Structural Transition in the NGC 6251 Jet: An Interplay with the Supermassive Black Hole and Its Host Galaxy
利用欧洲VLBI观测网和甚长基线射电望远镜阵拍摄的图像，研究了NGC 6251喷流在毫角秒尺度上的结构。我们探测到喷流在距离中心引擎史瓦西半径的（1-2）× 10^5倍处从抛物线形状到圆锥形状的结构转变，该距离接近超大质量黑洞（SMBH）的引力影响范围。我们还研究了同步辐射最小能量假设下的射流压力分布，讨论了结构转变的物理起源。NGC 6251喷流和M87喷流共同揭示了活动星系核喷流结构转变的基本过程。准直AGN喷流的特征是它们的外星系介质，表明AGN喷流与SMBH及其宿主星系相互作用。
2017-01-24 astro-ph.HE
Stellar binaries incident on supermassive black hole binaries: implications for double tidal disruption events, calcium-rich transients, and hypervelocity stars
通过大量的引力散射实验，分析了恒星双星与超大质量黑洞双星相互作用的结果。大多数的相遇要么导致完整的双星被抛出，要么导致双星潮汐分裂后两颗独立的恒星被抛出。然而，潮汐破坏事件（TDE）和合并只占结果的百分之几，并且是时间上不同的TDE（即，被超大质量黑洞双星的至少一个轨道分开）发生在百分比水平。我们还表明，通过与SMBHB的相互作用，喷出的双星的属性显着改变，其大的偏心率增加合并率，并可能导致远离宿主星系核的引力波inspirals。我们讨论了我们的研究结果的背景下观察到的潮汐破坏事件，超高速恒星，和远程超新星，如富钙瞬变。
2018-08-08 astro-ph.GA astro-ph.HE
Non-steady-state long-term evolution of supermassive black hole binaries surrounded by accretion discs
超大质量黑洞（SMBH）在其宿主星系合并后配对并形成束缚双星。在富含气体的合并中，预计会在双星及其组件周围形成吸积盘。这些圆盘控制着双星的轨道演化，直到系统足够紧凑，引力波可以驱动SMBH合并。在这项工作中，我们实现了一个依赖于时间的一维模型，以跟踪耦合双星+盘系统的长期演化，从10^5到20史瓦西半径的分离。我们运行不同的模型，改变系统参数，包括二元质量比q \leq 0.3和因子γ，该因子控制次级产生的间隙的流入。我们发现，我们的实施产生更高的剩余质量和更长的二进制停留时间比以前的研究。我们的主要结论是系统演化的非稳态性质：当双星仍然处于分离状态时，圆盘的性质影响了它的整个演化。为了恢复稳定状态，二进制的停留时间将不得不远远长于流入的时间尺度的光盘在其整个历史，这在一般情况下是不满意的。
2018-10-05 astro-ph.HE
Fingerprints of Individual Supermassive Black Hole Binaries in Pulsar Timing Arrays
Yale University（耶鲁大学）；Flatiron Institute（平顿研究所）
本文提出通过几何指纹识别脉冲星定时阵列中单个超大质量黑洞双星的方法，利用空间相关性区分双星与随机背景。
2026-07-27 astro-ph.HE
Jet Formation in the magnetospheres of supermassive black holes: analytic solutions describing energy loss through Blandford-Znajek processes
在本文中，我们提供了从旋转黑洞通过电磁坡印亭通量和物质流提取能量的精确解。通过适当的选择一个径向独立的极向函数$Λ(θ)$，我们找到的解决方案，占主导地位的向外的能量通量是沿着极轴，一致的射流一样的准直流出，但也有较弱的能量通量沿赤道平面。与之前所有的解（Blandford & Znajek（1977），Menon & Dermer（2005））不同，磁层各处都没有磁单极子。
2011-05-20 astro-ph.HE
A Shining Death of Unequal Supermassive Black Hole Binaries
在$Λ$ CDM方案中，小星系合并产生更大的实体。由于超大质量黑洞（SMBH）存在于各种大小的星系中，SMBH双星（SMBHB）通常被认为是在星系合并过程中形成的。目前还不清楚这些双星中有多少最终会合并，但普遍的共识是，最初的轨道衰变是由周围的气体和恒星介导的。在这封信中，我们表明，在活动星系核（AGN）的辐射场也导致吸积SMBH的轨道收缩。相应的机制，被称为“坡印廷-罗伯逊阻力”（PR阻力），对一个定义明确的时间尺度$CT_{\rm Sal}$起作用，其中$T_{\rm Sal}$是活动星系核的Salpeter时间尺度，大概与主SMBH一致，而$C=4ξ^{-1}ε^{-1}q^{1/3}(1+q)^{2/3}(1-ε)$是一个常数，由辐射效率$ε$，两个黑洞的质量比$q$，和一个参数$ξ$，表征环次吸积盘的大小。我们发现，当$q\lesssim$几个$\times10^{-5}$，PR阻力是更有效地收缩的二进制比许多其他机制，如动力学摩擦和I型迁移。我们的发现指出了一个可能的新渠道的不平等SMBHB的合并和AGN中的中等质量黑洞的清除。
2020-03-26 astro-ph.HE
Astrophysical ZeV acceleration in the relativistic jet from an accreting supermassive blackhole
吸积超大质量黑洞是活动星系核（AGN）的中心发动机，它能够激发出极强的Alfven波，其波长（波包）的大小以其块状性为特征。有质动力和尾流场由活动星系核（blazar）喷流中传播的阿尔芬波驱动，并将质子/核加速到超过Zeta电子伏特（ZeV $=10^{21}$ eV）的极端能量。这样的加速是迅速的、局部的，并且不会受到费米加速中包围的多重散射/弯曲的影响，所述多重散射/弯曲导致超过$10^{19}$ eV的过度同步辐射损失。发现ZeV宇宙射线的产生率与观测到的耀变体γ射线光度函数及其时间变化是一致的。
2013-09-02 astro-ph.HE
Supermassive Black Hole Binaries: The Search Continues
引力束缚超大质量黑洞双星被认为是星系合并和宇宙大尺度结构生长的自然产物。然而，它们仍然难以观测，因此提出了一个问题，与这些系统相关的特征观测签名。在这次会议上，我讨论了目前的理论认识和观测搜索SBHB的最新进展和前景。
2014-06-19 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Detecting the Orbital Motion of Nearby Supermassive Black Hole Binaries with Gaia
我们表明，为期10年的盖亚任务可以通过天体测量检测附近明亮活动星系核（AGN）中心约1亚秒差距分离的超大质量黑洞二元体的轨道运动。候选活动星系核的红移为z=0.02，在V波段的星等范围$10 \lesssim m_V \lesssim 13$内。可探测的双星质量分布在几倍于$10^7$太阳质量时达到峰值，在几倍于$10^8$太阳质量时被截断。
2020-03-10 astro-ph.GA astro-ph.HE
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
Efficient large-scale, targeted gravitational-wave probes of supermassive black-hole binaries
针对脉冲星计时阵列搜索超大质量黑洞双星计算成本高的问题，提出忽略脉冲星项的地球项近似方法，在提供类似参数约束的同时将搜索效率提升100倍以上。
2023-04-07 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Multi-band light curves from eccentric accreting supermassive black hole binaries
我们使用长期运行，高分辨率的流体动力学模拟计算多波长光变曲线（LC）从周围的吸积等质量超大质量黑洞（BH）的二进制文件的热盘发射，重点揭示二进制偏心率。LC通过用绝热状态方程、局部黑体冷却处方和近似辐射压力影响的修正来模拟磁盘热力学而获得。我们发现，调制的轨道时间尺度上的多带LC通常是同相的（内$\sim\,$ 2%的一个双轨道周期），但它们包含脉冲子结构在时域中，不一定反映在BH吸积率$\dot M$。因此，我们预测，双星托管活动星系核将表现出高度相关的，同相的，周期性的亮度调制在其低能量磁盘的排放。然而，这些调制在多波长观测活动的可检测性可能会受到严重影响，因为观察到的活动星系核的随机变化通常具有比我们提出的信号更高的幅度。在许多双星周期的时间基线上的观测可能会使信号更加突出，但这需要仔细分析。如果喷流发射是由$\dot{M}$预测，那么我们预测一个较弱的相关性与低能量盘发射由于不同的亚峰结构。对于我们探索的二进制参数，我们表明，由于流体动力学的LC变异可能占主导地位的多普勒增亮与磁盘马赫数$\lesssim 20$的所有等质量的二进制文件。偏心率的一个有希望的特征是弱的或不存在的“块”周期性。我们发现，一个显着的滞后之间存在的$\dot{M}$和低能量盘发射的圆形双星，但他们是在偏心双星，这可能解释了一些“孤儿”耀变体耀斑没有$γ$射线对应。
2022-10-17 astro-ph.HE
Busting Up Binaries: Encounters Between Compact Binaries and a Supermassive Black Hole
考虑到银河系中心附近的恒星密度，紧凑型双星和超大质量黑洞之间的近距离相遇是一个合理的发生。我们目前的结果从近1300万这样的遭遇的数值研究。与以前的研究相一致，我们证实，潮汐破坏的黑洞的二进制系统，组件的二进制保持绑定到孔的偏心率~ 0.97和circularizes显着的时候，它进入经典的LISA带。我们的研究结果还表明，人口的幸存双星值得关注。这些双星系统的内部轨道参数受到扰动，可能会产生有趣的观测结果。我们研究了生存参数空间的区域，并估计了相遇后轨道参数的分布。我们发现幸存的双星变硬，它们的离心率增加，从而加速了它们的合并，由于引力辐射发射，并增加了预测的合并率高达1%。
2015-01-26 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Gravitational interactions of stars with supermassive black hole binaries. I. Tidal disruption events
接近星系中心超大质量黑洞（SMBH）的恒星可能会被强大的潮汐力撕裂。我们研究的物理潮汐中断的二元SMBH作为二元质量比$q = M_2 / M_1$和分离$a$的函数，探索参数范围$q \in [0.01, 1]$和$a/r_{t1} \in [10, 1000]$的一个大的点集。我们模拟遇到的领域的明星接近二进制从损失锥抛物线，低角动量轨道。我们提出的中断率和被破坏的恒星的轨道特性，并检查中断后的碎片在“冻结”近似的回退动力学。我们得出结论，计算时间依赖的中断率在二进制的生命周期。在整个过程中，我们使用主质量$M_1 = 10^6 M_\odot$作为我们的中心示例。我们发现，潮汐中断率是一个因素的$\sim 2 - 7$倍大于一个孤立的BH的速率，是独立的$q$为$q \gtrsim 0.2$。在“冻结”模型中，来自接近的、几乎相等质量的双星的破坏可以产生强烈的潮汐回落：对于具有$q \gtrsim 0.2$和$a/r_{t1} \sim 100$的双星，大约$\sim 18 - 40 \%$的破坏将具有短的上升时间（$t_\textrm{rise} \sim 1 - 10$ d）和高度超爱丁顿峰值返回率（$\dot{M}_\textrm{peak} / \dot{M}_\textrm{Edd} \sim 2 \times 10^2 - 3 \times 10^3$）。
2018-02-21 astro-ph.HE
Emission Lines as a Tool in Search for Supermassive Black Hole Binaries and Recoiling Black Holes
探测并合前双星的电磁（EM）对应物对于我们理解这些系统的演化以及相关的吸积物理具有非常重要的意义。此外，从合并的超大质量黑洞双星（SBHB）中观测到的电磁波和引力波信号的组合将提供对红移和光度距离的独立测量，从而允许高精度的宇宙学测量。然而，这些物体的统计学上的重要样本尚未获得，并且通过观测发现它们已被证明是一项艰巨的任务。在这里，我们将讨论现有的观测证据，以及如何在合并之前和之后的SBHB的观测签名的理论理解的进一步进展，可以帮助在未来的搜索。
2009-09-02 astro-ph.CO astro-ph.HE
Galactic-scale Feeding Reveals Warped Hypermagnetized Multiphase Circumbinary Accretion Around Supermassive Black Hole Binaries
本研究通过星系尺度物质补给的模拟，揭示了超大质量黑洞双星周围超磁化、多相、偏心扭曲的环双星吸积盘及双极磁塔状外流，深化了对双星演化真实吸积条件的理解。
2025-04-04 astro-ph.GA astro-ph.HE
Probing the Spins of Supermassive Black Holes with Gravitational Waves from Surrounding Compact Binaries
合并的致密黑洞（BH）双星可能存在于超大质量黑洞（SMBH）周围的核星团中，如Sgr A $^\ast$。它们也可能形成于活动星系核的吸积盘中。这种紧凑的双星可以发射低频带（0.001-1 Hz）的引力波（GW），可以被几个计划中的星载GW天文台探测到。我们表明，紧凑的二进制的轨道轴可能会经历显着的变化，由于与SMBH的自旋的帧拖动效应。轨道轴的动力学行为可以被理解为一种共振现象。我们表明，二进制轨道轴的变化率编码的SMBH的自旋信息。因此，从SMBH周围的致密双星中探测GW，特别是与双星轨道轴变化相关的波形调制，可以为SMBH的自旋提供新的探测。
2022-01-24 astro-ph.HE gr-qc
Formation and Coalescence of Cosmological Supermassive Black Hole Binaries in Supermassive Star Collapse
我们研究可能在早期宇宙中形成的快速旋转的超大质量恒星的坍缩。通过使用三维广义相对论流体动力学和完全动态时空演化自洽地模拟坍缩开始的动力学过程，我们证明了祖先中的种子扰动可以导致两个高自旋超大质量黑洞系统的形成，在强烈的引力辐射的辐射下，它们螺旋式地旋转并合并，10与DECIGO或大爆炸观测引力波天文台，假设超大质量恒星的质量范围在10^4-10^6 Msol。残余物以无量纲自旋a^*=0.9快速旋转。周围的吸积盘包含约10%的初始质量。
2013-09-20 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
The Bardeen-Petterson effect, disk breaking, and the spin orientations of supermassive black-hole binaries
超大质量黑洞双星的合并是由动力学摩擦、单个恒星的损失锥散射、盘迁移和引力波发射驱动的。预计有两种主要的形成情况。在缺乏气体的星系环境中形成的双星不会经历盘迁移，并且可能进入具有大致各向同性自旋方向的引力波主导阶段。相比之下，在富含气体的星系环境中演化的双星可能会经历显著的盘吸积阶段，其中Bardeen-Petterson效应使黑洞的自旋与盘的轨道角动量对齐。然而，如果吸积盘破坏了对齐，则预期对齐将被强烈抑制--这是最近显示在参数空间的大部分中发生的现象。本文首次建立了一个考虑盘破裂影响的超大质量黑洞双星气体驱动迁移和自旋排列的半解析模型。我们的模型预测不同的二进制亚群的发生取决于自旋对齐的效率。这意味着未来对合并黑洞的引力波观测可能被用于（i）区分富气和贫气宿主，以及（ii）限制扭曲的吸积盘的动力学。
2023-02-02 astro-ph.HE gr-qc
Tidal disruption jets of supermassive black holes as hidden sources of cosmic rays: explaining the IceCube TeV-PeV neutrinos
产生高能中微子的宇宙射线相互作用也不可避免地产生高能伽马射线，这些伽马射线在逃离源后最终成为弥漫的高能伽马射线背景。最近的研究发现，IceCube探测到的$\sim30$ TeV的高通量中微子导致了超过费米各向同性γ射线背景的10-100 GeV的累积γ射线通量，这意味着中微子是由隐藏的宇宙射线源产生的，其中GeV-TeV的γ射线是不透明的。在这里，我们认为，相对论喷流的潮汐破裂事件（TDE）的超大质量黑洞是这样的隐藏源。我们考虑了在黑洞周围一个扩展的光学厚包层中的喷流传播，这是由破裂过程中喷出的物质引起的。虽然强大的喷气机可以从信封中挣脱出来，但不太强大的喷气机将被扼杀在信封中。喷流通过内部冲击或反向冲击加速宇宙射线，并通过与周围致密介质或光子的相互作用进一步产生中微子。到目前为止发现的所有三个TDE喷流都没有被费米/LAT探测到，这表明GeV-TeV的伽马射线被这些喷流吸收。来自TDE喷流的累积中微子通量可以解释IceCube在PeV能量下观察到的中微子通量，并且如果大多数TDE中存在较弱的阻塞喷流，则也可以解释$\sim30$ TeV下的较高通量。
2015-12-29 astro-ph.HE
Detecting Gravitational Wave Anisotropies from Supermassive Black Hole Binaries
本研究针对脉冲星计时阵列未探测到引力波各向异性的现状，计算现有及未来PTA的探测概率，证明未探测结果与超大质量黑洞双星起源假设不矛盾，并识别出易产生可探测各向异性的SMBHB族群，可用于表征该族群特征。
2024-07-11 astro-ph.HE
Evidence for Supermassive Black Hole Binaries
本文综述了超大质量黑洞双星的存在证据与观测特征，探讨了其形成机制、与宿主星系的相互作用对引力波信号的影响，以及LISA和脉冲星计时阵列未来的探测前景。
2025-11-04 astro-ph.GA astro-ph.HE
The properties of wind and jet from a super-Eddington accretion flow around a supermassive black hole
本文通过辐射磁流体动力学模拟和虚拟粒子轨迹方法，研究了超大质量黑洞周围超爱丁顿吸积流产生的风和喷流性质，发现风的动量通量更高且在AGN反馈中可能比喷流更重要，其加速主要由洛伦兹力主导。
2023-05-11 astro-ph.HE
The BAT AGN Spectroscopic Survey -- XVIII. Searching for Supermassive Black Hole Binaries in the X-rays
理论预测，一个超大质量黑洞双星（SMBHB）可以被观测到作为一个发光的活动星系核（AGN），其轨道时间尺度的顺序周期性变化。在X射线中，周期性变化可能是由包括相对论多普勒增强和冲击在内的机制引起的。在这里，我们提出了第一个系统的搜索周期活动星系核使用$941$硬X射线光变曲线（14-195千电子伏）从第一个105个月的斯威夫特爆发警报望远镜（BAT）调查（2004-2013年）。我们没有在Swift-BAT中发现周期性活动星系核的证据，包括先前报道的SMBHB候选者MCG+11 $-$ 11 $-$ 032。我们发现，零检测是一致的组合的上限二进制人口在活动星系核在我们所采用的模型，其预期的周期性变化幅度，和BAT调查的特点。我们还调查了SMBHB对正常活动星系核的X射线变化的eROSITA调查的背景下，可探测性。在我们假设双星总体和它们产生的周期信号具有数百天的长周期的条件下，在理想的均匀采样下，可将高达$13$ %的真周期双星与正常变星活动星系核鲁棒地区分开来。然而，我们表明，现实eROSITA采样可能是不敏感的长周期的二进制文件，因为较长的观测间隙降低其可检测性。相比之下，大的观测差距并没有减少检测短，几天周期的双星的前景，因为19%可以成功恢复，其中绝大多数可以在调查的前半部分确定。
2020-05-22 astro-ph.HE
The effect of cooling on the accretion of circumprimary discs inmerging supermassive black hole binaries
在超大质量黑洞合并的最后阶段，引力波的发射将有效地从双星轨道中移除能量和角动量，从而使致密物体之间的距离缩小。在环绕主星盘存在的情况下，会出现一个挤压阶段，在这个阶段中，盘和次级黑洞之间的潮汐相互作用会将气体向内推，从而提高了对主星的吸积速率，并产生了所谓的电磁前兆。在这种情况下，使用3D流体动力学模拟，我们研究了绝热的环主吸积盘如何响应于变化的引力势，因为次级落在更大质量的物体上。我们包括一个由参数β= Ω t_{cool}控制的冷却处方，它将决定最终吸积速率的强度：较热的圆盘较厚，并且对于双星平面外的气体，潮汐相互作用被抑制。我们的主要结果是，对于气体不能足够快地冷却（β>30）的情况，盘变得厚，使系统不可见，而对于β<10，强冷却阻止了任何泄漏到次级轨道上，允许吸积率的增强比模拟的其余部分的平均值强两个数量级。
2020-10-02 astro-ph.HE
Constraints on ultra-low-frequency gravitational waves from an eccentric supermassive black hole binary
周期稳定度高的毫秒级脉冲星可以作为高精度的时钟，用于直接探测纳秒级引力波的脉冲星计时阵列（PTA）。纳赫兹巨Ws的主要来源是具有亚pc尺度轨道的超大质量黑洞（SMBH）双星。另一方面，一个SMBH双星，这是在一个早期阶段，并具有pc级轨道发射超低频（$\lesssim 10^{-9}\,\mathrm{Hz}$）GWs不能检测与传统的方法的PTA。这样的二进制倾向于获得高偏心率，可能是$\sim 0.9$。在本文中，我们开发了一种形式主义扩展约束GW振幅从单一来源PTA超低频考虑预期从偏心SMBH二进制的波形。来自偏心双星的GWs来自高次谐波，因此具有与来自圆形双星的GWs不同的波形。此外，我们将我们的形式主义，以几个假设SMBH双星在附近的星系，包括M87的中心，使用NANOGrav的11年的数据集的约束。对于一个位于M87中心的假想SMBH双星，其质量比的典型上限是$0.16$，即$0.9$的偏心率和$a=1~\mathrm{pc}$的半长轴，假设双星的相位是近心点。
2021-04-09 astro-ph.HE
Effective-one-body modelling of eccentric supermassive black hole binaries for Pulsar Timing Array
Université Paris Cité, CNRS（巴黎西大, 法国国家科学研究中心）
本文提出基于EOB方法的偏心双星引力波模型，用于PTA数据中的连续引力波搜索，揭示偏心双星对脉冲星定时残差的显著影响。
2025-11-24 astro-ph.HE gr-qc
Quasars can Signpost Supermassive Black Hole Binaries
本研究结合引力波背景信号、周期性活动星系核候选样本及类星体质量函数，发现类星体包含超大质量黑洞双星的可能性最多是随机星系的五倍，为脉冲星计时阵列搜索提供优先方向。
2025-04-15 astro-ph.GA astro-ph.HE
Jets from a stellar-mass black hole are as relativistic as those from supermassive black holes
针对恒星级黑洞喷流相对论性较弱的传统认知，通过射电干涉测量监测银河系黑洞X射线双星4U 1543-47，发现其单次爆发发射两次相对论性喷流，证明恒星级黑洞喷流与超大质量黑洞喷流同样具有相对论性。
2025-04-16 astro-ph.HE
Fast variability of gamma-ray emission from supermassive black hole binary OJ 287
我们报告的发现快速变化的伽玛射线耀斑从耀变体OJ 287。这个耀变体被认为是由超大质量黑洞组成的双星系统提供动力的。观测到的变率时间尺度T_var < 3-10 hr比质量较大（1.8 × 10^10太阳质量）的黑洞的光穿越时间短得多，与质量较小（1.3 × 10^8太阳质量）的黑洞的光穿越时间相当。这表明γ射线辐射是由质量较小的黑洞喷出的相对论性喷流产生的。在快变耀斑期间探测到能量超过10 GeV的伽马射线，将喷流的多普勒因子限制为大于4。研究相对论性喷流发射的轨道调制的可能性使OJ 287成为研究黑洞形成喷流机制的独特实验室，特别是研究喷流参数对黑洞吸积和喷流膨胀的介质参数变化的响应。
2010-11-18 astro-ph.HE
Formation of recollimation shocks in jets of high-mass X-ray binaries
本文研究了大质量X射线双星中喷流与星风相互作用时，平行化激波的形成条件。我们表明，存在一个临界射流功率，依赖于风速和速度和射流速度，在此之上，一个reclimationshock不会形成。当喷流功率低于临界值时，我们导出激波的位置。我们表明，表面冲击可能仍然存在以上的临界功率，但只占用一个小的体积的射流，并没有显着改变射流的开口角。我们通过3D数值模拟来测试这些预测，证实了临界功率的存在和值。我们将我们的结果应用到天鹅X-1和天鹅X-3。
2015-12-17 astro-ph.HE
Detection of Gravitational Wave Emission by Supermassive Black Hole Binaries Through Tidal Disruption Flares
星系合并会产生超大质量黑洞双星，它们在合并之前会发出引力波。我们进行三维流体动力学模拟，研究恒星的潮汐破坏这样的双星在其生命的最后几个世纪。我们发现恒星碎片的气体流在双星势中混沌运动，并在两个黑洞周围形成吸积盘。吸积光变曲线在双星轨道周期内受到相对论性光束的调制。这种周期性信号允许通过观测相隔十多年的两次潮汐破裂事件来检测由于引力波发射而导致的双星轨道的衰减。
2016-10-17 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
On the orbital evolution of supermassive black hole binaries with circumbinary accretion discs
气态环双星吸积盘为星系核中超大质量黑洞的合并提供了一种很有前途的机制。我们测量的扭矩施加在吸积SMBH二进制，使用二维，等温，移动网格，粘性流体动力学模拟的circumbinary吸积盘。我们的计算域包括整个内部区域的circumbinary磁盘与个人黑洞（BH）包括作为点质量的网格和一个水槽处方模型吸积到每个BH。每个黑洞都有自己清晰的吸积盘（minidisks）。我们探索了一系列的质量去除率的水槽处方去除气体的中心区域的minidisks。我们发现，施加在二进制的扭矩主要是重力，并占主导地位的气体轨道密切落后和领先的个人BH。来自更远的扭曲的环双星盘和来自角动量的直接吸积的扭矩是次主导的。扭矩是敏感的汇处方：较慢的汇导致更多的气体积累附近的BH和更多的负扭矩，驱动的双合并更快。对于更快的下沉，扭矩的负值较小，最终变为正值（对于非物理快速下沉）。当minidisces被建模为标准的阿尔法光盘，我们的结果是不敏感的下沉半径的选择。将模拟结果缩放到双星轨道周期tbin = 1 yr，背景盘吸积速率Mdot = 0.3MEdd（爱丁顿单位），双星的吸气时间尺度为3 × 10^6年，与SMBH的质量无关。对于总质量小于10^7 Msun的双星，这比单独由引力波（GW）辐射产生的螺旋时间要短，这意味着气体盘将对SMBH双星的数量产生重大影响，并可能影响脉冲星定时阵列的GW信号。
2017-03-11 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
Pulsar Timing Residuals Induced by Gravitational Waves from Single Non-evolving Supermassive Black Hole Binaries with Elliptical Orbits
本文分析了一般椭圆轨道非演化双星源的引力波引起的脉冲星计时残差。对于不同的轨道偏心率，定时残差呈现出不同的性质。对于不同的偏心率，计算了由固定的引力波源引起的时间残差的标准偏差。我们还将分析PSR J 0437 -4715的计时残差引起的最有名的单引力波源之一，超大质量黑洞在耀变体OJ 287的二进制。
2013-11-28 astro-ph.HE gr-qc
GRRMHD Simulations of Tidal Disruption Event Accretion Disks around Supermassive Black Holes: Jet Formation, Spectra, and Detectability
利用广义相对论辐射MHD（GRRMHD）模拟了由潮汐扰动事件（TDE）形成的超爱丁顿黑洞（BH）吸积盘。我们考虑基准的情况下，太阳质量的恒星在一个温和的穿透轨道被一个超大质量BH的质量$10^6 \, M_\odot$破坏，并考虑峰值回落率的时代。我们对模拟数据进行后处理以计算视角相关光谱。我们进行了一个参数的研究作为BH自旋和磁通量的函数的吸积盘的动力学，并计算模型光谱作为观察者的视角的函数。我们还考虑基于模型光谱的检测限。我们发现，一个吸积盘与一个相对较弱的磁场周围的BH（所谓的SANE制度的吸积）不发射相对论性喷流，无论BH是旋转。这种模式合理地再现了非喷流TDE的几个观测特性。对于具有强磁场（MAD区域）的非旋转BH也是如此。我们的一个模拟有一个快速旋转的BH（自旋参数0.9）以及一个MAD吸积盘。这个模型发射了一个强大的相对论性喷流，它是由BH自旋能量驱动的。它令人惊讶地再现了喷射的TDE Swift J1644+57的高能量发射和喷射结构。因此，喷射TDE可能对应于具有快速旋转BH和MAD吸积的TDE系统的子集。
2018-11-16 astro-ph.HE
The late inspiral of supermassive black hole binaries with circumbinary gas discs in the LISA band
本文采用二维动网格粘性流体动力学方法模拟了合并超大质量黑洞双星周围的吸积盘。模拟是伪牛顿的，与BH建模为点质量与Paczynski-Wiita潜力，并包括粘性加热，冲击加热，和辐射冷却。我们跟踪了一个等质量双星的引力螺旋，其组成质量为M_bh=10^6 M_sun，从初始分离60 r_g（其中r_g=GM_bh/c^2是引力半径）到合并。我们发现，一个中心，低密度的空腔周围的二进制形式，在以前的工作中，但BH捕获气体从circumbinary光盘和吸积有效地通过自己的minidisks，以及后，他们的inspiral超过粘性的发展光盘。该系统保持明亮，在整个螺旋过程中显示出强烈的周期性，其频率是双星轨道频率的两倍，一直到合并。在软X射线波段，热辐射主要由环双星盘的内边缘控制，在螺旋早期具有明显的周期性。相比之下，较硬的X射线发射主要是由迷你盘，光变曲线最初更嘈杂，但在螺旋后期发展出明显的周期性。这种变化模式应该有助于识别天基引力波探测器LISA探测到的SMBHB的EM对应物。
2018-01-07 astro-ph.HE
Kinematics show consistency between stellar mass and supermassive black hole parent population jet speeds
University of Oxford（牛津大学）；University of Cape Town（开普敦大学）
研究发现BHXRB喷流速度差异主要由选择效应导致，其洛伦兹因子分布符合幂律模型，与AGN喷流一致。
2025-11-24 astro-ph.HE
Electron-positron cascade in magnetospheres of supermassive Kerr black holes and the origin of relativistic AGN jets
University of Kansas（堪萨斯大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Nicolaus Copernicus Astronomical Center, Polish Academy of Sciences（波兰科学院尼古拉·哥白尼天文中心）
研究探讨了超大质量克尔黑洞磁层中电子-正电子对级联机制及其对AGN喷流起源的影响
2026-08-13 astro-ph.HE
Jets from Galactic binaries
我提出了一个简短的评论的属性，从X射线双星，突出磁盘喷气连接，其中有很强的相关性X射线和无线电功率的黑洞和中子星在低/硬光谱状态，并减少在软状态的排放。我将讨论一些新的“偏离”黑洞系统，遵循通常发现的中子星的关系可能适合这样的图片。最后，我强调了几个开放的问题，这可能是最好的软伽马射线观测解决。
2012-04-14 astro-ph.HE
The Bardeen-Petterson effect in accreting supermassive black-hole binaries: a systematic approach
盘驱动迁移是富气星系中超大质量黑洞双星演化的关键阶段。除了促进螺旋外，粘性相互作用还倾向于使黑洞的自旋与圆盘的轨道角动量对齐。我们提出了一个关键的和系统的调查这个问题，也被称为巴丁-彼得森效应。我们设计了一个新的迭代格式来求解在相对论标架拖曳和双星伴星影响下的翘曲吸积盘的非线性动力学。我们的特点的影响，光盘的“临界quantiity”，这标志着固定的解决方案不存在的参数空间的区域。我们发现，黑洞的自旋达到完全对齐或临界配置。达到临界结晶度可能意味着流体动力学模拟中观察到的圆盘破裂。我们的发现对于预测超大质量黑洞双星进入引力波驱动区并被LISA探测到的自旋构型是很重要的。
2020-07-06 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Multi-messenger Time-domain Signatures Of Supermassive Black Hole Binaries
超大质量黑洞双星（SMBHB）是星系合并的自然产物，应该经常在星系核中形成。亚秒差距双星可以从它们明亮的电磁辐射中识别出来，例如，活动星系核（AGN）的多普勒频移宽发射线或AGN的周期性变化，以及从发射的强引力辐射。质量最大的双星（总质量>10^8 M_sol）发射的辐射在纳赫兹波段，是脉冲星定时阵列（PTA）的目标。在这里，我们研究电磁和引力波签名SMBHB之间的协同作用。我们将这两个信号与双星的轨道动力学联系起来，并研究它们之间的共同联系，为联合多信使观测奠定基础。我们发现，周期性变化所产生的相对论多普勒增强是最有前途的电磁签名与全球Ws连接。我们描绘的参数空间（二进制总质量/啁啾质量与二进制周期/GW频率），联合观测是可行的。目前，多信使探测只可能用于最大质量和附近的星系，受到PTA灵敏度的限制。然而，我们证明，随着PTA在未来几年收集更多的数据，重叠的参数空间预计将显着扩大。
2021-10-27 astro-ph.GA astro-ph.HE
Signatures of winds and jets in the environment of supermassive black holes
事件视界望远镜合作组织（EHTC）首次展示了M87和Sgr A * 中黑洞阴影的动态范围有限图像。下一代事件视界望远镜（ngEHT）将提供更高的灵敏度和更高的动态范围的图像（和电影），这两个来源加上图像至少十几个其他$\leq$ 100引力半径分辨率。在这里，我们进行了探索性的研究，风和喷流的外观在这样的未来观测。为了做到这一点，我们使用M87和Sgr A * 作为参考系：我们的目标不是精确地再现它们，而是确定它们的观测图像将如何取决于特定的物理假设。即使在类似或相同的动力学的情况下，图像显着依赖于全球参数，如黑洞质量和质量吸积率。我们的研究结果为解释未来的高分辨率图像提供了指导，特别是如果检测到风或射流。
2023-03-12 astro-ph.HE
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
Two-temperature, Magnetically Arrested Disc simulations of the jet from the supermassive black hole in M87
我们提出了两个温度，辐射广义相对论磁流体动力学模拟磁制动盘（MAD），推出强大的相对论射流。我们的模拟的质量吸积率的缩放，以匹配周围的超大质量黑洞在M87吸积流的光度。我们考虑了两种电子加热的次网格方法：一种基于朗道阻尼湍流级联，另一种基于反相对论磁重联加热。模拟产生的喷流的功率为M87的观测值的顺序。这两个模拟产生的光谱都与M87在射电、毫米和亚毫米波段的观测结果一致。此外，在15 GHz和86 GHz之间的频率在两个模型中预测的图像核心移位与观测结果一致。在43和86 GHz，这两个模拟产生的大开角射流与VLBI图像一致。这两个模型都产生了230 GHz的图像，其中有明显的黑洞阴影，这些阴影可以被事件视界望远镜（EHT）解析，尽管在17度的视角下，230 GHz的图像太大，无法与2009年和2012年的EHT观测相匹配。来自模拟的230 GHz图像在几个月到几年的时间尺度上是动态的，这表明重复的EHT观测可能能够检测到事件视界处旋转磁场的运动。
2019-04-09 astro-ph.HE
Tidal Disruption Event Demographics in Supermassive Black Hole Binaries Over Cosmic Times
本研究通过模拟SMBH双星探究TDE速率随质量和红移的变化，发现双星系统TDE速率随质量增加，与单SMBH趋势相反，为解释观测速率和约束双星比例提供了可测试框架。
2025-07-10 astro-ph.GA astro-ph.HE
Blazar Jets Perturbed by Magneto-Gravitational Stresses in Supermassive Binaries
我们研究了在超大质量双星系统引力扰动下，Blazar喷流中的粒子加速和辐射过程。本文研究了伴黑洞对主黑洞$\sim 10^8 \, M_{\odot}$的扰动作用，并讨论了伴黑洞对主黑洞相对论性喷流的扰动。我们讨论了这样的条件如何诱导重复磁流体动力学应力沿射流，并影响其内部的电子加速和辐射过程。具体来说，我们研究如何宏观扰动有关的增加射流“磁化”最终成为更高的辐射输出的光学，X射线和伽马射线波段。我们首先发现增加磁场强度的测量在光学波段从同步辐射的电子加速的动力学过程中刺激重新连接磁力线。高能电子然后继续向上散射同步加速器光子的GeV能量后，规范的同步-自康普顿辐射过程。我们的模型暗示了一个特定的，反复出现的模式，在光学伽马射线的排放，由高峰值和宽槽。由扩散重联引起的加速将产生额外的同步加速器keV分量。这样的爆发提供了一个诊断增强加速的电子，可以向上散射光子到TeV的范围。我们讨论了我们的模型如何适用于BL Lac对象PG 1553+113，可以说是最好的候选人，现在的高振幅，反复调制的伽马射线发射。我们还考虑了其他BL Lac显示相关keV-TeV辐射，如Mrk 421。
2017-02-16 astro-ph.HE
Observational Signatures of Supermassive Black Hole Binaries
本文综述了在星系核中搜寻亚秒差距级超大质量黑洞双星的方法，梳理了形成演化理论、现有观测证据及未来利用时域巡天、高分辨率成像和低频引力波探测发现的确证前景。
2023-10-27 astro-ph.CO astro-ph.HE
Supermassive black hole mergers as dual sources for electromagnetic flares in the jet emission and gravitational waves
我们提出了一种新的观测类型的引力波发射的超大质量黑洞合并到他们的电磁同行。这种双重发射涉及到相对论性喷流的变化，这种喷流是由位于其底部的超大质量黑洞双星的自旋-轨道进动引起的。
2013-09-07 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Accretion onto supermassive black hole binaries
本章综述了吸积大质量黑洞双星（MBHBs）的物理，重点介绍了广义相对论磁流体动力学（GRMHD）模拟的最新进展，并分析了环绕双星盘、迷你盘、外流、磁场及电磁特征等关键方面，总结了不同数值方法的优缺点及已建立的可靠知识。
2024-05-23 astro-ph.HE gr-qc
Eccentricity effects on the supermassive black hole gravitational wave background
本研究针对偏心距对超大质量黑洞引力波背景频谱的影响，提出快速半解析计算方法，结合脉冲星计时阵列观测发现纯引力波驱动下支持高偏心距系统，纳入环境效应后初始偏心距可降低但纯圆轨道仍不被支持。
2024-12-13 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Jets, accretion and spin in supermassive black holes
本研究利用带可靠自旋数据的超大质量黑洞样本，探究喷流、吸积与自旋的关联，发现射电光度与自旋弱相关、喷流功率可由带日冕磁场的混合模型解释、射电噪度与自旋显著相关，为AGN射电双峰现象的自旋解释提供观测证据。
2024-10-10 astro-ph.GA astro-ph.HE
Constraints on Individual Supermassive Black Hole Binaries from Pulsar Timing Array Limits on Continuous Gravitational Waves
脉冲星计时阵列（PTAs）对亚秒差距尺度上超大质量黑洞双星发射的连续引力波的应变振幅施加了越来越严格的限制。在本文中，我们将在特定的星系在已知的距离超大质量黑洞的动力学质量$M_{bh}$的独立信息，并使用这些额外的信息，以进一步限制这些星系是否可以主机可检测的超大质量黑洞二进制。我们估计的应变振幅从个别双星作为一个函数的二进制质量比附近的两个样本的星系：（1）直接动力学测量的$M_{bh}$在文献中，和（2）116个最大的早期型星系（因此可能主机的最大质量的黑洞）在108 Mpc的大规模调查。我们的探索性分析表明，目前的PTA上限的连续波（作为在天空中的角位置的函数）已经可以约束质量比的假设黑洞双星在我们的样本中的许多星系。对于具有较大$M_{bh}$和较小距离的星系，这种约束更强。对于在NGC 1600、NGC 4889、NGC 4486（M87）和NGC 4649（M60）中心有$M_{bh} \gtrsim 5\times 10^9 M_\odot$的黑洞，任何在PTA频带内的轨道上的双星伴星的质量比必须是百分之几或更少。
2016-04-06 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Constraints on Supermassive Black Hole Binaries from JWST and NANOGrav
本研究利用JWST在z~3.4处的双AGN统计探讨SMBHB演化，发现双黑洞同时被点亮且与富气并合相符，该结论获NANOGrav PTA上限支持，表明双星在NANOGrav探测间距处发生停滞或快速气体驱动旋近。
2024-04-08 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
