Ultra-High-Energy Cosmic Rays from Active Galactic Nuclei Jets: The Role of Supermassive Black Hole Growth and Accretion States
本研究提出名为JET的宇宙学半解析框架，模拟z=20到z=1的星系与超大质量黑洞演化，探究不同吸积态、黑洞生长模型及喷流效率对超高能宇宙线弥散流量的影响，搭建了宇宙学与天体粒子物理的关联桥梁。
2025-02-24 astro-ph.GA astro-ph.HE
Jet precession driven by a supermassive black hole binary system in the BL Lac object PG 1553+113
最近发现的BL Lac天体PG 1553+113在几个电磁波段的光变曲线大致同时发生周期性变化，这是文献中报道的这种奇怪行为的第一例。出于这一动机，我们分析了15 GHz的干涉图的秒差距尺度的无线电喷流的PG 1553+113，以验证存在一个可能的对应的这种周期性的变化。我们使用交叉熵统计技术来获得该源的射电图中存在的高斯分量的结构参数。我们从运动学上确定了七个喷流成分，它们与$γ$射线光变曲线中的耀斑样特征同时形成。从推导出的喷流分量在天空平面的位置和它们的运动学（喷射时期，自行和天空位置角），我们模拟了它们的时间变化的相对论性喷流，这是稳定的时间进动。我们的研究结果表明，在观测者的参考系的岁差周期为$2.24\pm0.03$年，与PG 1553+113的光变曲线中检测到的周期性兼容。然而，喷流多普勒增强因子的最大值相对于主$γ$射线耀斑的峰值有系统地延迟。我们提出了两种方案，可以解释这种延迟，都是基于在PG 1553+113中存在一个超大质量黑洞双星系统。我们估计了这个假定的双星系统的特征，这些特征也将负责驱动推断出的喷流进动。
2017-12-19 astro-ph.GA astro-ph.HE
The X-ray outburst of PG 1553+113: A precession effect of two jets in the supermassive black hole binary system
Blazar PG 1553+113被认为是超大质量黑洞双星系统的宿主。探测到$γ$射线光变曲线有2.2年的准周期，可能是喷流进动的结果。在前人基于$γ$射线数据研究的基础上，我们分析了2012- 2020年期间观测到的X射线光变曲线和光谱。这种2.2年的准周期性可能与X射线光变曲线上的主耀斑周期一致。当在$γ$射线中观察到弱的再增亮时，在X射线光变曲线中可以识别出相应的相对强的增亮。在X射线主耀斑和弱耀斑中都表现出“越亮越硬”的趋势，而在静止状态下则表现出弱的“越亮越软”的行为。我们探讨的可能性，在X射线波段的变化可以解释与双射流旋进的情况。利用喷流与吸积盘之间的关系，导出了黑洞的主质量$\simeq 3.47\times 10^8M_{\odot}$和次质量$\simeq 1.40\times 10^8M_{\odot}$，以及它们的质量比$\sim 0.41$ .
2021-10-27 astro-ph.GA astro-ph.HE
Detection of a Parsec-Scale Jet in a Radio-Quiet Narrow-Line Seyfert 1 Galaxy with Highly Accreting Supermassive Black Hole
活动星系核中的喷流是理解星系与其中心超大质量黑洞共同演化的关键因素。不幸的是，喷射发射和准直的机制仍然是难以捉摸的。观测证据表明，随着爱丁顿比的增加，射电响度降低，这意味着喷流应该与吸积过程相耦合。为了进一步探索喷流和吸积之间的关系，有必要将我们对喷流的认识扩展到活动星系核爱丁顿比分布的极端。利用甚长基线阵列（VLBA），我们报告了在Mrk 335，一个无线电安静的窄线塞弗特1星系的爱丁顿比接近/以上的单位秒差距尺度的无线电结构的检测。在1.5 GHz的VLBA图像上显示了一个南北向延伸的$\sim20$秒差距的细长结构，其峰值通量密度为$1.98\pm0.05$ mJy/beam，射电亮温度高达$6\times10^{7}$ K。这一特点提供了一个强有力的证据，秒差距尺度（双极）喷流发射高度吸积SMBH。我们讨论了比较Mrk 335与其他高度吸积系统，如银河系黑洞和潮汐破裂事件的结果，并回顾了准直日冕的发现在附近的SMBH Mrk 335由以前的X射线观测，其关系的秒差距尺度的射电喷流应探讨未来同步X射线光谱和高分辨率射电观测。
2021-11-25 astro-ph.GA astro-ph.HE
The evolution of a supermassive retrograde binary embedded in an accretion disk
本文讨论了一个嵌入在吸积盘中的质量比q不等的大质量双星的主要研究结果，该双星的轨道旋转与吸积盘的轨道旋转相反。当质量比足够大时，在盘中打开间隙，但是间隙形成的机制与压差情况非常不同。向内的迁移发生在t_ev ~ M_p/（dot M）的时间尺度上，其中M_p是质量较小的组分（微扰子）的质量，dot M是吸积率。当q<< 1时，吸积主要发生在质量较大的组分上，微扰子的吸积速率小于或约为q^（1/3）M。然而，当考虑超大质量双黑洞和引力波发射很重要时，这个速率会增加。我们估计了一个典型的持续时间的吸积到扰动和引力波可以检测到。
2016-04-04 astro-ph.GA astro-ph.HE
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
Observational evidence for a correlation between the magnetic field of jets and star formation rate in host galaxies
本研究基于96个超大质量黑洞宿主星系样本，发现喷流磁场与恒星形成率存在明显相关性，表明AGN宿主星系的恒星形成可能由喷流驱动。
2025-03-04 astro-ph.GA astro-ph.HE
Supermassive black holes in disk-dominated galaxies outgrow their bulges and co-evolve with their host galaxies
星系和它们的超大质量黑洞之间的深层联系是现代天体物理学和宇宙学的核心。观测到的星系和黑洞质量之间的相关性通常归因于主要合并对两者的贡献。我们利用一个星系的样本，其盘占主导地位的形态表明一个主要的合并自由的历史，并表明这样的系统能够成长超大质量黑洞的速率类似于类星体。将黑洞质量与凸起质量的保守上限进行比较，我们发现，如果创建凸起的过程也是黑洞增长的主要驱动力，则样本中的黑洞通常大于预期。黑洞和星系的总恒星质量之间的关系被发现为合并免费的样品，作为一个样品，经历了大量的合并，表明主要合并并没有发挥重要的作用，在控制星系和黑洞的共同演化。我们认为，更基本的过程，有助于星系组装也负责黑洞的增长。
2017-05-30 astro-ph.GA astro-ph.HE
A Markov Chain Monte Carlo approach for measurement of jet precession in radio-loud active galactic nuclei
喷流进动可以揭示超大质量黑洞双星系统的存在。精确测量射电大活动星系核喷流进动参数的能力对于限制二元超大质量黑洞的数量是非常重要的，而这是星系分级演化的结果。一个给定的源的视线的年龄，形态，和方向往往会导致在不确定性射流path. This本文提出了一种新的方法，用于有效地确定进动参数使用2D MCMC曲线拟合算法，它为我们提供了一个完整的后验概率分布的拟合参数。应用该方法的天鹅座A，我们发现以前的建议，源是旋进的证据。解释的背景下，二元黑洞导致的约束秒差距尺度和可能的sub-parsec轨道分离的假定超大质量的二进制。
2020-02-12 astro-ph.GA 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
Parsec-scale jet precession and a putative supermassive binary black hole system in the blazar AO 0235+164
本研究通过分析耀变体AO 0235+164的射电数据，确定其秒差距尺度喷流的结构参数与进动周期，发现其与多波段周期性一致，支持核区超大质量双黑洞驱动进动的可能性，同时不排除其他替代机制。
2025-08-19 astro-ph.GA astro-ph.HE
Magnetically-levitating disks around supermassive black holes
本文报道了在超大质量黑洞周围磁悬浮吸积盘的形成。这些磁盘的结构计算的磁化星际气体云的潮汐破裂的数值模拟。我们发现，所产生的磁盘是完全支持的压力的磁场对分力的引力指向垂直的磁盘。磁场显示出有序的大尺度几何形状，在我们的数值实验中保持稳定，延长了磁盘寿命的10%。强磁压允许高吸积率和抑制磁盘碎片。这与manetized分子云的反复喂养到一个超大质量黑洞相结合，产生了一个可能的解决方案，长期困扰着星系中心的黑洞增长。
2012-08-16 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Stellar black holes can "stretch'' supermassive black hole accretion disks
本研究发现活动星系核吸积盘中的吸积型恒星黑洞会加热外围气体改变温度分布，产生光谱转折和半光半径增大的观测效应，可通过微引力透镜验证并用于探测恒星黑洞分布。
2024-04-11 astro-ph.GA 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
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
Disk-Jet Connection in Active Supermassive Black Holes in the Standard Accretion Disk Regime
我们利用SDSS-DR 7和NVSS星表研究了超大质量黑洞中的盘喷流联系。我们的样品包含7017个射电噪类星体，它们都在1.4~GHz和SDSS光谱上被探测到。利用这个射电噪类星体样本，我们研究了在标准吸积盘状态下喷流功率（$P_{\rm jet}$）、测热盘光度（$L_{\rm disk}$）和黑洞质量（$M_{\rm BH}$）之间的相关性。我们发现喷流功率与测辐射热盘光度之间存在$\log P_{\rm jet} = (0.96\pm0.012)\log L_{\rm disk} + (0.79 \pm 0.55)$关系。这表明，假设$0.1$的盘辐射效率意味着低黑洞自旋参数和/或低磁通量的射电响亮类星体的$η_{\rm jet}\simeq1.1_{-0.76}^{+2.6}\times10^{-2}$的喷流产生效率。但这也可能是由于吸积流的几何厚度对吸积效率的依赖性，而对于以盘爱丁顿比$0.01 \lesssim λ\lesssim 0.3$吸积的类星体，吸积流的几何厚度预计是小的。即使我们将盘辐射效率设置为0.3，这种低的射流产生效率也不会显著增加。我们还研究了$P_{\rm jet}$、$L_{\rm disk}$和$M_{\rm BH}$样品中的基本平面。在标准的吸积体系中，我们找不到一个具有统计意义的射电强类星体的基本面。
2017-04-01 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
How to Turn Jets into Cylinders near Supermassive Black Holes in 3D GRMHD Simulations
本文通过3D GRMHD模拟揭示超大质量黑洞喷流从抛物线到圆柱形的准直机制，发现辐射冷却抑制盘风可解释3C 84中喷流在约300倍引力半径处即呈圆柱形的观测现象。
2023-10-31 astro-ph.GA astro-ph.HE
On the Formation and Interaction of Multiple Supermassive Stars in Cosmological Flows
质量超过$\sim10^5\,M_{\odot}$的超大质量原始恒星在原子冷却的晕中形成，是具有$z>6$的高红移类星体起源的主要候选者。然而，最近的数值模拟发现，多个吸积盘可以在一个晕内形成，每个吸积盘都可以容纳一颗超大质量恒星。盘之间的潮汐相互作用可以将气体引力扭转到各自的恒星上，并改变它们的演化。后来，当两颗卫星盘碰撞时，两颗恒星可以非常接近。这可能引起它们之间的额外质量交换。我们研究了超大质量恒星在原子冷却晕中的共同演化，这些晕是由它们的盘之间的引力相互作用驱动的。我们发现进化的结果有着惊人的多样性。结果取决于这些相互作用以及两个盘中恒星的形成和坍缩时间如何相关。它们的范围从作为主序星的共同演化到主序星-黑洞对和黑洞-黑洞合并。我们详细研究了这些次级超大质量恒星的演化，并讨论了在磁盘合并后，在更小的尺度上的二元相互作用的前景。
2021-12-16 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Migration Traps in Disks Around Supermassive Black Holes
活动星系核中的超大质量黑洞（SMBH）周围的吸积盘包含恒星、恒星质量的黑洞和其他恒星残留物，它们对盘气体产生引力扰动。由此产生的密度扰动反过来对嵌入的质量施加扭矩，使它们以类似于行星在原行星盘中的行为的方式迁移通过盘。我们确定这些扭矩的强度和方向依赖于当地磁盘梯度的经验分析描述，适用于两种不同的分析，稳态磁盘模型SMBH吸积盘。我们发现，有半径在这样的磁盘的气体扭矩变化的迹象，捕获迁移的对象。我们的分析表明，主要的迁移陷阱通常发生在磁盘表面密度梯度从正到负的符号变化，约20- 300 $R_{\rm g}$，其中$R_{\rm g}=2GM/c^{2}$是史瓦西半径。在这些陷阱中，活动星系核盘中的大质量物体可以聚集、碰撞、散射和吸积。中等质量的黑洞的形成可能在这些磁盘的位置，这可能会导致优先间隙和空腔创建在这些半径。因此，我们的模型具有重要意义的SMBH的增长，以及引力波源人口。
2016-02-26 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Orbital Migration of Interacting Stellar Mass Black Holes in Disks around Supermassive Black Holes
由高级激光干涉引力波天文台（LIGO）推断的恒星质量黑洞双星（sBHB）的合并率表明需要一个有效的sBHB形成源。活动星系核（AGN）盘是一个有希望的位置，形成这些sBHB，以及其他致密物体的双星，因为强大的扭矩施加的气体盘。这些气体扭矩导致轨道紧凑的物体向向内和向外扭矩抵消的区域迁移，称为迁移陷阱。我们模拟恒星质量的黑洞的迁移在一个例子中的模型AGN磁盘，使用增强的N体代码，其中包括迁移扭矩的解析近似，随机引力施加的湍流密度波动在磁盘上，和倾斜和偏心阻尼产生的通道通过气体盘，除了标准的物体之间的引力。我们发现，当恒星质量的黑洞向迁移陷阱迁移时，sBHB在我们的模型盘中迅速形成。这些sBHB可能随后在短时间内合并。这一过程继续下去，导致大量超大质量恒星质量的黑洞的形成。活动星系核盘中sBHB的形成可能对LIGO推测的sBHB合并率有重要贡献。
2019-11-12 astro-ph.GA astro-ph.HE
On the location of the supermassive black hole in CTA 102
活动星系核中的相对论喷流是宇宙中最强大的现象之一。它们形成于超大质量黑洞的周围，是活跃星系中中心黑洞吸积的副产品。射流中的流动以接近光速的速度传播。在射电图像中可见的喷流的第一部分（核心）和黑洞之间的距离仍然是一个争论的问题。只有非常长的基线干涉测量观测解决了无线电喷流的最内部的紧凑区域。这些可以访问射流基础，并结合不同波长的数据，解决其排放流出的物理参数。我们已经对blazar CTA 102的多波长图像集的VLBI核心位置的频率依赖性偏移进行了精确的分析，包括从6 cm到3 mm的数据。对blazar CTA 102中质量为$\sim 10^{8.93}\,M_\odot$的中心黑洞的位置的测量揭示了$\sim 8\times10^4$引力半径到86 GHz核心的距离，与其他耀变体和遥远的射电星系获得的类似测量结果一致，并与最近对附近射电星系的结果形成对比，后者显示黑洞和射电核心之间的距离可以小两个数量级。
2014-12-03 astro-ph.GA astro-ph.HE
On rapid migration and accretion within disks around supermassive black holes
由于恒星演化、微小的合并和引力动力学摩擦，星系核应该在中心超大质量黑洞附近包含一个恒星和致密天体的星团。通过与原行星迁移类比，核团天体（NCO）可以在吸积盘中迁移，通过与盘气体交换角动量来为活动星系核提供动力。在这里，我们表明，一个单独的NCO进行失控向外迁移相媲美的III型原行星迁移可以产生相应的Seyfert活动星系核或类星体光度的吸积率。活动星系核盘中的多个迁移的NCO可以主导传统的粘性盘吸积，并且在大的盘半径下，系综NCO迁移和吸积可以提供足够的加热，以防止引力不稳定性在恒星形成中消耗盘气体。在Seyfert AGN中观测到的0.1- 1 keV的X射线软过剩的大小和能量可以用一个小的~10^{2}-10 ^3}的吸积恒星质量的黑洞或几个ULX来解释。因此，活动星系核盘中的NCO迁移和吸积是添加到活动星系核盘真实模型中的极其重要的机制。
2011-08-08 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
A strong magnetic field in the jet base of a supermassive black hole
活动星系核（AGN）是宇宙中一些最具活力的现象。AGN被认为是由物质吸积到围绕着超大质量黑洞的旋转圆盘上提供动力的。在黑洞的事件视界附近，喷流的能量可以得到提升，然后沿着圆盘的旋转轴向外流动。形成这种喷流并引导它在几个光年到数百万光年的尺度上飞行的机制仍然不确定，但磁场被认为起着关键作用。利用阿塔卡玛大型毫米/亚毫米阵列（ALMA），我们已经检测到一个偏振信号（法拉第旋转）有关的强磁场在喷流底部的一个遥远的活动星系核，PKS 1830 -211。法拉第旋转的量（旋转测量）与沿着视线的磁场强度乘以电子密度成正比。虽然不可能精确地推断出法拉第旋转区域的磁场，但得出的高旋转测量结果表明，黑洞的磁场至少有几十高斯（可能还要高得多），其尺度为光日（0.01 pc）。
2016-04-07 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.IM
Relativistic Jets and Winds in Radio-Identified Supermassive Black Hole Binary Candidates
该研究提出了一种可推广的喷流模型，解释了超大质量黑洞双星候选体的喷流和光变现象，并预测了射电偏振、成像和发射线变化，以指导未来的观测研究。
2025-11-25 astro-ph.GA astro-ph.HE physics.plasm-ph
The April-June 2020 super-outburst of OJ 287 and its long-term multiwavelength light curve with Swift: binary supermassive black hole and jet activity
我们报告在2020年4月至6月探测到OJ 287非常明亮的X射线-紫外光爆发;这是自2015年底我们开始Swift多年监测以来第二亮的爆发。结果表明，喷流喷发是这次大爆发的主要动力。光学-UV-X射线是密切相关的，并且XMM-牛顿光谱的低能量部分显示出与同步加速器起源一致的异常软的发射分量。一个更硬的X射线幂律分量（伽玛x = 2.4，仍然相对陡峭时，从逆康普顿模型的预期相比）被检测到70千电子伏的NuSTAR。我们发现的Fe区域周围的后处理的证据，符合吸收线。如果得到证实，这意味着流出物中的物质约为0.1 c。多年的雨燕光变曲线显示了多个耀斑或下降的事件，总的变化幅度在X射线中为10倍，在光学紫外线中为15倍。2020年的爆发观测结果与OJ 287的二元黑洞模型预测的耀斑后一致，其中次级黑洞的盘撞击触发了初级黑洞的延时吸积和喷流活动。
2020-08-04 astro-ph.GA astro-ph.HE
Directly tracking the re-brightening of a supermassive black hole accretion disk
INAF Osservatorio Astronomico di Roma（意大利国家天体物理研究所罗马天文台）；INAF – Osservatorio Astrofisico di Arcetri（意大利国家天体物理研究所阿切特里天文台）；Centre for Extragalactic Astronomy, Department of Physics, University of Durham（杜伦大学物理系河外星系研究中心）；Dipartimento di Fisica e Astronomia, Università di Firenze（佛罗伦萨大学物理与天文系）；Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Roma “Tor Vergata”（罗马第二大学物理系）；Dipartimento di Matematica e Fisica, Università degli Studi Roma Tre（罗马第三大学数学与物理系）；Quasar Science Resources SL for ESA, (ESAC), Science Operations Department（欧洲空间局科学操作部门夸克科学资源有限公司）；NASA（美国国家航空航天局）
研究通过六年同时监测近邻活跃星系ESO 511-G030的紫外和X射线数据，发现吸积盘辐射的显著变化，揭示了高吸积率下紫外和X射线数据之间的非线性相关性，以及低吸积率下吸积盘可能蒸发为几何厚、光学薄热流的机制，提示超大质量黑洞吸积状态的转变。
2026-05-18 astro-ph.GA astro-ph.HE
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
Anisotropic Star Clusters around Recoiling Supermassive Black Holes
该研究探究反冲超大质量黑洞周围核星团的动力学特性，分析不同反冲角度和初始恒星构型下的结构特征，给出对应可观测图谱，为观测搜寻反冲黑洞提供关键依据。
2023-05-03 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 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
Accretion and Orbital Inspiral in Gas-Assisted Supermassive Black Hole Binary Mergers
许多星系的中心都可能有双超大质量黑洞（SMBH）。它们与周围气体的相互作用导致吸积和通过潮汐力矩交换角动量，促进双星螺旋上升。在这里，我们探讨了这两个过程之间的非平凡耦合，并分析了外部提供的环双星盘的全局属性取决于二进制吸积率。通过将我们的结果用内应力驱动的角动量通量来表示，我们给出了一个非常简单的可能的全局盘结构的分类，它不同于标准常数$\dot M$吸积盘解.双星潮汐对吸积的抑制，导致内部盘中大量的物质积累，加速了双星的螺旋上升。我们发现，一旦磁盘区域强烈扰动的粘性传输的潮汐扭矩超过二进制半长轴，二进制可以合并在小于其质量倍增时间，由于吸积。因此，与由恒星散射驱动的吸气不同，即使双星被嵌入相对较低质量的盘（低于其自身质量）中，气体辅助的合并也会发生。这对于解决SMBH双星的“最后秒差距”问题和理解宇宙中强大的引力波源具有重要意义。我们认为，在最近的一些模拟中发现的双星吸积的增强不能持续很长一段时间，不应该影响长期的轨道螺旋。我们还回顾了现有的模拟SMBH二进制磁盘耦合，并提出了一个数值设置，这是特别适合于验证我们的理论预测。
2016-02-16 astro-ph.GA astro-ph.HE
Unveiling the small-scale jets in the rapidly growing supermassive black hole IZw1
本研究利用高分辨率 VLBI 观测，在快速生长的超大质量黑洞 IZw1 中成功探测到约 45 秒差距的小尺度间歇性喷流，为极端高吸积状态下的 AGN 与 X 射线双星类比提供了支持。
2023-05-21 astro-ph.GA astro-ph.HE
Star Formation in Accretion Disks and SMBH Growth
活动星系核周围的吸积盘对大半径的恒星形成具有潜在的不稳定性。我们注意到，当这些恒星中的一些形成的致密物体螺旋进入中央的超大质量黑洞，没有辐射反馈，因此吸积率不受辐射力的限制。利用一组吸积盘模型，计算了气体和致密天体对中心超大质量黑洞的吸积率。我们发现，一个超大质量黑洞的时间尺度增加一倍的质量可以减少的因素范围从$\sim0.7$到低至$\sim0.1$在极端情况下，相比单独的气体吸积。我们的研究结果表明，在高红移的超大质量黑洞的形成可能会发生没有长期的超爱丁顿气体吸积或非常巨大的种子黑洞。我们评论潜在的观测签名以及其他活动星系核观测的影响。
2019-11-20 astro-ph.GA astro-ph.HE
Line shifts in accretion disks - the case of Fe K$α$
在这里，我们提出了一个简短的概述和主要结果，我们的调查的几种影响，可以诱导移动广泛的Fe K $α$线发射的相对论性吸积盘周围的单一和二元超大质量黑洞。我们采用基于Kerr度规的射线追踪方法，通过数值模拟研究了经典多普勒频移、狭义相对论横向多普勒频移和多普勒波束效应、广义相对论引力红移以及盘发射率的扰动在观测到的Fe K $α$谱线轮廓形成中的作用。此外，我们还研究了超大质量黑洞双星系统动力学引起的多普勒频移是否会对观测到的谱线轮廓产生影响。结果表明，所有这些效应对单黑洞和双超大质量黑洞周围相对论性吸积盘发射的宽Fe K $α$线的观测轮廓都有显著的影响.
2016-01-11 astro-ph.GA astro-ph.HE
Disks Around Merging Binary Black Holes: From GW150914 to Supermassive Black Holes
我们在完全广义相对论下对质量比为36：29的非自旋黑洞双星进行了磁流体动力学模拟。我们调查不同的磁盘模型，不同的规模高度，总尺寸和磁场量化的鲁棒性，以前的模拟初始磁盘模型。将我们的模拟缩放到LIGO GW 150914，我们发现这样的系统可以解释可能的引力波和电磁对应物，例如在GW 150915结束后0.4秒报告的费米GBM硬X射线信号。将我们的模拟缩放到超大质量二元黑洞，我们发现，可观察到的流动特性，如吸积率周期性，整个螺旋，合并和合并后，磁盘温度，热频率的出现，以及合并和喷气流出之间的时间延迟，我们在早期的研究报告显示只有适度的依赖于我们在这里考虑的初始磁盘模型。
2018-02-24 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
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
Interaction of eccentric supermassive binary black hole with intermediate mass ratio and circumbinary accretion disk
本研究通过FARGO3D模拟，定量分析了中等质量比偏心超大质量双黑洞与环双星吸积盘的引力相互作用，发现吸积率受次级黑洞影响并呈现周期性，可作为引力波电磁对应体。
2023-12-24 astro-ph.HE
Relativistic jet feedback III: feedback on gas disks
本文研究了相对论性喷流与半径为$\sim 2$ kpc的稠密湍流气体盘的相互作用。我们已经进行了一系列的模拟与不同的平均密度，射流功率和方向。结果表明：（1）相对论性喷流相对论性喷流与kpc内部的气体强烈耦合，形成空腔并发射出流。B）由射流膨胀的高压气泡及其回流在外缘压缩盘，驱动盘内的流入。C）喷流倾向于磁盘更强烈地耦合磁盘和发射亚相对论，广角流出沿短轴。D）由射流和射流驱动的能量泡直接驱动的冲击使整个盘的速度分散提高了几倍于其初始值。E）喷流驱动激波的压缩可以提高星盘中的恒星形成率，特别是在靠近轴的环状几何结构中。然而，增强的湍流分散在磁盘也导致淬火的恒星形成。无论是正反馈还是负反馈占主导地位，取决于喷射功率、ISM密度、相对于圆盘的喷射方向以及所考虑的时间尺度。质量，我们的模拟比较有利的几个观察到的星系，如NGC 1052，NGC 3079，3C 326和3C 293的运动学和形态特征。
2018-07-03 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
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
Extragalactic neutrino emission induced by Supermassive and Stellar Mass Black Hole mergers
LIGO和Virgo合作组最近对双星质量黑洞合并的探测表明，这种合并是常见的。星系合并进一步表明，星系中心的超大质量黑洞也会合并，并且通常预计在它们的一生中至少有一次合并，可能很多次。在喷流存在的情况下，这些合并几乎总是伴随着喷流方向的改变和相关的喷流进动运动，导致喷流与周围物质的相互作用，并产生非常高能量的粒子，从而产生高能伽马射线和中微子。在这项工作中，我们调查的可能性，在何种条件下，这种合并可能是由冰立方中微子天文台测量的弥漫天体物理中微子通量的来源。计算中的主要自由参数涉及合并的频率和从引力释放的能量转移到中微子的能量的比例。我们发现，SMBBH的合并率必须介于$\sim 10^{-7}$和$10^{-5}$ Gpc $^{-3}$ yr $^{-1}$之间。在这样的合并过程中，能量与中微子的比率介于$\sim 10^{-6} - 3\cdot 10^{-4}$之间。对于恒星质量的BBH并合，速率需要为$\sim 10-100$ Gpc $^{-3}$ yr $^{-1}$，中微子与引力波能量的预期比率与SMBBH的$\sim 2 \cdot 10^{-5} - 10^{-3}$相当。这些值位于一个合理的参数范围内，因此在检测到的中微子通量水平上产生中微子是现实的可能性。
2022-10-20 astro-ph.GA astro-ph.HE
Kinematics show consistency between stellar mass and supermassive black hole parent population jet speeds
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
Continuum Reverberation Mapping of Accretion Disks Surrounding Supermassive Black Hole Binaries: Observational Signatures
本研究提出利用多波段连续谱反响映射识别亚秒差距低质量比超大质量黑洞双星的新方法，发现其τ(λ)存在短平长幂律的独特过渡特征，并在候选体PG1302-102中验证了模型有效性。
2025-09-02 astro-ph.GA astro-ph.HE
Disk truncation triggers relativistic jet launching of a highly accreting supermassive black hole
Tohoku University（东北大学）；Nagoya City University（名古屋市立大学）；National Astronomical Observatory of Japan（日本国立天文台）；University of Miyazaki（宫崎大学）；The University of Osaka（大阪大学）；Shibaura Institute of Technology（芝浦工业大学）；National Institute of Technology, Ichinoseki College（国立工学期仙学院）
本研究通过XRISM和VLBI观测发现，高吸积率黑洞3C120的冷盘在约20引力半径处截断，内部由热流替代，喷流从该热内流区域发射，支持Blandford-Znajek机制，揭示盘-喷流联系的普适几何转变。
2026-09-24 astro-ph.GA astro-ph.HE
Tidal Disruption Event Disks around Supermassive Black Holes: Disk Warp and Inclination Evolution
恒星围绕超大质量黑洞发生潮汐破裂事件后，束缚的恒星碎片迅速形成一个吸积盘。如果吸积盘与旋转的SMBH的赤道面不对齐，吸积盘将被驱动进入围绕SMBH的旋转轴的Lense-Thirring进动，可能影响TDE的光变曲线。我们进行了这样的磁盘的本征模分析，以了解磁盘的翘曲结构，进动和倾角演变的磁盘和SMBH的属性的影响。我们发现一个振荡翘曲可能会发展作为一个结果，强非开普勒运动附近的SMBH。全球磁盘的进动频率匹配的透镜-Thirring进动频率的刚性磁盘旋转黑洞周围的磁盘的吸积率高时，在几个因素，但在低吸积率显着偏离。粘性在几天到几年的时间尺度内将盘与SMBH的赤道平面对齐，这取决于盘的吸积速率，粘性和SMBH的质量。我们还研究了回退材料对TDE盘的翘曲演化的影响，发现回退扭矩使TDE盘与SMBH的赤道平面在几天到几十天内对齐。我们的研究结果的TDE排放依赖于不断变化的磁盘方向的视线来解释观测模型的限制。
2019-06-11 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
Non-thermal radiation from dual jet interactions in supermassive black hole binaries
本研究针对区分单个活动星系核与超大质量黑洞双星的观测需求，提出密近黑洞双星的双喷流相互作用触发磁重联产生非热辐射的新型电磁特征，建模得到能谱与光变时标并对比普通活动星系核辐射。
2024-06-25 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
Post-Merger Jets from Supermassive Black Hole Coalescences as Electromagnetic Counterparts of Gravitational Wave Emission
作为一个强大的引力波源，超大质量黑洞（SMBH）合并可能伴随着一个相对论性喷流，导致可检测到的电磁（EM）辐射。我们模拟了合并后的喷流在合并前由盘风形成的环核环境中的传播，并计算了前激波区的多波长电磁谱。我们表明，非热EM信号SMBH合并是可检测的未来GW设施，如激光干涉仪空间天线（LISA）的检测范围。基于我们的模型的计算预测缓慢衰落的瞬变与时间延迟从几天到几个月后合并，导致GW检测后的EM后续观测的影响。
2021-03-13 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Opacity Driven Convection and Variability in Accretion Disks around Supermassive Black Holes
利用三维辐射磁流体动力学模拟方法研究了径向范围为$30\sim 100$引力半径的超大质量黑洞吸积盘的结构。在活动星系核（AGN）的这一地区的典型条件下，Rosseland平均不透明度预计将大于电子散射值。我们表明，铁不透明的颠簸导致磁盘对流不稳定。由于附加的湍流压力支持，对流产生的湍流使盘膨胀，并增强了局部角动量输运。这也会导致磁盘表面密度和加热的强烈波动。随着温度的升高，不透明度下降，对流被抑制。磁盘冷却下来，整个过程再次重复。这导致了在几年的时间尺度上，盘尺度高度和光度变化的强烈振荡超过了$\approx 3-6$的一个因子。由于铁不透明度凸块将移动到不同的位置的磁盘的黑洞具有不同的质量和吸积率，我们认为，这是一个物理机制，可以解释的可变性活动星系核的振幅范围广泛的时间尺度上的几年到几十年。
2020-06-15 astro-ph.HE
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
How to constrain mass and spin of supermassive black holes through their disk emission
研究了Kerr黑洞周围吸积盘辐射的整体性质。使用克尔黑体（KERRBB）的数值模型，我们建立了一个解析近似的磁盘发射功能集中的模式所产生的辐射作为一个功能的黑洞自旋，质量，吸积率和视角。假设有一个几何薄盘限制了我们的分析，系统发射低于~0.3的爱丁顿光度。我们将这个分析模型应用于四个耀变体（其喷流指向我们）在高红移，显示出清晰的磁盘发射的签名。对于它们，我们导出了黑洞质量随自旋的变化。如果这些喷射源是由黑洞旋转提供动力的，它们必须具有高自旋值，进一步限制了它们的质量。
2017-11-27 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
