Gravitational-wave sources from mergers of binary black-holes catalyzed by fly-bys interactions in the field
提出了几种恒星双星黑洞（BBH）合并引力波（GW）源的起源方案。在这里，我们提出了一个新的起源，通过催化形成的GW-来源，从超宽的二进制文件在该领域。这样的双星经历来自随机恒星飞越的扰动，激发了它们的偏心率。一旦宽双星被驱动到足够小的中心附近，GW-发射变得显著，并且双星吸入并合并。我们推导了一个解析模型，并通过数值计算验证了它，计算出的合并率为$\sim10{\rm \times f_{wide}\,{\rm Gpc}^{-3}yr^{-1}}$（$f_{\rm wide}$是宽BH-双星的分数），这是可比的观测推断率。从这个通道的观测签名包括自旋轨道错位;高质量比BBH的偏好;高速度色散的主星系的偏好;和均匀的延迟时间分布。
2019-02-05 astro-ph.HE astro-ph.SR
The Merger Rate of Primordial Black Holes
Oakland University（奥克兰大学）
本文提出数值框架计算原初黑洞并合率，发现晕内相互作用使并合率在低红移时提高约50%。
2025-12-13 astro-ph.HE
Do high-spin high-mass X-ray binaries contribute to the population of merging binary black holes?
双黑洞（BBH）系统的引力波观测表明，黑洞的自旋幅度相对较低。这些测量出现在张力与高质量X射线双星（HMXB）的高自旋测量。我们使用网格的MESA模拟结合快速人口合成代码COSMIC检查这两个二进制人口的起源。有人认为，当两颗恒星都在主序星上时，Case-A的质量转移可以在HMXB中形成高自旋BH。假设这个形成通道，我们表明，根据临界质量比的质量转移的稳定性，48-100%的这些情况下，A HMXB合并在共同的包络相和高达42%的结果在二进制太宽，合并在哈勃时间。MESA和COSMIC都表明，通过Case-A质量转移形成的高自旋HMXB只能在一个小的参数空间内形成合并的BBH，其中质量转移可以导致足够的轨道收缩，以便在哈勃时间内合并。我们发现，只有高达11%的这些案例A HMXB的结果BBH合并，最多20%的BBH合并来自案例A HMXB。因此，观察到这两种自旋分布不同并不奇怪。
2022-10-19 astro-ph.HE astro-ph.SR
Effects of the merger history on the merger rate density of primordial black hole binaries
考虑到原初黑洞的合并历史，我们发展了一种计算原初黑洞双星合并速率密度的形式，给出了一个一般的质量函数。我们适用于三个具体的质量函数，单色，幂律和对数正态的情况下的形式主义。在前两种情况下，合并率密度主要由单一合并事件决定，而在后两种情况下，多个合并事件对合并率密度的贡献不容忽视。合并历史对合并率密度的影响依赖于质量函数。
2019-09-02 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Merger of white dwarf-neutron star binaries: Prelude to hydrodynamic simulations in general relativity
白矮星-中子星双星产生可探测的引力辐射。建立了圆轨道上共转白矮星-中子星（WDNS）双星的牛顿平衡模型，发现这些模型在Roche极限处终止。在这一点上，二进制将经历稳定的质量转移（SMT）和长期的时间尺度上的发展，或不稳定的质量转移（UMT），这将导致在WD的潮汐中断。给定的双星将遵循的路径主要取决于它的质量比。我们分析了已知的WDNS双星的命运，并使用人口合成的结果来估计将进行SMT或UMT的LISA解决银河双星的数量。我们通过求解一组简单的常微分方程来模拟准平稳SMT历元，并计算相应的重力波形。最后，我们讨论了一般条款的可能的命运，二进制进行UMT和建设近似牛顿平衡配置合并WDNS残留物。我们使用这些配置来评估我们未来的合理结果，这些系统的完全相对论模拟。如果有足够的WD碎片落在NS上，残骸可能会坍缩，因此来自螺旋、合并和坍缩阶段的引力波将从LISA扫过LIGO频段。如果碎片在NS周围形成一个圆盘，它可能会分裂并形成行星。
2009-10-29 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
White dwarf-neutron star binaries: a plausible pathway for long-duration gamma-ray bursts from compact object mergers?
本文通过宿主星系建模与双星种群合成，研究WDNS/WDBH并合的偏移分布和宇宙学发生率，证明WDNS可解释GRB 211211A、230307A等致密并合型长暴。
2025-08-14 astro-ph.HE astro-ph.SR
Evolution and mergers of eccentric white dwarf binaries encountering intermediate-mass black holes
Indian Institute of Technology Kanpur（坎普尔印度理工学院）
本研究通过三维流体动力学模拟，发现中等质量黑洞的近距离相遇能显著加速偏心白矮双星系统的并合，并影响其并合结果与角动量演化，从而定量改变此类双星系统的演化路径。
2026-09-18 astro-ph.HE astro-ph.SR
Distinguishing types of compact-object binaries using the gravitational-wave signatures of their mergers
我们分析了合并的二进制中子星，中子星黑洞双星，和二进制黑洞，其引力波签名的人口的可测量性预计将被观察到的先进网络的地面干涉仪LIGO和处女座。我们认为人口合成预测合理合并二进制分布在质量空间，随着测量精度估计的主要引力波参数估计管道。我们发现，对于我们的模型致密天体双星质量分布，我们总是可以区分二进制中子星和黑洞-中子星双星，但不一定是黑洞-中子星双星和二进制黑洞;然而，几十个检测，我们可以准确地识别三个子群，并测量各自的速率。
2015-05-04 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
The critical mass ratio of double white dwarf binaries for violent merger-induced Type Ia supernova explosions
碳氧（CO）白矮星（WD）的合并被认为是Ia型超新星（SNe Ia）的潜在祖先之一。最近的流体动力学模拟表明，质量较小的（次级）WD猛烈地吸积到质量较大的（初级）WD上，发生碳爆炸，爆炸波通过初级传播，初级最终爆炸为亚克拉塞卡质量SN Ia。这种爆炸机制被称为暴力合并情景。基于光滑粒子流体动力学（SPH）模拟的合并CO WD，我们得到了更严格的临界质量比（qcr）导致的暴力合并的情况下，比以前的结果。我们认为这种差异主要来自初始条件的差异，以及WD是否同步旋转。利用我们的新结果，我们估计了超新星Ia在剧烈合并情景下的亮度分布，并与以前的研究进行了比较。我们发现我们的新qcr不会显著影响亮度分布。我们提出了直接的结果后，立即CO WD合并为各种主要的群众和质量比。我们还讨论了双极行星状星云Henize 2-428的中心系统的最终命运，该星云最近被认为是一个双CO WD系统，其总质量超过了Hubble时间内合并的最大质量。即使考虑到建议的二元参数的不确定性，我们得出的结论是，这个系统的最终命运几乎肯定是一个亚克拉塞卡质量的超新星Ia在激烈的合并方案。
2016-03-03 astro-ph.HE astro-ph.SR
Formation of neutron stars via accretion-induced collapse and core-merger-induced collapse inside planetary nebulae from white dwarf binaries
Kyoto University（京都大学）；Henan Academy of Sciences（河南省科学院）；National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家天文台）
研究行星状星云内氧氖镁白矮星双星通过吸积致坍缩和核心合并致坍缩形成中子星的两种新通道，并预测了中子星-白矮星双星系统的存在。
2026-05-26 astro-ph.HE astro-ph.SR
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
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
Merger and Mass Ejection of Neutron-Star Binaries
中子星双星和黑洞-中子星双星的合并是地基引力波探测器最有希望的观测源之一，也是一种高能天体物理现象，在GW 170817事件中观测到的引力波和电磁波就说明了这一点。这些中子星双星的合并也是r-过程核合成最有希望的地点。完全广义相对论（数值相对论）的数值模拟是一种独特的方法，理论预测的合并过程，GWs发射，质量喷射过程，并导致EM发射。本文基于最新的数值相对论模拟结果，总结了我们目前对中子星合并和随后的物质抛射过程的认识。我们强调，数值相对论模拟的预测与GW 170817的光学和红外观测基本一致。
2019-08-06 astro-ph.HE gr-qc
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
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
Post-Newtonian Dynamics in Dense Star Clusters: Formation, Masses, and Merger Rates of Highly-Eccentric Black Hole Binaries
使用国家的最先进的球状星团的动力学模拟，包括辐射反应在黑洞遇到和团簇形成的宇宙学模型，我们创建一个现实的人口动态形成的二元黑洞合并跨越宇宙空间和时间。我们发现，在本地宇宙中，这些双星的10%的形式作为在混沌共振遇到的结果之间的引力波发射的未绑定的黑洞，这些事件中大约有一半的偏心率检测到目前的地面引力波探测器。发生在星系团内部的合并通常比许多Gyrs前从星系团中喷出的双星质量要小。从球状星团捕获的引力波对本宇宙双星合并速率的贡献为1-2 Gpc^-3 yr^-1，在z~3处增加到~10 Gpc^-3 yr^-1。最后，我们讨论了一些技术上的困难与后牛顿散射遇到，以及如何小心必须采取测量的二进制参数在动态捕获。
2018-11-15 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
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
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
Lower bound on the primordial black hole merger rate
通过估计在早期宇宙形成和合并之间受到扰动的双星的最大比例，并计算扰动双星的保守合并率，我们得到了原始黑洞（PBH）双星合并率的下限。这意味着在$1-100 M_\odot$范围内对PBH丰度的稳健约束。我们进一步表明，LIGO/Virgo设计灵敏度有可能达到PBH质量范围的$10^{-2}-10^3 M_\odot$。合并率的扰动双星的约束是较强的，如果PBH最初的空间集群。
2020-02-28 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Dynamically Formed Black Hole Binaries: In-Cluster Versus Ejected Mergers
越来越多的黑洞二进制（BHB）合并检测的激光干涉仪引力波天文台（LIGO）有可能使一个前所未有的物理过程和天体物理条件的特点，管理紧凑的二进制文件的形成。在本文中，我们通过一组最先进的58个N体直接模拟，包括恒星演化、引力制动、引力辐射引起的轨道衰变和银河潮汐相互作用，重点研究了致密星团中BHB的动力学形成。模拟包括一系列代表典型年轻球状星团的初始条件，包括原始双星的存在。对系统进行了~ 12 Gyr的仿真。该数据集产生了117个BHB引力波事件，其中97个双星在其宿主星团内合并，20个双星在被抛出后合并。在所有被喷射的BHB中，只有8%在宇宙年龄内合并。在这个合并子集中的系统倾向于具有较小的分离和较大的偏心率，因为这种参数的组合导致更大的引力辐射。我们确认已知的趋势，从蒙特卡罗模拟，如反相关的质量的二进制和年龄的集群。此外，我们强调的第一次在低值的质量比分布之间的集群和喷射合并的差异。然而，结果取决于对引力波反冲强度的假设，因此在很大程度上不能排除星系团合并。需要一个更实质性的BHB合并目录和更广泛的N体模拟库来约束所观察到的事件的起源。
2020-09-01 astro-ph.HE
Black Hole Mergers in Galactic Nuclei Induced by the Eccentric Kozai-Lidov Effect
大质量黑洞周围的核星团预计将大量存在恒星质量黑洞和黑洞双星。这些双星形成了一个以大质量黑洞为中心的三重系统。来自大质量黑洞的引力扰动能引起高偏心率激发。在这个过程中，偏心率可能接近1，近心距离可能变得足够小，以至于引力波发射驱动双星合并。在本文中，我们考虑一个简单的概念证明，并探讨偏心Kozai-Lidov机制不等质量双星的效果。我们用蒙特卡罗模拟方法模拟了在四极和八极长期扰动、广义相对论进动和引力波辐射下星系核中的BH-BH双星。对于标称数量的稳态BH-BH二进制文件，我们的模型给出了一个总的合并率$\sim 1 - 3$ $Gpc^{-3} yr^{-1}$，这取决于假设的密度分布。因此，我们的模型可能与其他动力学机制，如在球状星团或致密的核集群没有一个大规模的黑洞的BH双星的动力学形成和合并的竞争。我们提供了这些LIGO源在星系核的分布预测。
2018-02-14 astro-ph.HE
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
Eccentric binary neutron star mergers
中子星双星提供了丰富的引力波和合并残留物方面的现象。然而，大多数广义相对论研究都是针对近圆双星进行的，除了正面碰撞。我们提出了第一个数值相对论调查的合并偏心等质量中子星双星探测之间的制度头和圆形。除了由轨道运动产生的引力波，我们发现，该信号还包含一个强大的组成部分，由于恒星振荡（f-模式）引起的潮汐力，扩展了经典的结果为牛顿双星。合并可以导致相当大的磁盘的数量级的10%的总初始质量。
2013-01-08 astro-ph.HE gr-qc
Formation of primordial black hole binaries and their merger rates
本研究综述原初黑洞双星形成及并合率理论，重点分析宇宙早期形成的高偏心率双星与其他原初黑洞的相互作用对并合率的抑制效应，及该作用催生的硬双星族群在不同原初黑洞丰度下对并合率的贡献。
2024-09-13 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
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
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
Natal Kicks and Time Delays in Merging Neutron Star Binaries - Implications for r-process nucleosynthesis in Ultra Faint Dwarfs and in the Milky Way
合并的中子星双星是重r过程核合成的主要候选源。重r-过程物质的数量与物质抛射和合并率一致，遗迹放射性物质的丰度表明，重r-过程物质是在罕见的事件中产生的。对可能的macronovae的观测为这个模型提供了进一步的支持。不过，一些担忧依然存在。一个是在超暗矮星（UFD）星系中观测到重r过程元素。UFD的逃逸速度是如此之小，以至于在中子星诞生时发生的出生撞击可能会将这样的双星从UFD中弹射出来。此外，UFD的旧恒星星族要求r-过程核合成必须在很早的时候发生，而致密双星可能需要几个Gyr才能合并。这最后一个问题也出现在银河系内，在一些低金属丰度的恒星中观察到了重r过程物质。我们在这里表明，由于相当一部分中子星双星的形成与一个非常小的自行，这些将不会被弹出，甚至从UFD。此外，这些双星中有很大一部分在几百万年内合并，在某些情况下，合并时间甚至短于一百万年。这种“快速合并”的人口解释了UFD和银河系中重r过程材料的出现。
2016-09-02 astro-ph.HE
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
Mergers of black hole-neutron star binaries and rates of associated electromagnetic counterparts
黑洞-中子星（BHNS）双星是电磁波和引力波联合探测的最有希望的候选者之一，有望在不久的将来被探测到。在这里，我们研究的合并喷出物的属性和相关的EM信号的BHNS二进制参数的效果。我们估计的残留磁盘和未绑定的喷出物质量BH质量和自旋分布的瞬态低质量X射线双星（LMXBs）和特定的NS状态方程（EoS）的观测动机。在BHNS合并中合成的r-过程元素的量估计是比BNS合并小的$\sim 10^{2}-10^{4}$的一个因子，这是由于前者的动力学喷出物和合并速率较小。我们计算的EM亮度和光变曲线的早期和晚期的超相对论性喷流，次相对论性动力喷出物和风，和温和的相对论性茧典型的喷出物参数的排放。然后，我们评估的GW触发器的GW检测率$\dot{N}_{GW}$的当前望远镜的灵敏度和典型的BHNS二进制参数的低延迟EM后续率，发现大多数的EM对应物是可检测的高BH自旋，小BH质量和较硬的NS EoS时，NS中断是显着的。基于给定二元参数的相对检测率，我们发现EM后续的容易程度为：喷出物余辉$>$茧状余辉$\gtrsim$射流提示$>$喷出物macronova $>$茧状提示$>$射流余辉$>>$风macronova $>>$风余辉。
2019-04-25 astro-ph.HE
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
Precessional dynamics of black hole triples: binary mergers with near-zero effective spin
高级LIGO/Virgo探测到的二元黑洞合并没有显示出大黑洞自旋的证据。然而，由于LIGO/Virgo最好地测量了两个自旋沿轨道角动量（$χ_{\rm eff}$）的有效组合，因此很难区分具有缓慢旋转黑洞的双星和具有位于轨道平面内的自旋的双星。在这里，我们研究的自旋动力学的双星与遥远的黑洞的同伴。对于自旋最初对齐的轨道角动量的二进制，我们发现，$χ_{\rm eff}$“冻结”附近的零轨道衰减通过发射的引力波。通过人口的研究，我们表明，这一过程主要导致合并黑洞二进制接近零$χ_{\rm eff}$。我们的结论是，如果检测到的黑洞双星形成的三倍，那么这将解释它们的低$χ_{\rm eff}$，而不需要调用近零自旋或初始大的自旋轨道角。
2018-07-06 astro-ph.HE
Coalescence of black hole--neutron star binaries
本文综述了黑洞-中子星双星并合的广义相对论研究现状。首先，综述了准平衡圆轨道黑洞-中子星双星的高精度计算，重点讨论了准平衡序列和质量脱落极限。其次，介绍了黑洞-中子星双星并合的数值相对论模拟的现状。我们总结了我们对合并过程，潮汐破裂及其判据，合并残余物和喷出物质的性质，引力波形和引力波谱的理解。我们还讨论了黑洞的电磁对应物--中子星合并。
2021-10-12 astro-ph.HE gr-qc
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
$r$-process nucleosynthesis in the early Universe through fast mergers of compact binaries in triple systems
晕星的表面丰度观测暗示了在低金属丰度（$\rm{[Fe/H]< -3}$）下发生的$r$过程核合成，可能发生在第一颗恒星形成后的第一个$10^8$年内。宇宙早期$r$过程核合成的可能位置是黑洞-中子星或中子星-中子星双星合并的喷出物。在这里，我们研究的倾斜-偏心率振荡引起的第三（如一颗星）的合并的时间尺度上的内部紧凑的物体双星的影响。我们的结果是高度敏感的假设的初始分布的内部二进制半长轴。分布与大多数宽紧凑的对象二进制的影响最大的第三个对象，导致在一个强大的增加（超过2倍）的分数快速合并。相反，如果分布优先填充非常接近的紧凑型双星，广义相对论岁差防止第三个机构增加内部的双星离心率非常高的值。在最后一种情况下，合并二进制文件的比例因第三个对象而增加得少得多，但即使没有第三个对象，在$10^8$ yr内合并的二进制文件的比例已经很高了。我们的研究结果提供了额外的支持，紧凑的对象合并的情况下，$r$过程核合成。
2018-04-09 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Hierarchical Black-Hole Mergers in Multiple Systems: Constrain the Formation of GW190412, GW190814 and GW190521-like events
来自LIGO/VIRGO第三次观测的合并黑洞（BH）双星GW 190412、GW 190814和GW 190521表现出一些特殊的性质，包括高度不对称的质量、显著的自旋和“质量隙”中的分量质量。如果双星的一个或两个组成部分是以前合并的残余，这些特征就可以解释。在本文中，我们探讨了多个恒星系统的层次合并，考虑到出生踢和质量损失，由于超新星爆炸（SN）的每个组件，以及合并踢合并残余收到。在SNe和kicks中幸存下来的双星通常轨道间隔太大，无法自行合并，但可以在外部伴星的帮助下合并，从而产生Lidov-Kozai振荡。由第二代黑洞组成的黑洞双星也可以通过双星间的相互作用组装成致密的星团。我们的特征参数空间的BH双星合并分数的分析方法。结合幸存的双星的分布，我们进一步约束的外部同伴的参数，使用解析制定的三级扰动强度。我们发现，要产生三个LIGO/VIRGO O3事件，外部同伴必须至少有几百个$M_\odot$，并落在中等质量BH和超大质量BH范围内。我们认为，GW 190412、GW 190814和GW 190521都可能是通过多级合并产生的，很可能是在一个核星团中，最后的合并是由一个巨大的BH引起的。
2021-01-20 astro-ph.HE gr-qc
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
Impact of mergers on LISA parameter estimation for nonspinning black hole binaries
本文研究了用激光干涉仪空间天线（LISA）测量描述非自旋黑洞双星特征和位置的参数的精度。通过使用完整的波形，包括inspiral，合并和振铃部分的信号，我们发现，LISA将有更大的精度比以前的估计nonspinning合并，忽略了合并和振铃。我们的分析涵盖了具有中等质量比的非自旋波形，q >= 1/10，总质量10^5 < M/ M_{Sun} < 10^7。我们比较参数的不确定性，使用Fisher矩阵形式主义，并建立质量不对称性和高阶内容的重要性，预测的参数不确定性，包括合并。在实时观测中，信号的后半部分在观测的最后几个小时甚至最后几分钟内导致天空位置精度的显着提高。对于总质量为M/ M_{Sun} = ~ 10 ^6的可比质量系统，我们发现，包含合并所导致的精度增加与信噪比的增加相当。对于正在研究的最精确的系统，一半可以定位到O（10弧分）内，10%可以定位到O（1弧分）内。
2010-04-15 astro-ph.HE gr-qc
Accelerating Compact Object Mergers in Triple Systems with the Kozai Resonance: A Mechanism for "Prompt" Type Ia Supernovae, Gamma-Ray Bursts, and Other Exotica
白矮星-白矮星（WD-WD）和中子星-中子星（NS-NS）合并可能分别产生Ia型超新星和伽马射线暴（GRB）。一个普遍的问题是如何产生半长轴足够小的双星，以显着小于哈勃时间（t_H），从而适应观察，这些事件密切关注恒星形成的插曲。我探讨的可能性，这样的系统是不是在所有的二进制，但实际上coeval，或动态形成，三重系统。第三纪在内部双星中引起Kozai振荡，将其驱动到高偏心率，并减少其引力波（GW）合并的时间尺度。这种效应显著增加了二元周期P的允许范围，使得合并时间为t_merge < t_H。原则上，如果P ~ 300天的双星系双星包含一个倾角足够大的太阳质量第三系，那么它们可以在<tH时合并。对于逆行第三系，使得t_merge < t_H的最大P更大。相比之下，在没有三级的情况下需要P < 0.3天。我讨论了这些发现的影响，通过紧凑的对象二进制合并形成的瞬态生产。根据统计的太阳型双星，我认为，许多这样的双星应该在三重系统的影响下的Kozai共振。如果为真，则修改对来自各个源的mHz GW信号、漫射背景和GW实验（如LISA）的前景的预期。这项工作激发了未来的研究的三元组系统的A，B和O星，和新类型的搜索WD-WD二进制三元组系统。
2011-07-08 astro-ph.CO astro-ph.HE
Compact Object Mergers in Hierarchical Triples from Low-Mass Young Star Clusters
一颗由外层伴星环绕的双星构成了一个等级三元系统。外天体可能通过ZLK机制激发内双星的偏心率，当其成员为致密天体时，触发内双星的引力波（GW）聚并。在这里，我们研究了一个样本的层次三元组的内部黑洞（BH）- BH二进制，BH -中子星（NS）的二进制，BH -白矮星（WD）的二进制，通过动态相互作用形成的低质量的年轻星团。我们的样本的三元组获得自洽的直接N体模拟的星团，其中包括最新的恒星演化。我们发现，在我们的三元组的内部双星不能合并通过GW辐射单独，和ZLK机制是必不可少的触发他们的合并。与年轻星团中动态聚集的双星相反，合并成三个双星的双星BH优先具有低质量比（q ~ 0.3）和高质量（mp> 40 MSun）。我们推导出BH-BH、BH-NS和BH-WD双星的局部合并率密度分别为0.60、0.11和0.5 yr^-1 Gpc^-3。此外，我们发现合并双星在GW频谱上具有高偏心率，包括LIGO-Virgo-KAGRA（LVK），LISA和DECIGO频率。大约7%的BH-BH和60%的BH-NS双星在LVK波段有可探测的偏心率。我们的研究结果表明，偏心率和合并双星的质量谱是最强的功能，从三重星系的GW合并。
2022-01-17 astro-ph.HE
Gravitational waves associated with the r-mode instability from neutron star-white dwarf mergers
本文研究白矮星质量≳1M⊙的中子星-白矮星并合中吸积中子星的r模不稳定性产生的强引力波辐射，指出其强度远超中等或低质量X射线双星情形，并可能伴随长伽马射线暴、快速蓝色光学暂现源和快速射电暴等电磁辐射。
2024-10-04 astro-ph.HE
Anisotropic mass ejection from black hole-neutron star binaries: Diversity of electromagnetic counterparts
黑洞-中子星双星的合并过程中，当中子星在合并前发生破裂时，可以喷射出质量约为0.01-0.1M_sun的物质。喷出物表现出明显的各向异性，并在一个特定的方向与体积速度约0.2c。这与双中子星合并有很大的不同，后者的喷出物几乎是各向同性的。各向异性喷出物带来了黑洞-中子星双星特有的电磁对应体多样性，如视角依赖性、极化和自行。本文还讨论了黑洞的反冲速度、引力波记忆发射和宇宙线加速等问题。
2013-08-23 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational-wave detection rates for compact binaries formed in isolation: LIGO/Virgo O3 and beyond
使用模拟进行人口合成代码MOBSE，我们计算的合并率密度和检测率的紧凑的二进制合并形成隔离的第二代和第三代引力波探测器。我们估计利率是如何影响的关键恒星物理参数，即共同的包络演变和出生踢的不确定性。我们估计未来的升级将如何增加合并事件的可用目录的大小，我们讨论的合并率密度，将成为第三代探测器访问的功能。
2019-10-03 astro-ph.HE gr-qc
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
The star clusters that make black hole binaries across cosmic time
我们探讨的性质，密集的星团，很可能是托儿所的恒星黑洞配对密切的双星。我们结合了球状星团形成的宇宙学模型与解析处方的动态组装和演化的黑洞二进制文件，以约束哪些类型的集群最有可能形成足够紧密的二进制文件合并在哈勃时间。我们发现，黑洞双星被弹出，后来合并异地形成的集群的特征质量$M_{\rm cl} \sim 10^{5.3}M_{\odot}$，而双星合并原位形成更大的集群，$M_{\rm cl} \sim 10^{5.7}M_{\odot}$。主导黑洞双星产生的星团在年龄和金属丰度上与整个种群相似。最后，我们估计一个近似的宇宙黑洞合并率的动态组装的双星使用的平均黑洞质量为每个集群给定的金属。我们发现在$z=0$处存在一个$\sim 6\,\mathrm{Gpc\,yr^{-1}}$的内在速率，一个弱增加的合并速率到达$z=1.5$，然后降低到$z=4$。我们的结果可以用来提供一个宇宙学的背景下，选择初始条件的数值研究的黑洞双星聚集在星团。
2019-03-04 astro-ph.GA astro-ph.HE
Binary Black Hole Mergers from Globular Clusters: Implications for Advanced LIGO
预测的双黑洞从星系场合并的速度可以在几个数量级上变化，并且对恒星演化的假设非常敏感。但在球状星团等致密恒星环境中，二元黑洞通过众所周知的引力相互作用形成。在这封信中，我们研究了黑洞双星的形成，在广泛收集的现实球状星团模型。通过将这些模型与观测到的银河系和河外球状星团进行比较，我们发现动态形成的双星合并可以以每年约100的速度被检测到，这可能主导了双星黑洞合并的速度。我们还发现，大多数星团形成的双星比它们的场形成的双星质量更大，这表明先进的LIGO可以识别某些双星起源于致密的恒星环境。
2015-12-21 astro-ph.HE gr-qc
Merger rate of black hole binaries from globular clusters: theoretical error bars and comparison to gravitational wave data from GWTC-2
动态形成于球状星团中的黑洞双星被认为是宇宙中引力波的主要来源之一。在这里，我们使用我们的新的人口合成代码，cBHBd，以确定红移演化的合并率密度和质量的黑洞双星形成的球状星团。我们模拟$\sim 2$百万模型来探索与真实集群和所有质量尺度相关的参数空间。我们发现，当初始集群的质量函数和密度的不确定性被适当考虑，他们成为两个主导因素，在合并率的理论误差条设置。其他模型参数（例如，出生踢，黑洞质量，金属性）对局部合并率密度几乎没有影响，尽管它们影响合并黑洞的质量。将合并率密度作为红移的函数建模为$R(z)=R_0(1+z)^κ$在$z<2$，并边缘化不确定性，我们发现：$R_0=7.2^{+21.5}_{-5.5}{\rm Gpc^{-3}yr^{-1}}$和$κ=1.6^{+0.4}_{-0.6}$（$90\%$可信度）。速率参数的二进制合并内的集群是${R}_{\rm 0,in}=1.6^{+1.9}_{-1.0}{\rm Gpc^{-3}yr^{-1}}$和$κ_{\rm in}=2.3^{+1.3}_{-1.0}$ ; $\sim 20\%$这些形式的引力波捕获的结果，这意味着偏心合并从球状星团贡献$\lesssim 0.4 \rm Gpc^{-3}yr^{-1}$的本地率。与LIGO-Virgo报告的合并率的比较表明，大多数检测到的黑洞合并形成于球状星团中的情况与当前的限制是…
2020-11-07 astro-ph.HE gr-qc
Sky localization of complete inspiral-merger-ringdown signals for nonspinning massive black hole binaries
我们调查的能力LISA测量天空的位置等质量，nonspinning黑洞二进制文件，第一次结合整个吸气合并振铃信号，LISA轨道的影响，并完成三通道LISA响应。我们考虑一个位于LISA灵敏度带峰值附近的系综，总静止质量为2 \times 10^6 M \odot，红移z = 1，方向和天空位置随机选择。我们发现中值天空定位误差约为\sim 3弧分。这与强大的电磁望远镜的视场相当，例如詹姆斯韦伯太空望远镜，可以用来搜索与合并大质量黑洞相关的电磁信号。我们调查的方式，其中参数误差随测量时间的增加而减少，特别关注在合并振铃段的信号提供的额外信息。我们发现，这些信息直接改善了所有参数估计，而不是通过减少与任何子集的明确参数的相关性。虽然我们在这项研究中采用了基线LISA设计，但我们关于合并提供的信息的许多结论也适用于替代任务设计。
2011-04-29 astro-ph.HE gr-qc
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
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
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
Enhanced Black-Hole Mergers in Binary-Binary Interactions
研究了四重系统中黑洞（BH）双星的轨道演化，其中第三重双星通过Lidov-Kozai（LK）振荡激发BH双星的大偏心率，导致BH双星通过引力辐射合并.对于典型的BH二进制的质量$m_{1,2}\simeq 20M_\odot-30M_\odot$和初始半长轴$a_0\sim100$ AU（这样的二进制有没有机会合并自己在$\sim10^{10}$ yrs），我们表明，二进制的相互作用可以显着增加合并的LK窗口（范围的同伴倾斜，允许BH二进制合并在10~Gyrs）。这种增加是由BH双星的LK振荡和由第三双星驱动的外（双星-双星）轨道的节进动之间的长期共振引起的。因此，在存在第三双星的情况下，BH合并分数增加到$10-30\%$，比在类似的三元系统中发现的合并分数大一个数量级。我们的分析（适当的缩放）可以很容易地适应其他配置的系统，如相对紧凑的BH二进制和适度层次的三元组，这可能会产生更高的合并分数。由于恒星四重体在银河场中的出现率并不比恒星三重体小得多，我们的结果表明，动力学诱导的BH合并可能是LIGO/VIRGO观测到的BH合并产生的一个重要通道.
2018-12-25 astro-ph.HE gr-qc
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
A brief overview of black hole-neutron star mergers
在地面引力波观测可探测到的三种主要双星中，黑洞-中子星（BHNS）合并仍然是最难以捉摸的。虽然候选BHNS存在于高级LIGO/Virgo合作的第三次观测运行期间发布的触发器中，但到目前为止尚未确认检测。至于双中子星系统，BHNS双星使我们能够探索广泛的物理过程，包括中子星状态方程，核合成，恒星演化，高能天体物理和宇宙膨胀。在这里，我们回顾一些BHNS系统的主要特征：破坏和非破坏双星之间的区别，BHNS合并可以产生的流出类型，以及可以从观测它们的引力波和电磁信号中提取的信息。我们还强调，对于最有可能的二元参数，BHNS合并似乎不太可能电源电磁信号比二元中子星系统。最后，我们讨论了一些问题，仍然限制了我们的能力，从BHNS二进制模型和解释电磁信号。
2020-06-18 astro-ph.HE gr-qc
