋对齐。然而，如果粘度是小的，这样的翘曲传播的波，然后稳态解的线性流体方程表现出振荡的径向轮廓的光盘倾斜角接近黑洞。在这里，我们表明，第一次，这些解决方案是在良好的协议与三维流体动力学模拟，其中的粘度是各向同性和测量是小相比，光盘角半厚度，并在光盘倾斜的情况下，从而翘曲幅度-仍然很小。我们表明，使用线性化流体方程和流体动力学模拟，内部光盘倾斜可以比原来的光盘倾斜几倍以上，我们提供了这种效果的物理推理。我们探讨的过渡光盘行为的错位角的增加，发现增加的耗散与强翘曲的区域。对于足够大的未对准，盘变得不稳定，从而盘撕裂并破裂成离散的平面。对于我们在这里提出的模拟，我们表明，总的（物理和数值）粘度在光盘断裂时是足够小的光盘撕裂发生在波动状制度，证实光盘撕裂是可能的，在这个区域的参数空间。我们的模拟表明，高的空间分辨率，因此低的数值粘性，需要准确地模拟在这个政权的翘曲动力学。最后，我们讨论了我们的结果的观测意义。
2021-09-13 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Simulations of Magnetized Disks Around Black Holes: Effects of Black Hole Spin, Disk Thickness, and Magnetic Field Geometry
由Novikov和Thorne（NT）于1973年提出的黑洞周围极薄吸积盘的标准广义相对论模型假设剪切应力在最内层稳定圆轨道（ISCO）半径处消失，而在ISCO之外，剪切应力由有效湍流粘性产生。然而，天体物理学的吸积盘并不是非常薄，在ISCO处剪切应力是否必然消失还不确定，而被认为驱动盘中湍流的磁场可能包含大尺度结构，其行为不像简单的局部标量粘度。我们描述了三维广义相对论磁流体动力学模拟的吸积盘周围的黑洞的自旋参数的范围内，我们使用的模拟来评估NT模型的有效性。我们的基准初始磁场由多个（交替极性）极向场回路，其形状是大致各向同性的磁盘，以匹配各向同性的湍流预期在极向平面。对于长宽比为|H/R| ~ 0.07，我们发现吸积比角动量相对于NT模型减少了2.9%，ISCO内部的过剩光度为3.5%。在自旋黑洞的情况下，偏差也是同样的量级。此外，偏差随着减小而减小|H/R|.因此我们得出结论，在热/高软谱态下，x射线双星中磁化薄吸积盘应该可以用NT模型很好地描述，特别是当光度低于30%爱丁顿时，我们预计吸积盘的厚度很小|H/R| <~ 0.05。我们还讨论了应力和亮度内的ISCO依赖于假设的初始磁场几何形状。（节略）
2010-06-23 astro-ph.GA astro-ph.HE
Eccentric Binaries Accreting from Thin Disks: Orbital Evolution
研究发现薄盘吸积的双星系统轨道演化具有高偏心率，影响引力波背景特性。
2025-12-12 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.HE
Resolving massive black hole binaries evolution via adaptive particle-splitting
研究大质量黑洞双星与其气体环境的相互作用是至关重要的，以便能够预测合并率和可能的电磁对应的引力波信号。由于这种相互作用而导致的双星半长轴的演化最近一直在争论，并且仍然缺乏明确的共识，也是因为一些数值限制，例如固定轨道双星或缺乏对双星在其环双星盘中雕刻的空腔内的分辨率。在3D无网格代码gizmo中使用动态粒子分裂，我们实现了超拉格朗日分辨率，这使我们能够正确解决腔内的动力学，特别是第一次在由局部等温气体circumbinary圆盘包围的两个组件周围形成的圆盘。我们表明，对于非常冷和非常热的圆盘，二元轨道会随着时间的推移而衰减，并且中间状态下相互作用的结果受到圆盘粘性的强烈影响，因为这本质上调节了二元周围圆盘中所含的质量分数。组件以及由二元吸积的部分。我们找到这两个量之间的平衡，以确定是否二进制半长轴随时间而减少。
2022-05-03 astro-ph.HE gr-qc
Detectability of bulk viscosity effects on post-merger gravitational wave signals from binary neutron star mergers
Rochester Institute of Technology（罗切斯特理工学院）
本文研究双中子星并合后引力波中体粘滞效应的可探测性，发现仅对对称能量斜率大的状态方程模型可探测，且效应较弱，难以精确测量对称能量。
2026-09-09 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
The Effect of Toroidal Magnetic Field on Thickness of a Viscose-Resistive Hot Accreting Flow
通过考虑环形磁场的影响及其相应的加热，我们确定了对流主导的吸积流的厚度。我们考虑一个轴对称的，旋转的，稳定的粘性电阻，磁化吸积流下的平流占主导地位的阶段。能量耗散的主要机制被假定为湍流粘性和磁扩散。在径向上采用自相似假设，得到了径向速度、方位速度、声速和阿尔夫文速度等动力学量.结果表明，磁力的垂直分量与重力方向相反，对圆盘产生压缩作用，从而使圆盘的半厚度$Δθ$比无磁情况下明显减小。另一方面，由于磁场的作用和流体的反作用而出现的两个参数影响盘厚度。第一个是$β_0$，表示赤道面的磁场强度，它使$Δθ$减小。另一个参数$η_0$是磁电阻率参数，当它增加时，$Δθ$也增加。
2013-10-22 astro-ph.HE
Transient growth of perturbations on scales beyond the accretion disc thickness
谱稳定剪切流的湍流状态可以根据转捩的旁路方案来发展和维持。如果它工作在非磁化的无限和均匀的准开普勒流，瞬时增长的剪切涡应提供能量的湍流。采用大剪切盒近似，以及一组全球盘模型，我们研究了在这样的流中的剪切涡的最佳增长在整个范围内的方位角的长度尺度，$λ_y$，相比的流量尺度高度，$H$。结果表明，与帐户的粘度的剪切涡，$G_{max}$的最高可能的放大，达到最大值在$λ_y\lesssim H$和下降对大尺度$λ_y\gg H$和小尺度$λ_y\ll H$在一个很好的协议与分析估计的基础上平衡的解决方案。我们主要关注大尺度涡旋$λ_y\gg H$，它产生$G_{max}\propto (Ω/κ)^4$，其中$Ω$和$κ$分别表示本地旋转和周转频率。结果表明，大尺度涡在接近摆动的瞬间获得高密度扰动。同时，它们的生长不受体积粘度的影响。我们检查，全球获得的$G_{max}$是可比的本地对应和形状和本地化的全球最佳涡可以解释的本地方法。所得到的结果使我们能够建议，在准开普勒流的亚临界过渡到湍流的临界雷诺数，以及相应的湍流的有效方位应力应基本上取决于剪切速率。
2017-01-10 astro-ph.EP 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
