Evidence for the preferential disruption of moderately massive stars by supermassive black holes
潮汐破裂事件(TDEs)为探测超大质量黑洞(SMBH)周围的恒星星族提供了一个独特的机会。通过结合光变曲线模型与谱线信息和知识的恒星星族在宿主星系,我们能够约束的性质,被破坏的恒星为三个TDE。在我们的样品中的TDE具有UV光谱,并且UV N III与C III线比率的测量使得能够估计这些事件的氮碳丰度比。我们表明,测得的氮线宽度是一致的起源于中央SMBH分散的被破坏的恒星物质。我们发现,这些氮碳丰度比需要中等质量恒星($\gtrsim 1 - 2 M_\odot$)的破坏。我们确定,这些中等质量的中断是过度代表的一个因素,$\gtrsim 10^2$相比,整体恒星星族的后恒星爆发星系主机。这意味着SMBH优先破坏更高质量的恒星,可能是由于核星团中正在进行的头重脚轻的恒星形成,或者是优先将更高质量的恒星运送到它们的潮汐半径的动力学机制。
2022-02-23 astro-ph.GA astro-ph.HE
Frequency and Abundance of Binary sUpermassive bLack holes from Optical Variability Surveys (FABULOVS): Hubble Space Telescope Imaging of Radial-Velocity Selected Binary Candidates
本文利用HST/WFC3 IR成像检验8个径向速度偏移选出的亚秒差距双超大质量黑洞候选体,发现其宿主形态扰动比例与普通类星体无统计差异。
2025-05-16 astro-ph.GA
Discovering new forces with gravitational waves from supermassive black holes
超大质量黑洞双星合并产生的随机引力波背景可被脉冲星定时阵列探测到。虽然这种背景的振幅受到很大的不确定性的影响,但频率依赖性是广义相对论的一个可靠预测。我们表明,新的力量超出了标准模型的影响,可以修改这一预测,并引入独特的功能到频谱形状。特别是,我们考虑的可能性,黑洞在二进制下的一个新的远程力充电,我们发现脉冲星定时阵列能够稳健地检测到这样的力量。超大质量黑洞及其环境可以由于高能粒子的产生或暗区相互作用而获得电荷,这使得光谱形状的测量成为基础物理学的有力测试。
2021-10-19 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
WISDOM project - IV. A molecular gas dynamical measurement of the supermassive black hole mass in NGC 524
利用阿塔卡玛大型毫米/亚毫米波阵列(ALMA)对早型星系NGC 524的中心盘进行了高角分辨率(0.3”或37 pc)的CO(2-1)线辐射观测。这个光盘被证明是动态放松,表现出有序的旋转约一个紧凑的1.3毫米的连续源,我们确定为发射从一个活跃的超大质量黑洞(SMBH)。圆盘中心有一个比SMBH势力范围稍大的孔。观察到的速度场的方位角失真被发现是由于位置角翘曲或径向气流超过内部2.5”。通过对观测值进行正演模拟,我们得到了$4.0^{+3.5}_{-2.0}\times10^8\,\mathrm{M_\odot}$的SMBH质量的估计,其中不确定性在$3σ$水平。的不确定性主要是约束的倾斜度和恒星的质量与光的比率,这个星系,我们的测量是一致的SMBH质量和恒星速度色散之间的既定的相关性。我们的结果大约是以前的恒星动力学测量的一半,但在两者的不确定性范围内是一致的。我们还提出并应用一种新的工具来模拟复杂的分子气体分布。
2019-03-07 astro-ph.GA
The Ashes of Supermassive Stars: Globular Cluster-like Aluminum Enhancement in Little Red Dots
本研究通过SPURS光谱发现小红点气体呈现镁耗尽、铝增丰且金属丰度仅为太阳1%的模式,证明其源于质量至少1万倍太阳的超大质量恒星的热氢燃烧,为球状星团丰度异常及大质量黑洞种子形成提供了线索。
2026-09-10 astro-ph.GA astro-ph.SR
Monte Carlo Method for Calculating Oxygen Abundances and Their Uncertainties from Strong-Line Flux Measurements
我们介绍了开源Python代码pyMCZ,它可以根据标准金属丰度校准品中的强发射线确定氧丰度及其分布,该代码基于Kewley & Dopita(2002)的原始IDL代码以及Kewley & Ellison(2008)的更新,并扩展到包括最近开发的校准品。标准的强线诊断已被用于通过不同的发射线比率来估计星际介质中的氧丰度,在天体物理学的许多领域,包括星系演化和超新星宿主星系的研究。我们介绍了这些方法的Python实现,通过Monte Carlo采样,更好地表征了统计氧丰度置信区域,包括由于观测不确定性传播的影响。这些不确定性很可能主导遥远星系的误差预算,宇宙爆炸的主机。考虑到线通量测量及其不确定性,我们的代码同时产生多达15个金属丰度校准器中的氧丰度的合成分布,以及E(B-V),并估计其中值和68%的置信区域。我们测试我们的代码发射线测量附近的超新星宿主星系(z < 0.15)的样本,并比较我们的金属丰度结果与以前的方法。我们的金属丰度估计与以前的方法是一致的,但产生较小的统计不确定性。没有考虑系统的不确定性。我们提供可视化工具来评估不同校准器中氧丰度的分布,以及每个校准器中估计的氧丰度分布的形状,并开发用于确定适当Monte Carlo样本量的稳健指标。该代码是开放获取和开源的,可以在https://github.com/nyusngroup/pyMCZ(节略)上找到。
2016-05-07 astro-ph.GA astro-ph.IM
Statistical study of uncertainties in the diffusion rate of species on interstellar ice and its impact on chemical model predictions
背景:尘埃表面物质的扩散是确定星际冰化学成分的关键过程。在尘埃表面,吸附的物种从一个势阱扩散到另一个势阱,并与其他吸附的反应物反应,形成简单和复杂的分子。目的:通过考虑吸附态扩散能的不确定性,我们研究了化学程序对模拟物种丰度的影响。我们的目标是通过识别表面物种,因为它们的扩散能的不确定性,导致一个更大的误差,以限制化学代码计算的丰度的不确定性。方法:我们运行各种情况下,在每种情况下,2000至10000模拟和不同的扩散能量的一些或所有表面物种随机。我们计算了皮尔逊相关系数之间的丰度和吸附物种的结合能的扩散比。我们确定了在冰和气相丰度中引入最大不确定性的物种。对于这些物种,我们运行了三组,每组2000次模拟,以量化它们引入的不确定性。结果如下:我们目前的各种分子在气相中的丰度,也在模拟过程中的不同时间间隔的灰尘表面。我们表明,哪些物种产生了很大的不确定性的丰度。我们根据物种在化学网络中传播不确定性的重要性将其分为不同的组。结论:我们发现,CO,H $_2$,O,N和CH $_3$是关键物种的丰度的不确定性,而CH $_2$,HCO,S和O $_2$来其次,其次是NO,HS和CH。我们还表明,通过限制这些物种的结合能的扩散比的不确定性,我们可以消除几乎所有的物种的气相丰度的不确定性。
2018-11-08 astro-ph.EP astro-ph.GA
N-enhancement in GN-z11: First evidence for supermassive stars nucleosynthesis in proto-globular clusters-like conditions at high redshift ?
该研究通过比较GN-z11与银河系球状星团的元素丰度,提出超大质量恒星核合成可解释其氮增强,支持原球状星团起源假说。
2023-04-17 astro-ph.GA
Supermassive black hole mass in the massive elliptical galaxy M87 from integral-field stellar dynamics using OASIS and MUSE with adaptive optics: assessing systematic uncertainties
本研究利用MUSE和OASIS的自适应光学积分场光谱数据,通过Jeans各向异性建模测量M87黑洞质量,发现内部恒星密度分布假设是导致结果差异的主因,并指出先前测量的系统误差被低估。
2023-11-28 astro-ph.GA
CHEERS: The chemical evolution RGS sample
超新星的化学产额和热的星团内介质(ICM)的金属富集还没有得到很好的理解。本文介绍了用XMM-牛顿观测到的44个明亮的局域巨椭圆星系、星系群和星系团的化学富集RGS样品(CHEERS)。利用反射光栅光谱仪(RGS)对大气中O和Fe的丰度进行了测量。深度曝光和样品的大小使我们能够量化的内在散射和系统的不确定性,在丰度使用光谱建模技术。我们报告的氧和铁的丰度与RGS在样品中的所有对象的核心区域测量。我们没有发现一个显着的趋势,O/Fe作为集群温度的函数,但我们确实发现了一个内在的分散在O和Fe丰度从集群集群。O/Fe比值的系统不确定性水平估计约为20- 30%,而O和Fe绝对丰度的系统不确定性在极端情况下可高达50%。我们能够识别和纠正系统的偏差,在氧丰度测定,这是由于光谱模型的不准确性。O/Fe对温度的依赖性的缺乏表明,ICM的富集不依赖于集群的质量,大部分的富集可能发生在ICM形成之前。我们发现,所观察到的分散在O/Fe比是由于组合的内在散射源和系统的光谱拟合的不确定性,我们无法解开。内在散射的天体物理学来源可能是由于活动星系核活动的差异和BCG中正在进行的恒星形成。系统散射是由于空间谱线展宽、吸收柱、多温度结构和热等离子体模型的不确定性造成的。(略)。
2017-07-24 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Supermassive stars as the origin of the multiple populations in globular clusters
球状星团(GC)显示异常的轻元素丰度(HeCNONaMgAl),类似于热氢燃烧的产量,但还没有共识,这些无处不在的多个人口的起源。我们提出了一个模型,其中一个超大质量恒星(SMS,>10^3 Msun)通过GC形成过程中的恒星碰撞形成,并污染了星团内的介质。SMS的增长与风质量损失率找到平衡,使得SMS可以产生加工材料中总GC质量的很大一部分,从而克服困扰其他模型的所谓质量预算问题。由于持续的复兴,SMS作为一个“燃烧带”的热氢燃烧产量与(相对)低的He丰度,与经验的限制。此外,每单位GC质量的处理材料的量与GC质量相关,解决了特定的质量预算问题。我们讨论了这种新的自我充实的情况下的不确定性和测试。
2019-08-06 astro-ph.GA astro-ph.SR
Dynamical evolution of cosmic supermassive binary black holes and their gravitational wave radiation
我们研究了具有真实性质分布的星系中超大质量双黑洞的演化以及来自这些黑洞宇宙布居的引力波辐射。我们将一个全面的治疗的BBH与他们的环境的动力学相互作用,包括星系三轴形状和内部恒星分布的影响,并产生大量的BBH演化轨迹。通过将这些BBH演化轨迹、星系质量函数、星系合并率以及超大质量黑洞与宿主星系的关系结合到我们的模型中,我们得到了幸存BBH、BBH合并率、它们的GW辐射强度以及宇宙BBH人口贡献的随机GW背景(GWB)的统计分布。在邻近星系中心的超大质量黑洞中,约有1%-3%(或10%)是质量比>1/3(或>1/100)的双星。GWB在1/yr频率下的特征应变幅估计为~ $2.0^{+1.4}_{-0.8}\times 10^{-16}$,在不同的BH-宿主星系关系下得到的结果的上界可达$5.4\times 10^{-16}$,有待未来实验的检验(例如,平方公里阵列,FAST,下一代超大型阵列)。GWB谱的翻转频率在~0.25nHz处。还讨论了上述估计的不确定性和检测单个源的前景。宇宙BBH人口的激光干涉仪空间天线(LISA)波段的应用提供了一个下限BBH的探测率LISA,~0.9/年。
2020-07-23 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Inflated Supermassive Stars as Little Red Dots and Progenitors of Supermassive Black Holes
University of California, Berkeley(加州大学伯克利分校)
本研究提出膨胀的超大质量恒星可解释JWST发现的小红点现象,并作为超大质量黑洞的前身,其模型预测与观测相符。
2026-09-22 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
The Millennium Galaxy Catalogue: The $M_{bh}$--$L_{spheroid}$ derived supermassive black hole mass function
利用最近修正的超大质量黑洞质量与宿主椭球体光度之间的经验关系,对千年星系表中的1743个星系进行了超大质量黑洞质量的估算. MGC球状体光度是基于$R^{1/n}$ -凸起加指数圆盘分解。大多数黑洞质量位于$10^6 M_{\odot}$和$2\times10^9 M_{\odot}$的上限之间。使用先前确定的空间密度权重,我们推导出SMBH质量函数,我们适合与Schechter函数。在$10^6< M_{bh}/ M_{\odot} < 10^{10}$上积分黑洞质量函数,得到早型星系的超大质量黑洞质量密度为($3.8 \pm 0.6) \times 10^5 h^{3}_{70} M_{\odot}$ Mpc $^{-3}$,晚型星系的质量密度为($0.96 \pm 0.2) \times10^5 h^{3}_{70} M_{\odot}$ Mpc $^{-3}$.误差估计从Monte Carlo模拟,其中包括在$M_{bh}$ - $L$关系的不确定性,宿主球体的光度和内在的$M_{bh}$ - $L$关系的散射。假设超大质量黑洞是通过重子吸积形成的,我们发现($0.008\pm0.002) h_{70}^{3}$ %)的宇宙重子目前被锁定在超大质量黑洞中。这一结果与我们先前基于$M_{bh}$-$n$(S{é}rsic index)关系的估计一致。
2009-08-14 astro-ph.CO astro-ph.GA
Influence of supermassive primordial black holes on ultraviolet luminosity of high-redshift galaxies
本文通过MCMC分析JWST数据,发现超大质量原初黑洞(SMPBHs)能增强高红移星系紫外光度函数的亮端,从而解释JWST观测到的过量明亮星系。
2025-09-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
Future merger of the Milky Way with the Andromeda galaxy and the fate of their supermassive black holes
我们的银河系和附近的仙女座星系(M31)是本星系群中质量最大的成员,尽管两个星系的相对运动还不确定,但它们似乎是一对结合在一起的星系。多项研究表明,这两个星系将有可能在未来4 $-$ 5 Gyr进行近距离接近。我们使用直接的$N$体模拟来模拟这种相互作用,以揭示银河系-仙女座系统的未来,并首次探索位于其中心的两个超大质量黑洞(SMBH)的命运。我们研究了两个星系的相对运动的不确定性,与它们移动的初始速度和漫射环境的密度有关,如何影响它们合并并形成"Milkomeda“所需时间的估计。在星系合并之后,我们跟随它们的两个SMBH的演化直到它们的紧密配对和融合。根据基准参数集,我们发现银河系和仙女座将在未来4.3 Gyr内最接近,并在10 Gyr的跨度内合并。虽然第一次相遇的时间与其他预测一致,但我们发现合并发生的时间比以前估计的要晚。我们还表明,这两个SMBH将螺旋在Milkomeda的内部区域合并后,在不到16.6百万年。最后,我们评估了由SMBH的螺旋引起的引力波发射,我们讨论了通过下一代引力波探测器在附近的宇宙($z\leq 2$)中的类似SMBH合并的可探测性。
2021-02-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
Nitrogen enhancement of GN-z11 by metal pollution from supermassive stars
The University of Tokyo(东京大学);University of Manchester(曼彻斯特大学);Kobe University(神户大学);Tohoku University of Community Service and Science(东北社区科学大学);University of Cambridge(剑桥大学);Waseda University(早稻田大学);Johns Hopkins University(约翰斯·霍普金斯大学)
通过JWST光谱观测发现高红移矮星系具有高氮氧比,研究通过恒星风污染超大质量恒星(SMS)来解释GN-z11的高氮氧比,模拟显示SMS污染可重现其元素丰度模式。
2026-04-14 astro-ph.GA
Early formation of supermassive black holes from the collapse of strongly self-interacting dark matter
本研究提出强自相互作用暗物质早期引力热坍缩可形成超大质量黑洞种子,发现类卢瑟福截面最佳,并预测小星系中的中等质量黑洞作为观测探针。
2025-01-21 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
The impact of atomic data selection on nebular abundance determinations
在我们测定星云化学丰度时,原子数据是系统不确定性的一个重要来源。然而,我们对这些不确定性没有很好的估计,因为很难评估计算中所涉及的原子数据的准确性。在这里,我们探索这些不确定性的大小,使用52个不同的跃迁概率和碰撞强度,以及它们所有可能的组合,计算的物理条件和总丰度的O,N,S,Ne,Cl和Ar的行星状星云和H II区域的样本。我们发现,原子数据的变化引入的差异,在推导出的丰度比低至0.1 $-$ 0.2德克斯在低密度,但达到或超过0.6 $-$ 0.8德克斯在密度超过10 $^{4}$ cm $^{-3}$在几个丰度比,如O/H和N/O。从52个数据集中去除引入最大差异的四个数据集,总的不确定性降低,但高密度物体的O/H和N/O值仍然达到四个不确定因子。我们确定的原子数据,介绍了大部分的不确定性,其中涉及用于确定密度的离子,即S $^{+}$,O $^{+}$,氯$^{++}$,和Ar $^{+3}$密度诊断线的跃迁概率,和Ar $^{+3}$的碰撞强度。为了得到更可靠的高密度星云化学丰度值,需要改进这些数据的计算。同时,我们的结果可以用来估计原子数据在星云丰度测定中引入的不确定性。
2017-04-20 astro-ph.GA
Accuracy and precision of industrial stellar abundances
在获取高分辨率恒星光谱以确定恒星的化学丰度方面,已经有了令人难以置信的巨大投资。这些信息对于解释银河系以及其中恒星和行星的形成和演化过程至关重要。我们刚刚进入了一个新时代,在这个新时代中,FGK型恒星的化学丰度正在以工业规模生产,其中观测,还原和数据分析由机器自动执行。在这里,我们回顾了最新的人类努力,以评估这种工业丰度的准确性和精度,提供的步骤和不确定性与确定恒星丰度的过程中的见解。要做到这一点,我们强调的频谱分析过程中的关键问题,以确定丰度,特别努力解开不确定性的来源。我们还提供了当前和即将进行的光谱调查的描述,重点是他们报告的丰度和不确定性。这使我们能够确定哪些元素和谱线是最好的,为什么。最后,我们简要地选择了社区旨在回答的主要科学问题。
2018-11-20 astro-ph.GA astro-ph.SR
Optimal Integrated Abundances for Chemical Tagging of Extragalactic Globular Clusters
高分辨率积分光(IL)光谱学提供了无法分辨恒星的遥远球状星团的详细丰度。与其他系统的粗略比较(例如化学标记)需要了解星团之间可能发生的系统偏移,例如由于基础恒星星族的不确定性而产生的偏移。本文分析了银河系球状星团47 Tuc、M3、M13、NGC 7006和M15的高分辨率IL光谱,以(1)量化Fe、Ca、Ti、Ni、Ba和Eu的潜在系统不确定性,(2)确定最稳定的丰度比,这将有助于未来对未解决目标的分析。当恒星星族被很好地模拟时,仅根据对大气参数的敏感性,不确定性约为0.1-0.2 dex;在最坏的情况下,不确定性可上升到0.2-0.4 dex。[Ca I/Fe I]比值被确定为最佳综合[alpha/Fe]指标(偏移<0.1 dex),而[Ni I/Fe I]也非常稳定,在<0.1 dex范围内。的[Ba II/Eu II]的比例也是稳定的,当底层的人口是很好的建模,也可能是有用的化学标记。
2014-07-15 astro-ph.GA astro-ph.SR
Evidence for Supermassive Black Hole Binaries
University of Hertfordshire(赫特福德大学);Stanford University(斯坦福大学);Princeton University(普林斯顿大学);University of Cambridge(剑桥大学);University of Zurich(苏黎世大学);University of Birmingham(伯明翰大学);University of Warwick(华威大学);University of Maryland, College Park(马里兰大学帕克分校);Joint Space-Science Institute (JSI)(联合空间科学研究所)
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
Role of primordial black holes in the direct collapse scenario of supermassive black hole formation at high redshifts
在本文中,我们探讨了吸积原始黑洞作为加热源的塌缩气体的背景下,直接塌缩黑洞的情况下形成的超大质量黑洞(SMBHs)在高红移,$z\sim 6-7$。直接坍塌模型工作的基本要求之一是使下落气体的温度保持在$\approx 10^4$ K。我们表明,即使在现有的丰度限制下,原始的黑洞的质量$\gtrsim 10^{-2} \ {\rm M}_\odot$,可以加热塌陷气体的程度,${\rm H}_2$的形成被抑制。塌缩气体可以将其温度保持在$10^4$ K,直到气体达到临界密度$n_{crit} \approx 10^3$ cm $^{-3}$,在该临界密度下,${\rm H}_2$的旋转振动态接近局部热力学平衡,并且${\rm H}_2$冷却变得无效。在没有${\rm H}_2$冷却的情况下,塌陷气体的温度保持在$\approx 10^4$ K,即使它进一步塌陷。我们讨论的情况下,随后的角动量去除和路线,找到通过超大质量恒星或超大质量磁盘崩溃。
2018-07-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
Black Hole and Galaxy Coevolution from Continuity Equation and Abundance Matching
[摘要]本文采用基于连续性方程和丰度匹配技术的统计方法,研究了宇宙历史中星系和超大质量黑洞的共同演化。具体地说,我们给出了无源项的连续性方程的解析解,从活动星系核的光度函数重建了超大质量黑洞(BH)的质量函数。这种方法包括物理动机AGN光变曲线测试独立的数据集,描述了爱丁顿比和辐射效率的演变,从细长到薄盘条件。我们很好地再现BH质量函数的本地估计,AGN占空比作为质量和红移的函数,随着爱丁顿比函数和给定恒星质量的星系的分数托管AGN与给定的爱丁顿比。我们利用同样的方法来重建观测到的恒星质量函数在不同的红移从紫外和远红外光度函数与恒星形成的星系。这些结果表明,恒星和黑洞在星系中的聚集是通过原位过程发生的,至少在恒星质量< 3 × 10 ^11 M_sun和黑洞质量<10 ^9 M_sun的情况下,干合并的作用是微不足道的,在这种情况下,统计数据更安全,受系统误差的影响更小。此外,我们开发了一种改进的丰度匹配技术,链接的恒星和BH的星系的引力占主导地位的暗物质成分的内容。由此产生的关系构成了星系演化模型的测试平台,突出了恒星和活动星系核反馈在恒星形成过程中的互补作用。最后,黑洞和星系的成团性质与目前的观测结果完全一致,从而进一步验证了我们从连续性方程得到的结果。
2015-07-27 astro-ph.CO astro-ph.GA
Gaia FGK Benchmark stars: Opening the black box of stellar element abundance determination
盖亚和它的补充光谱调查相结合,将产生银河系中恒星运动学和化学信息的最全面的数据库。盖亚FGK基准星在这方面发挥着核心作用,因为它们是各种调查的大气参数和化学丰度的校准支柱。基准星的光谱分析是通过不同方法的组合进行的,每种方法固有的系统不确定性都会影响结果。在本文中,我们探讨了这些系统的不确定性。我们用六种不同的方法测定了四颗基准星的Ca,Cr,Mn和Co的线丰度。我们以系统的方式改变了不同代码的默认输入参数,并在某些情况下发现结果之间存在显着差异。由于对许多默认参数的正确值没有达成共识,我们敦促社区对标准输入参数进行讨论,这些参数可以减轻通过不同方法获得的丰度差异。在这项工作中,我们提供了定量估计元素丰度的不确定性,由于不同的技术假设在光谱建模的效果。
2016-12-15 astro-ph.GA astro-ph.SR
X-ray constraints on the local supermassive black hole occupation fraction
不同的种子形成机制是印在部分矮星系目前包含一个中央超大质量黑洞。通过Pop III残留物播种,预计将产生比直接气体塌陷前体更高的占用率。钱德拉对附近早型星系的观测可以直接探测到甚至是低水平的超大质量黑洞活动,而活动部分立即提供了一个确定的占领部分的下限。在这里,我们使用的体积有限的AMUSE调查的~200光学选择的早期类型的星系的特征,同时,第一次,占用分数和缩放的核X射线光度与恒星质量,占内在散射,测量不确定性,和X射线限制。对于log(M_star/M_sun)<10的早型星系,我们得到了占据率的下限>20%(95%置信度),但不能排除完全占据。log(L_X)对log(M_star)的优选依赖性具有约0.7-0.8的斜率,与先前从AMUSE数据集识别的“缩小”趋势一致,并且在约2 σ处不赞成均匀的爱丁顿效率。我们提供了未来的精度,这些参数可能会与更大或更敏感的样品进行细化的指导方针。
2014-10-23 astro-ph.CO astro-ph.GA
Sub-Eddington accreting supermassive primordial black holes explain Little Red Dots
本文提出LRDs可能由极早期形成的SMPBHs经亚爱丁顿吸积演化而来,并基于COSMOS-Web的434个LRDs验证该解释,说明其可在更高红移产生更多此类天体。
2024-10-28 astro-ph.CO astro-ph.GA
BASS. XXXVI. Constraining the Local Supermassive Black Hole - Halo Connection with BASS DR2 AGN
利用Swift/BAT活动星系核光谱巡天(BASS DR 2)的活动星系核(AGN)的聚类统计和光度函数,研究了局域宇宙中超大质量黑洞(SMBH)与其宿主暗物质晕之间的联系.通过正演模拟活动星系核活动到快照晕目录从N体模拟,我们测试的情况下,SMBH质量相关的暗物质(子)晕质量固定的恒星质量。我们比较这一模型缺乏这种相关性,恒星质量单独决定SMBH质量。我们发现,虽然这两个简单的模型能够在很大程度上再现的丰度和整体集群的活动星系核,黑洞质量与晕质量密切相关的模型是首选的数据由$1.8σ$。当包括一个独立的测量黑洞质量晕质量相关性,这个模型是首选的$4.6σ$。我们发现,与黑洞质量的聚类趋势可以进一步打破两种情况之间的退化,我们的首选模型再现测量的聚类差异1晕尺度之间的大,小黑洞质量。这些结果表明,晕结合能与超大质量黑洞的生长有着根本的联系。
2022-10-14 astro-ph.GA astro-ph.HE
Discovery and Characterization of Galactic-scale Dual Supermassive Black Holes Across Cosmic Time
本文探讨了利用Roman的高纬度广域巡天在宇宙各时期发现并表征星系尺度双超大质量黑洞对,以理解SMBH形成和AGN燃料补给的科学机遇与技术要求。
2023-06-27 astro-ph.CO astro-ph.GA
Galactic Archaeology with [Mg/Mn] versus [Al/Fe] abundance ratios -- Uncertainties and caveats
本研究通过化学演化模型分析核合成产额不确定性对[Mg/Mn]-[Al/Fe]丰度比图的影响,发现产额误差会导致该图的恒星形成历史诊断结果不可靠,需未来恒星计算降低元素核合成不确定性以提升其应用价值。
2023-10-06 astro-ph.GA
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 Primordial Black Holes from a Catalyzed Dark Phase Transition for Little Red Dots
Beihang University(北京航空航天大学);Peking University(北京大学);Boston University(波士顿大学);Harvard University(哈佛大学)
本文提出通过催化暗相变产生超大质量原初黑洞,解释小红点的形成,避免了传统相变模型的矛盾,并预测了低频引力波背景。
2026-04-01 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
WISDOM Project - III: Molecular gas measurement of the supermassive black hole mass in the barred lenticular galaxy NGC4429
作为暗天体质量毫米波干涉测量(WISDOM)项目的一部分,我们提出了对附近快速旋转的早型星系NGC 4429中的超大质量黑洞(SMBH)质量的估计。这一估计是基于阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)第2周期对12 CO(3-2)发射线的观测,线性分辨率约为13 pc(0“18x 0“14)。NGC 4429有一个松散的,絮状的分子气体核盘,在小半径处被截断,可能是由于气体稳定性和潮汐剪切的综合影响。温暖/致密的12 CO(3-2)气体被限制在这个圆盘的内部,可能是因为气体在更大的半径下变得更稳定,阻止了恒星的形成。气体盘具有2.2 $^{+0.68}_{-0.65}$ km/s的低速色散。尽管内部截断的气体盘,我们能够模拟气体的运动学和估计的质量(1.5 $\pm0.1^{+0.15}_{-0.35}$)$\times$ 10 $^8$ Msun的SMBH在NGC 4429(其中引用的不确定性反映了随机和系统的不确定性,分别),与以前的上限设置使用电离气体运动学。我们证实,V-波段的质光比的变化约30%的内部400 pc的NGC 4429,如其他作者建议。这SMBH质量测量的基础上分子气体运动学,在文献中提出的第六,再次证明了ALMA的力量,以约束SMBH质量。
2017-10-04 astro-ph.GA
Systematic Redshift of the Fe III UV Lines in Quasars. Measuring Supermassive Black Hole Masses under the Gravitational Redshift Hypothesis
我们发现类星体的Fe Ⅲ $λλ$ 2039-2113光谱特征在中心超大质量黑洞引起的引力红移假设下出现了系统的红移。我们的分析27个复合光谱从BOSS调查表明,红移和加宽的线在Fe III $λλ$ 2039-2113混合大致遵循预期的相关性在弱极限的史瓦西几何维里化运动学。假设Fe III的紫外红移提供了一个测量$M_{BH}\over R$(${Δλ\over λ}\simeq{3\over2}{G\over c^2} {M_{BH}\over R}$),并使用不同的估计发射区域的大小,$R$(无论是从引力微透镜,混响映射或从缩放的大小与内在类星体的光度),我们得到的质量与以前的质量估计的维里定理的基础上的不确定性内一致的10个对象。为了确认测量到的红移的引力来源,需要对样本中Fe III $λλ$ 2039-2113发射区的大小进行混响映射估计。同时,我们提出了一个尝试性的黑洞质量标度关系的基础上的Fe III $λλ$ 2039-2113红移有用的测量黑洞质量的一个单独的对象从一个单一的光谱。
2018-07-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
Early Supermassive Black Holes and Little Red Dots Require Free-Fall Growth
Department of Astronomy, University of Texas, Austin(德克萨斯大学奥斯汀分校天文学系);Cosmic Frontier Center, The University of Texas, Austin(德克萨斯大学奥斯汀分校宇宙前沿中心);Weinberg Institute for Theoretical Physics, University of Texas, Austin(德克萨斯大学奥斯汀分校温伯格理论物理研究所)
该研究针对JWST观测到的早期超大质量黑洞与小红点的快速增长问题,提出冷模式吸积是必要条件,可自然解释二者的质量与数密度,完善了早期宇宙结构形成理论。
2026-09-02 astro-ph.CO astro-ph.GA
Constraints on galileons from the positions of supermassive black holes
伽利略子是服从伽利略子对称性$φ\to φ+ b + c_μx^μ$的标量场理论,如果它们的动力学项具有反符号,则能够自加速。这些理论违反了强等效原理,使得黑洞(BH)不耦合到伽利略场,而非相对论性物体则经历相对于重力具有$ΔG / G_{\rm N}$强度的第五种力。对于在伽利略场中下降梯度的星系,这导致星系中心与其宿主超大质量BH之间的偏移。我们通过一套约束N体模拟(我们称之为CSiBORG)重建了局部引力场和伽利略场,并在星系的基础上为这些偏移量开发了一个基于蒙特卡罗的前向模型。使用从文献中测量的光学中心和活动星系核的1916个星系之间的偏移,传播的不确定性的输入量和边缘化的经验噪声模型描述天体物理和观测噪声,我们约束的Galileon耦合$ΔG / G_{\rm N} < 0.16$在$1σ$置信度的Galileons交叉尺度$r_{\rm C} \gtrsim H_0^{-1}$。
2021-01-15 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Concurrent formation of supermassive stars and globular clusters: implications for early self-enrichment
我们提出了一个球状星团(GCs)和超大质量恒星(SMSs,$>10^3\,{\rm M}_\odot$)同时形成的模型,以解决GCs中HeCNONaMgAl丰度异常的起源。GC形成于会聚的气流中,并积累低角动量气体,这些气体吸积在原恒星上。这导致了星系团的绝热收缩和恒星碰撞率的增加。如果星系团在两体弛豫停止收缩之前达到足够高的密度,那么SMS可以通过失控碰撞形成。如果恒星的数量$\gtrsim10^6$和气体吸积率$\gtrsim10^5\,{\rm M}_\odot$ /Myr满足这个条件,这让人想起在高气体密度环境中形成的GC,例如-但不限于-早期宇宙。强烈的SMS风与流入的原始气体混合,使得原恒星吸积SMS的稀释热氢燃烧产率。由于连续再生,SMS释放的加工材料的量可以比其最大质量高一个数量级。这种热氢燃烧产物的“走廊带”生产为困扰其他方案的质量预算问题提供了解决方案。此外,释放的物质中氦含量较低,其他热氢燃烧产物相对丰富,与今天GC的丰度一致。最后,我们发现一个超线性标度之间的处理材料的量和集群质量,提供了一个解释所观察到的增加的部分处理材料与GC质量。我们讨论了这个新的GC富集方案的公开问题,并提出了观测测试。
2018-04-24 astro-ph.GA astro-ph.SR
Supermassive Star Formation via Super Competitive Accretion in Slightly Metal-enriched Clouds
质量为$\gtrsim 10^{5}~M_{\odot}$的直接坍缩黑洞(DCBH)的形成是研究高红移超大质量黑洞起源的一个有希望的方案。通常认为,DCBH只能在原始气体中形成,因为金属富集增强了冷却能力,并导致破碎成更小的碎片。然而,在这样的环境中实际发生了什么,还没有详细探讨。在这里,我们研究的金属富集的云的影响,进行流体动力学模拟,以遵循云的演变情况下,不同程度的金属富集$Z/Z_{\odot}=10^{-6}-10^{-3}$。在$Z/Z_{\odot}=10^{-6}$以下,金属丰度没有影响,超大质量恒星与少量低质量恒星一起形成。随着金属丰度$Z/Z_{\odot} \gtrsim 5 \times 10^{-6}$的增加,虽然尘埃冷却确实促进了云核的碎裂,并产生了大约几千颗低质量恒星,但吸积流优先将气体输送到中心的大质量恒星,这些恒星就像原始的情况一样变得超大质量。我们把这种形成模式称为{ \it超级竞争吸积},其中只有中心的几颗恒星变得超大质量,而大量的其他恒星都在争夺气体储存。一旦金属丰度超过$10^{-3}~Z_{\odot}$,并且金属线冷却开始起作用,中心恒星就不能由于降低的吸积速率而变得超大质量。通过超竞争吸积形成超大质量恒星为种子黑洞开辟了一个新的窗口,放宽了对金属丰度的要求,提高了种子黑洞的丰度。
2020-01-17 astro-ph.GA astro-ph.SR
Probing the Merger Rates of Supermassive Black Holes and Galaxies with Gravitational Waves
本研究提出结合LISA模拟探测与PTA约束的框架,推断星系与超大质量黑洞并合率,发现事件数量与延迟时间对约束至关重要,长延迟使吸积主导高红移质量增长。
2025-08-01 astro-ph.GA
Concordance between observations and simulations in the evolution of the mass relation between supermassive black holes and their host galaxies
我们在$0.2<z<1.7$使用匹配良好的观测和多个最先进的模拟(例如,Massive Black II、Horizon-AGN、Illustris、TNG和半解析模型)。观测样本由646个均匀选择的SDSS类星体($0.2 < z < 0.8$)和32个宽线活动星系核(AGN; $1.2<z<1.7$)组成,前者由超级超级凸轮(HSC)成像,后者由哈勃太空望远镜(HST)成像。我们首先将现实的观测不确定性添加到模拟数据中,然后以与观测相同的方式构建模拟样本。在整个红移范围内,我们的分析表明,所有的模拟预测的内在散射的标度关系的水平相媲美的观察似乎同意分散的本地关系。在平均关系方面,Horizon-AGN和TNG在低和高红移(分别为$z\sim$ 0.2和1.5)下与观测结果最接近,而其他模拟在不确定性范围内显示出细微的差异。为了深入了解所涉及的物理学,在SAM中看到的标度关系的分散性在采用考虑活动星系核外流几何形状的新反馈模型后减少了两倍,并且更接近观测结果。在我们的分析中,色散与红移的一致性支持了模拟中类星体和无线电模式反馈处方的重要性。最后,我们强调提高灵敏度的重要性(例如,使用詹姆斯韦伯太空望远镜),从而推动更低的质量和最小化由于选择效应造成的偏差。
2022-07-21 astro-ph.GA
The Galactic Center: An Improved Astrometric Reference Frame for Stellar Orbits around the Supermassive Black Hole
对银河系中心超大质量黑洞周围短周期轨道上恒星的精确测量,现在正被用来限制广义相对论效应,如引力红移和近点岁差。测量轨道中最大的系统不确定性之一是天体测量参考系中的误差,该参考系来自与SiO脉泽相关的七颗红外明亮恒星,这些恒星在Sgr A* 静止系中测量时具有极其精确的无线电位置。我们改进了银心14“以内的天体测量参考系,在位置上提高了2.5倍,在自行上提高了5倍。在新的参考系中,Sgr A* 定位在0.645 mas的位置内,自行为0.03 mas/yr。我们已经删除了大量的旋转(每十年2.25度),这是目前在以前的不太准确的参考系用于测量恒星轨道的领域。随着我们改进方法和对脉泽的持续监测,我们预测,在未来5年内,广义相对论预言的轨道岁差将成为可探测的。
2019-01-24 astro-ph.GA
Constraints on individual supermassive binary black holes using observations of PSR J1909-3744
利用Parkes射电望远镜对脉冲星PSR J 1909 $-$ 3744的长期定时观测,对几个超大质量双星黑洞候选者(NGC 5548,Mrk 231,OJ 287,PG 1302-102,NGC 4151,Ark 120和3C 66 B)的引力波进行了搜寻.我们限制了这些SMBBH候选者的啁啾质量,发现NGC 5548和3C 66 B的啁啾质量分别小于$2.4 \times 10^9\,\rm M_{\odot}$和$2.5 \times 10^9\,\rm M_{\odot}$(95%置信度)。我们的上限仍然是3至370倍以上的可能啁啾质量为这些候选人估计从其他方法。这里处理的观测提供了GW应变幅度的上限,该上限比第一次Parkes脉冲星定时阵列数据发布的结果提高了2到7倍。我们研究如何信息的轨道参数可以帮助提高搜索灵敏度为个人SMBBH系统。最后,我们表明,这些限制是不敏感的太阳系星历模型中的不确定性。
2020-01-13 astro-ph.GA astro-ph.IM
ALMA CO(2-1) Gas Dynamics in NGC 315: A Multi-Method Benchmark for Supermassive Black Hole Mass Measurement
University of Michigan(密歇根大学);Brigham Young University(杨百翰大学);University of Science, VNU-HCM(越南国立大学胡志明市分校科学大学);Viet Nam National University Ho Chi Minh City(越南国立大学胡志明市);University of Vienna(维也纳大学)
本研究以ALMA观测NGC 315的CO(2-1)气体数据,用多种动力学建模方法测其超大质量黑洞质量,发现气体与恒星动力学测量存在32%偏差,该星系可作为黑洞质量测量方法的基准。
2026-09-01 astro-ph.GA
How Many Elements Matter?
一些对恒星多元素丰度分布的研究表明,至少有5-7个有效维度,但其他研究表明,许多元素丰度可以单独从[Fe/H]和[Mg/Fe](或[Fe/H]和年龄)进行高精度预测。我们证明了这两个命题可以是,而且是,同时为真。我们采用了一种机器学习技术,称为归一化流重建银河系盘星的概率分布在空间的15个元素丰度测量的APOGEE。Teff和log g的条件最大限度地减少了差异系统学。在进一步调节[Fe/H]和[Mg/Fe]后,大多数丰度的剩余散射为$σ_{[X/{\rm H}]} \lesssim 0.02$ dex,与APOGEE报告的$\sim$ 0.01-0.015 dex的统计不确定性和0.01-0.02 dex的固有散射一致。尽管小的分散,剩余丰度显示元素之间的明确的相关性,我们发现是太大的测量不确定性或有限的采样噪声来解释。我们必须以至少七个要素为条件,将相关性降低到与观测不确定性一致的水平。我们的研究结果表明,交叉元素的相关性是一个更敏感的探头隐藏的结构比分散,它们可以精确地测量在一个大的样本,即使逐星测量噪声是可比的内在散射。我们的结论是,许多元素有一个独立的故事告诉,即使是“平凡”的磁盘明星和核心坍缩和Ia型超新星产生的元素。学习这些经验的唯一方法是直接测量丰度,而不仅仅是推断它们。
2022-02-01 astro-ph.GA astro-ph.SR
The mass relations between supermassive black holes and their host galaxies at 1<z<2 with HST-WFC3
超大质量黑洞的质量与其宿主星系的性质之间的相关性(例如,恒星总质量(M*)、光度(Lhost))表明了进化上的联系。一个强有力的测试的协同演化的情况下,测量的关系MBH-Lhost和MBH-M* 在高红移和比较本地估计。为此,我们利用WFC-3对32个1.2<z<1.7的X射线选择宽线活动星系核进行了HST成像。通过应用最先进的工具来分解HST图像,包括可用的ACS数据,我们通过2D模型拟合测量了宿主星系的光度和恒星质量以及其他属性。黑洞的质量是用宽的Halpha线确定的,它是用斯巴鲁/FMOS在近红外线上探测到的,这可能会使使用其他指标的系统影响最小化。我们发现,在z~1.5处观测到的MBH与总M* 的比值是局域宇宙的2.7倍,而两个时期之间的散射是等效的。当考虑选择效应及其不确定性时,非演化质量比与2-3 sigma置信水平下的数据一致。MBH-Lhost之间的关系描绘了类似的画面。因此,我们的研究结果无法区分SMBH及其总M* 和Lhost是否同步进行,或者前者的增长是否有点超过后者,考虑到不确定性。基于对膨胀与总质量分数的统计估计,MBH/M* 比从局部值偏移约7倍,这即使考虑到选择效应也是显著的。两者合计,这些观察结果是一致的,在这种情况下,恒星质量随后转移从角动量支持的组成部分的星系的压力支持一个通过长期的过程或轻微的合并速度比质量吸积到SMBH。
2019-11-21 astro-ph.GA
Hydrodynamic simulations of the Disc of Gas Around Supermassive black holes (HDGAS) -II; The transition from neutral atomic to molecular gas phases
本研究利用HDGAS流体动力学模拟,分析了AGN反馈对星系核周盘内原子气体向分子气体转化的影响,发现CI/CO强度比是气体相态转变的可靠指标,并揭示了AGN反馈在黑洞附近引发的低原子丰度及“CO-dark”区域现象。
2025-04-02 astro-ph.GA
Deep learning of multi-element abundances from high-resolution spectroscopic data
人工神经网络的深度学习越来越受到关注,因为它在数据驱动的天文学方面具有潜力。然而,这种方法通常不提供不确定性,并且不处理训练数据中的不完整性和噪声。在这项工作中,我们使用APOGEE数据设计了一个用于高分辨率光谱分析的神经网络,该数据模仿标准光谱分析的方法:使用全波长范围确定恒星参数,但单个元素丰度使用光谱的审查部分。我们用一个定制的目标函数来训练这个网络,该目标函数处理不完整和有噪声的训练数据,并应用辍学变分推理来推导我们预测的不确定性。我们确定的参数和丰度为18个单独的元素在$\approx 0.03$ dex水平,即使在低信噪比。我们证明了我们的方法返回的不确定性是对精度的现实估计,当遇到训练集之外的输入或输出时,它们会自动爆炸,从而保护用户免受不必要的外推。通过使用标准的深度学习工具进行GPU加速,我们的方法非常快,允许在单个低成本GPU上在10分钟内分析整个$\approx250,000$光谱的APOGEE数据集。我们发布了整个APOGEE DR 14数据集的恒星参数和18个具有相关不确定性的单个元素丰度。与此同时,我们发布了astroNN,这是一个经过良好测试的开源Python软件包,它是为这项工作开发的,但它也被设计为天文学深度学习的通用软件包。astroNN可在https://github.com/henrysky/astroNN上获得http://astroNN.…
2019-01-09 astro-ph.GA astro-ph.IM
The neutral gas phase nearest to supermassive black holes
本研究针对活动星系核宽线区研究多聚焦电离气相的现状,利用增强化学过程的CLOUDY代码模拟无尘埃宽线区,发现质量占主体的中性气相BLR0可通过其红外/亚毫米谱线探测超大质量黑洞附近气体动力学,甚至助力广义相对论检验。
2024-08-12 astro-ph.GA
Differential Interferometric Signatures of Close Binaries of Supermassive Black Holes in Active Galactic Nuclei: II. Merged Broad Line Regions
不同阶段的超大质量黑洞对是在星系形成和演化的等级框架下星系合并的自然结果。然而,在观测中具有亚秒差距的SMBH的近距离双星(CB-SMBH)的识别仍然是难以捉摸的。最近,通过光谱天体测量(SA),超大望远镜干涉仪上的重力/重力+实现了前所未有的空间分辨率,为解决CB-SMBH提供了新的机会。具有两个独立宽线区(BLR)的CB-SMBH的微分相位曲线被发现具有与单个BLR \citep{songsheng2019}不同的特征结构。一旦CB-SMBH演化到BLR合并形成环双星BLR的阶段,它将有望在不久的将来被脉冲星定时阵列(PTA)作为纳赫兹引力波源解决。在这项工作中,我们使用一个参数化模型的circumbinary BLR计算线轮廓和微分相位曲线SA观测。我们发现,这两个配置文件和相位曲线表现出不对称性所造成的多普勒增强效应的吸积盘周围的个别黑洞,这取决于轨道参数的二进制和几何形状的BLR。我们还使用该模型生成模拟SA数据,然后通过拟合模拟数据来恢复轨道参数。参数间的退化对参数的不确定性有很大影响,但可以通过多历元SA观测和混响映射的联合分析来缓解。
2023-02-16 astro-ph.GA
Lower AGN Abundance in Galaxy Clusters at z < 0.5
星系团中的大多数星系中心都有超大质量黑洞,这些超大质量黑洞中的一小部分表现出强烈的活动。这些活动星系核(AGN)是研究星系演化、星系团内介质和星系团尺度反馈的环境依赖性的重要探针。我们研究了来自ROSAT的最大的X射线选择星系团样本之一及其周围z < 0.5的区域的活动星系核分数。我们发现星系团中活动星系核的平均分数为(2.37 ± 0.39)%,而磁场中活动星系核的平均分数为(5.12 ± 0.16)%。将星系团划分为5个红移区间(0.0 ~ 0.5),在每个红移区间内,我们测量了星系团中较低的活动星系核的分数,发现红移小于z < 0.5的星系团和场星系的分数都有所增加,这清楚地表明了环境和红移的依赖性。我们进一步将集群分为低质量和高质量的对象使用质量切割在log(M500/Msun)= 13.5,发现可比较的AGN分数为两个分类,而一个显着更高的AGN分数在现场。我们还测量了所有红移箱的活动星系核分数随团心距离的增加,进一步证实了活动星系核活动的环境依赖性。此外,在不同的红移仓中,活动星系核分数与SDSS-R绝对星等之间没有明显的变化趋势。我们的结论是,较低的AGN部分在集群相对字段表明,因素,如效率低下的星系合并和冲压压力剥离造成赤字的冷气可在高密度区域燃料的中央超大质量黑洞。相对于高红移的星系团和星系场,目前宇宙中的星系团和星系场已经失去了更多的气体,导致了今天观测到的活动…
2020-01-01 astro-ph.GA