反冲几何决定超大质量黑洞合并残骸的电磁 counterpart

星系核中膨胀的超大质量黑洞与恒星的相互作用

Interaction of Recoiling Supermassive Black Holes with Stars in Galactic Nuclei

超大质量黑洞双星是星系频繁合并的产物。SMBHB的合并是一个独特的引力波（GW）辐射源。强GW辐射及其可能的电磁对应物的探测是必不可少的。数值相对论表明，合并后的超大质量黑洞（SMBH）由于各向异性的GW辐射而获得高达4000 km/s的反冲速度。在这里，我们调查的动力学共同演化和相互作用的反冲SMBHs和他们的银河系恒星环境与100万直接N体模拟，包括恒星潮汐中断反冲SMBHs。我们的研究结果表明，吸积的破坏恒星并没有显着影响SMBH的动力学演化。我们研究了恒星潮汐破裂率作为星系核中振荡SMBHs动力学演化的函数。我们的模拟结果表明，恒星潮汐破裂主要是由未束缚恒星引起的，并且发生在振荡的SMBH通过银河系中心的时候。平均破裂率为~10^{-6} M_（\odot）/年^{-1}，比类似星系核的静止SMBH的破裂率低一个数量级。我们的结果还表明，一个束缚星团是围绕振荡SMBH约0.7%的黑洞质量。此外，我们发现了一个巨大的云的未绑定的恒星振荡SMBH。我们还研究了结果对SMBH质量和星系核密度斜率的依赖性。

引力波事件的残余退行与宿主环境：GWTC-4.0双黑洞并合

Remnant recoil and host environments of GWTC-4.0 binary black-hole mergers

研究双黑洞并合事件的残余是否保留在其诞生环境中，通过引力波参数估计和合成人口模型比较，发现五次事件倾向于动力学形成，残余可能被抛出球状星团，而核球星团仍有可能保留。

发射线作为寻找超大质量黑洞双星和黑洞的工具

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。

自旋对准黑洞双星的剩余质量、自旋和反冲

Remnant mass, spin, and recoil from spin aligned black-hole binaries

我们进行了一组36 nonprecessing黑洞二进制模拟与自旋对齐或counteraligned与轨道角动量，以模拟最终的质量，自旋和反冲的合并黑洞作为一个函数的个人黑洞自旋幅度和质量比的祖先。我们发现，这些配置的最大反冲是$V_{max}=526\pm23\,km/s$，这发生在祖自旋是最大的，质量比是$q_{max}=m_1/m_2=0.623\pm0.038$，较小的黑洞自旋与轨道角动量对齐，和较大的黑洞自旋是反向对齐（$α_1=-α_2=1$）。这个最大反冲比之前的估计大约大了$80\,km/s$，但最重要的是，因为最大值发生在较小的质量比，合并双星反冲比$400\,km/s$快的概率可以和$17\%$一样大，而反冲比$250\, km/s$快的概率可以和$45\%$一样大。我们提供了明确的唯象公式的最终质量，自旋和反冲作为一个函数的个人BH自旋和两个黑洞之间的质量差。在这里，我们包括的条款，通过第四阶的初始自旋和质量差，并找到良好的协议（在百分之几）与独立的结果在文献中。最大辐射能量为$E_{\rm rad}/m\approx11.3\%$，最后自旋为$α_{\rm rem}^{\rm max}\approx0.952$。

类属黑洞双星合并后的剩余质量、自旋和自旋

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。

并合超大质量双黑洞中的吸积、喷流与反冲：LISA的瞬态电磁并合后对应体

Accretion, Jets, and Recoil in a Merging Supermassive Black Hole Binary: A Prompt Electromagnetic Postmerger Counterpart for LISA

该研究通过三维广义相对论磁流体模拟，发现并合超大质量双黑洞的反冲遗骸能产生持续数小时的瞬态电磁辐射，为LISA探测提供并合后对应体。

从黑洞并合信号中提取引力反冲

Extracting the Gravitational Recoil from Black Hole Merger Signals

引力波携带能量、角动量和线动量。在一般的双黑洞合并中，线性动量的损失会给残余的黑洞带来反冲速度，或“反冲”。我们利用引力波形和残余黑洞建模的最新进展，从引力波信号中提取有关反冲的信息。像这样的反冲测量在天体物理学上是有价值的，可以对第二代合并的速度进行独立的限制。此外，我们表明，踢必须考虑到未来的振铃测试的广义相对论与第三代引力波探测器，以避免系统的偏见。我们发现，尽管我们几乎无法获得关于现有引力波事件的信息，但随着探测器的改进，有趣的测量很快就会成为可能。我们表明，一旦LIGO和Virgo达到其设计灵敏度，我们将可靠地提取一般进动二进制的反冲速度-包括所谓的超级反冲，达到5000 km/s。

Adapted gauge to a quasilocal measure of the black holes recoil

We explore different gauge choices in the moving puncture formulation in order to improve the accuracy of a linear momentum measure evaluated on the horizon of the remnant black hole produced by the merger of a binary. In particular, motivated by constant values studies, we design a gauge via a variable shift parameter $mη(\vec{r}(t))$ such that it takes a low asymptotic (and at the orbiting punctures) value, while about the standard value of 2 at the final hole horizon. This choice then follows the remnant black hole as it moves due to its net recoil velocity. We find that this choice keeps t…

候选反冲超大质量黑洞的XMM-牛顿谱：难以捉摸的倒P-Cygni轮廓

The XMM-Newton spectrum of a candidate recoiling supermassive black hole: an elusive inverted P-Cygni profile

我们提出了一个详细的光谱分析新的XMM牛顿数据的源CXOC J100043.1+020637，也被称为CID-42，在COSMOS调查中检测到z = 0.359。以前的工作表明CID-42是一个候选反冲超大质量黑洞，在~6 keV（静止）的X射线光谱中也显示出倒置的P-Cygni轮廓，具有铁发射线和红移吸收线（在以前的XMM-牛顿和钱德拉观测中在3 σ处检测到）。对吸收线的详细分析表明，存在着高速流入黑洞的电离物质。在新的长XMM-牛顿观测中，虽然整体光谱形状保持不变，但连续2-10 keV通量相对于先前观测减少了约20%，并且未检测到吸收线。吸收线强度的上限为EW<162 keV。广泛的蒙特卡罗模拟表明，未检测到的线完全是由于流入的材料的性质的变化，在协议的瞬态性质，这些功能，以及该线的强度低于先前测量的概率为98.8%。在CID-42作为反冲SMBH的情况下，吸收线可以解释为由于密度可变的气体流入并位于SMBH附近并与之反冲。

近距超大质量双黑洞与快速反冲黑洞的大规模系统搜寻——IV. 紫外光谱学

A Large Systematic Search for Close Supermassive Binary and Rapidly Recoiling Black Holes -- IV. Ultraviolet spectroscopy

本研究利用哈勃空间望远镜的紫外观测及地面光学光谱，通过对比宽紫外与光学发射线轮廓，对13个红移z<0.7的超大质量双黑洞候选体进行鉴别，最终给出不同候选体的假说支持程度分类。

GWTC目录中双黑洞并合的反冲：对保留和层级并合的影响

Recoil kicks from binary black hole mergers in GWTC catalogs: implications for retention and hierarchical mergers

利用GWTC目录数据推断双黑洞并合的反冲速度，发现典型保留概率在星团和星系中差异显著，并指出保留不足以决定层级并合效率。

两个黑洞的故事：反冲踢的多频段引力波测量

A Tale of Two Black Holes: Multiband Gravitational-Wave Measurement of Recoil Kicks

本文提出利用LISA、现有地基探测器与第三代探测器构成的多频段引力波网络，在GW190521构型下以几十km/s精度测量黑洞反冲踢。

多信使约束超大质量暗星及其黑洞残骸

Multimessenger Constraints on Supermassive Dark Stars and Their Black Hole Remnants

研究通过多信使方法约束超大质量暗星及其黑洞残骸，揭示暗物质在早期大质量结构形成中的作用。

核星团中失控并合与吸积产生的超大质量黑洞

Supermassive black holes from runaway mergers and accretion in nuclear star clusters

本研究揭示致密气体主导核星团中，恒星质量黑洞遗迹沉至核心，经反复并合与爱丁顿极限吸积快速形成超大质量黑洞，且高红移极端质量比旋近引力波是该场景的独特标识。

合并星系中由超大质量黑洞引起的增强的偏离中心的恒星潮汐破裂

Enhanced off-center stellar tidal disruptions by supermassive black holes in merging galaxies

偏心恒星潮汐破裂耀斑被认为是探测各向异性引力波辐射导致的超大质量黑洞反冲出星系中心的有力工具。然而，离中心的潮汐耀斑也可以由合并星系中的SMBH产生。在本文中，我们计算了两个合并星系中的双SMBH在SMBH成为自引力束缚之前的潮汐耀斑率。我们采用了一个分析模型来计算两个SMBHs的潮汐损失锥喂养率，考虑到两体松弛的恒星，潮汐扰动的同伴星系，和混乱的恒星轨道在三轴引力势。结果表明，对于质量为10 ^7 M_ \sun的典型SMBH，亏损锥的馈送率在合并后可提高到10^{-2} yr^{-1}，比孤立星系中单个SMBH的馈送率高出两个数量级，比反冲SMBH的馈送率高出四个数量级.这种增强主要是由于伴星系的潮汐扰动。我们认为，偏离中心的潮汐耀斑被淹没的合并星系，使识别反冲SMBHs的挑战。基于计算的速率，我们估计的相对贡献的潮汐耀斑事件的单，二进制，和双SMBH系统在宇宙时间。我们的计算表明，合并星系中的非束缚SMBH的偏心潮汐破裂耀斑贡献的一小部分可比的孤立星系中的单个SMBH。我们的结论是，偏离中心的潮汐中断的合并历史的星系和SMBHs的强大的示踪剂。

吸积排列黑洞双星的引力反冲

Gravitational Recoil From Accretion-Aligned Black-Hole Binaries

通过研究一组48个等质量自旋黑洞双星的新模拟，我们探索了新发现的“hangup-kick”效应，它极大地放大了部分自旋-轨道-角动量排列的组态的反冲。我们提出了一个现象学模型的反冲，考虑到这种新的效果，然后使用这个模型，结合统计分布的自旋幅度和方向，吸积模拟的基础上，找到观察反冲的概率几千公里/秒。此外，我们提供了所有48种配置的初始参数，偏心率，辐射线动量和角动量，进动率和剩余质量，自旋和反冲。我们的研究结果表明，调查探索特殊的（红移或蓝移）差分视线速度应观察至少一个案件超过2000公里/秒的四千合并星系。一个黑洞残骸受到超过大椭圆星系~2000 km/s逃逸速度的总反冲的可能性要大10倍。对于逃逸速度为1000 km/s的星系，反冲超过逃逸速度的概率迅速上升到5%，而对于逃逸速度为500 km/s的星系，反冲超过逃逸速度的概率接近20%。此外，这些大反冲的方向是强烈的峰值朝向角动量轴，与非常低的概率反冲超过350公里/秒的角度大于45度。相对于轨道角动量轴。

合并残留物中的双黑洞。II：自旋演化和引力反冲

Dual black holes in merger remnants. II: spin evolution and gravitational recoil

利用高分辨率的流体动力学模拟，我们探讨了大量的双黑洞的旋转演化内的环核盘，遗迹的富含气体的星系合并。黑洞从最初偏心的同向或反向旋转的共面轨道相对于圆盘的旋转向内螺旋，并吸积携带净角动量的气体。随着黑洞质量的增长，由于它与小尺度吸积盘的引力-磁耦合，它的自旋在强度和方向上发生变化。我们发现，黑洞自旋松散的记忆，他们的初始方向，吸积扭矩足以对齐的自旋与角动量的轨道上的一个很短的时间尺度（<1-2万年）。相对于轨道角动量的自旋方向上的剩余偏移保持在<10度的水平，对于冷盘的情况，并且对于较热的盘<30度。由于每个黑洞附近的吸积流具有更高的相干性，因此在较冷的圆盘中对齐更有效，这反映了圆盘旋转的大尺度相干性。如果大质量的黑洞在形成开普勒双星后，保持着既定的自旋方向，那么由它们合并产生的残余黑洞会受到相对较小的引力反冲。从大质量黑洞双星的模拟样本中推断出的反冲速度分布的中值<70 km/s，远小于自旋各向同性分布的中值。

Meet the parents: the progenitor binary for the supermassive black hole candidate in E1821+643

The remnants of binary black hole mergers can be given recoil kick velocities up to $5,000\text{ km s$^{-1}$}$ due to anisotropic emission of gravitational waves. E1821+643 is a recoiling supermassive black hole moving at $\sim 2,100\text{ km s$^{-1}$}$ along the line-of-sight relative to its host galaxy. This suggests a recoil kick of $\sim 2,240\text{ km s$^{-1}$}$. Such a kick is powerful enough to eject E1821+643 from its $M_\text{gal}\sim 2 \times 10^{12}\text{ M}_{\odot}$ host galaxy. In this work, we address the question: what are the likely properties of the progenitor binary that form…

静止超大质量黑洞附近超新星遗迹的命运

The fate of supernova remnants near quiescent supermassive black holes

越来越多的观测证据表明，大多数星系核既有超大质量黑洞（SMBH），也有年轻的恒星。由于大量的大质量恒星，预计在SMBH的影响范围内会发生核心坍缩超新星。我们开发了一种新的数值方法，Kompaneets近似的基础上，跟踪超新星遗迹（SNR）在这些恶劣的环境中，径向气体梯度和SMBH潮汐的演变。我们跟踪SNR冲击的绝热演化，直到50%的残余物处于辐射阶段或减慢到低于SMBH开普勒速度并被剪切分开。在这种方式中，我们得到的形状和寿命的SNR作为一个函数的爆炸距离的SMBH，气体密度分布和SMBH质量。作为一个应用，我们在这里只关注静止的SMBH，因为它们的光可能不会妨碍SNR的检测，因为我们可以利用我们银河系中心无与伦比的详细观测。假设性质，如气体和恒星的内容规模适当的SMBH质量，我们研究SNR的演变周围的其他静态SMBH。我们发现，对于质量超过~10^7 Msun的SMBH，SNRs的潮汐破坏可以在不到10^4年的时间内发生，导致X射线发射绝热阶段缩短，并且没有辐射阶段。另一方面，在我们的银河系中心，只有适度的破坏预计在他们的X射线阶段的SNR。这与对Sgr A东SNR寿命的估计是一致的，这使我们预期在Sgr A* 的影响范围内每10^4年就有一颗超新星。

并合残骸与偏心率动力学代理模型用于非自转黑洞双星的偏心性

Merger remnant and eccentricity dynamics surrogates for eccentric nonspinning black hole binaries

本文提出两个基于数值相对论模拟的新模型，用于预测偏心非自转黑洞双星并合残骸的性质及偏心率和均 anomaly 的演化，为引力波科学提供更精确的模拟工具。

极端质量比双黑洞合并中的共振反冲

Resonant recoil in extreme mass ratio binary black hole mergers

双黑洞系统的涡卷和合并通常会导致辐射的不对称分布，从而导致残余黑洞的反冲方向与辐射的净线动量相反。反冲速度通常是最大的可比质量的黑洞和特定的自旋配置，并在极端的质量比极限接近零。一般认为，对于极端的质量比eta<<1，反冲速度的标度为V { \propto } eta ^2，其中比例系数取决于较大黑洞的自旋和系统的几何形状（例如轨道倾角）。在这里，我们表明，对于低但非零倾角的椭圆轨道和非常快速旋转的大孔（自旋参数a*>0.9678）的螺旋二进制可以通过共振的轨道平均辐射反作用力是非零的。这些共振交叉导致对反冲的新贡献V { \propto } eta^{3/2}。对于这些配置和足够极端的质量比，这种共振反冲占主导地位。虽然共振反冲在天体物理学上的重要性似乎值得怀疑，但它的存在表明，在将数值反冲结果外推到极端质量比和接近最大自旋时要谨慎。

超大质量黑洞对恒星潮汐扰动产生的未束缚碎片流和残留物

Unbound Debris Streams and Remnants Resulting From the Tidal Disruptions of Stars by Supermassive Black Holes

当一颗恒星的近点与它的潮汐半径相当时，它在围绕超大质量黑洞的轨道上的动能是它的静止质量能量的一个重要部分。当它被摧毁时，这些能量的一小部分被提取并注入恒星碎片，其中一半与黑洞脱离，最快的物质以$\sim 0.03 c$运动。在本文中，我们提出了一个形式主义，以确定这些未绑定的碎片流（UDS）的命运，因为它们离开黑洞，并与周围的气体相互作用。由于密度和速度沿UDS的长度变化，我们发现，流体动力学阻力迅速形状UDS成环状结构，与流的低密度部分领先的部分。当UDS向外移动时，它们对ISM的阻力随着距离的平方增加，这导致UDS在周围受冲击的ISM有机会冷却之前将其动量和能量沉积到周围介质中。$\sim 10^{50}$尔格突然注入周围介质，产生了一个类似于Sedov的未结合碎片遗迹（UDR），它在能量和外观上模仿超新星遗迹（SNR），加速粒子，产生宇宙射线和同步辐射，并向黑洞周围的分子云提供动量反馈。我们估计，这些UDR中的一些可能存在于银河系中心的几度之内，伪装成SNRs，并且UDR情景是对东方Sgr A的合理解释。

接近超大质量黑洞的双星系统：恒星碰撞、质量回落和部分潮汐瓦解事件的流体动力学

Binary Stars Approaching Supermassive Black Holes: Hydrodynamics of Stellar Collisions, Mass Fallback and Partial TDEs

本研究针对双星注入超大质量黑洞低角动量轨道的情况，通过流体动力学模拟分析不同相遇条件下的恒星碰撞结果，揭示其质量损失、残骸特性及碎片回落规律，为理解相关电磁信号提供依据。

聚并取证：基于引力波检测的分层双黑洞并合宿主质量评估

Coalescence Forensics: Weighing the Hosts of Hierarchical Binary Black Hole Mergers

本文提出一种基于引力波检测的框架，用于推断分层双黑洞并合事件宿主的质量，结果表明宿主可能是重球状星团或核星团。

年轻核塌缩超新星遗迹对静止超大质量黑洞附近X射线辐射的贡献

The contribution of young core-collapse supernova remnants to the X-ray emission near quiescent supermassive black holes

在超大质量黑洞（SMBH）附近经常发现可观的恒星形成，因此也有大量的大质量恒星。因此，在这些区域也应该预期有核心坍缩的超新星。在本文中，我们考虑的观测后果预测的命运超新星遗迹（SNRs）的影响范围内的静止SMBH。我们提出了这些结果的背景下，“自给自足”的核，一个模型，描述静态的核稳定状态和自给自足的环境中的SMBH吸积恒星风没有明显的流入的材料超出了影响范围。这些区域具有与SMBH的质量成比例的性质，例如气体密度。使用的X射线寿命的SNRs起源于影响范围的预测，我们作出的核心崩溃SNRs在给定的时间存在的数量的估计。随着对信噪比的寿命及其与年轻恒星的关联的了解，我们预测了一些核心坍缩的信噪比，从银河系（4.3 x 10^6 Msun）SMBH周围的~1增长到最高质量（10^10 Msun）SMBH周围的~100。年轻的SNR的存在将放大附近的静态SMBHs的X射线发射，我们表明，总的核心崩溃SNR发射有可能影响软X射线搜索非常低的光度SMBHs。我们的SNR寿命估计也使我们能够预测这些地区的恒星形成率。假设大质量恒星处于稳定的补充状态，我们估计银河系SMBH周围的恒星形成率密度为2 x 10^-4 Msun/yr/pc^2，由于SMBH对质量的依赖性较弱，其他SMBH周围的恒星形成率密度也类似。这一数值与目前的观测结果一致。

超大质量恒星坍缩中宇宙学超大质量黑洞双星的形成与合并

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。

Implications of recoil kicks for black hole mergers from LIGO/Virgo catalogs

The first and second Gravitational Wave Transient Catalogs by the LIGO/Virgo Collaboration include $50$ confirmed merger events from the first, second, and first half of the third observational runs. We compute the distribution of recoil kicks imparted to the merger remnants and estimate their retention probability within various astrophysical environments as a function of the maximum progenitor spin ($χ_{\rm max}$), assuming that the LIGO/Virgo binary black hole (BBH) mergers were catalyzed by dynamical assembly in a dense star cluster. We find that the distributions of average recoil kicks a…

Hangup Kicks：利用黑洞双星的部分自旋/轨道排列获得更大的粒子

Hangup Kicks: Still Larger Recoils by Partial Spin/Orbit Alignment of Black-Hole Binaries

我们重新审视的情况下获得的引力辐射反冲的最后残余的黑洞，通过研究一组配置，有组件的自旋都与轨道角动量和轨道平面。我们进行了一系列的42个新的完整的数值模拟等质量和等自旋星等的双星。我们扩展了以前的反冲拟合公式，包括非线性项的自旋，并成功地包括新的和已知的结果。新的预测的最大速度接近5000公里/秒的自旋部分对准轨道角动量，这导致了一个重要的增加的概率大反冲在一般的天体物理合并。我们发现不可忽略的概率反冲几千公里/秒的吸积对准双星。

不等质量高自旋黑洞双星的演化

Evolutions of unequal mass, highly spinning black hole binaries

我们演化出一个二元黑洞系统，其质量比为$q=m_1/m_2=2/3$，自旋分别为$S^z_1/m_1^2=0.95$和$S^z_2/m_2^2=-0.95$，其中大黑洞的自旋与轨道角动量$L^z$反对齐，小黑洞的自旋与$L^z$对齐。这种配置被选择来测量非旋进双星的残余黑洞的最大反冲。我们发现残余黑洞的反冲速度为500 km/s，这是数值模拟所记录的最大值。残余质量、自旋和重力波形峰值亮度和频率也为源建模提供了参数空间中的有价值的点。

反冲黑洞的EM对应物：非开普勒圆盘的广义相对论模拟

EM counterparts of recoiling black holes: general relativistic simulations of non-Keplerian discs

我们研究了由超大质量黑洞组成的双星系统合并产生的黑洞反冲速度和质量损失对环双星盘动力学的影响。我们首次对\textit{extended}非Keplerian盘进行了二维广义相对论流体力学模拟，并采用一种新的技术构造了一个“激波探测器”，从而确定了反冲黑洞在吸积盘中产生的激波的精确位置.通过这种方式，我们可以研究系统的性质，如黑洞的自旋、质量和反冲速度，如何影响质量吸积速率，并印刻在这些源的电磁辐射上。我们认为，估计的韧致辐射光度计算没有适当地考虑到辐射传输产量冷却时间是不切实际的短。同时，我们表明，通过基于相对论等温演化的近似，产生的光度可以达到一个峰值以上的$L \simeq 10^{43} \ {\rm erg/s} $在约$\sim 30\,{\rm d}$合并后的总质量$M\simeq 10^6 M_\odot$的二进制和持续几天的值是一个小的因素。如果通过更复杂的计算得到证实，这样的信号确实可能导致双黑洞系统合并的电磁对应物。

非进动自旋、进动及偏心双黑洞并合的统一残余模型

Unified remnant models for aligned-spin, precessing, and eccentric binary black hole mergers

该研究利用数值相对论等模拟数据，构建了适用于非进动、进动及偏心双黑洞并合残余性质的统一解析模型，精度优于现有模型，可通过gwModels包公开供相关领域应用。

Evidence of large recoil velocity from a black hole merger signal

The final black hole left behind after a binary black hole merger can attain a recoil velocity, or a "kick", reaching values up to 5000 km/s. This phenomenon has important implications for gravitational wave astronomy, black hole formation scenarios, testing general relativity, and galaxy evolution. We consider the gravitational wave signal from the binary black hole merger GW200129_065458 (henceforth referred to as GW200129), which has been shown to exhibit strong evidence of orbital precession. Using numerical relativity surrogate models, we constrain the kick velocity of GW200129 to $v_f \s…

模拟超大质量恒星的磁旋转坍缩：压缩气体压力扰动和不同的旋转轮廓

Simulating the Magnetorotational Collapse of Supermassive Stars: Incorporating Gas Pressure Perturbations and Different Rotation Profiles

质量为$M \gtrsim 10^{4-6}M_\odot$的坍缩超大质量恒星（SMS）长期以来一直被推测是可以成长并成为超大质量黑洞（SMBH）的种子。我们以前进行了GRMHD模拟的边缘稳定磁化$Γ= 4/3$多面体均匀旋转的质量脱落限制模型的直接崩溃的SMS。这些配置完全由热辐射压力和具有$M \gtrsim 10^{6}M_\odot$的模型SMS支持。我们发现，在初始恒星质量的$90\%$周围形成了一个旋转的黑洞（BH），周围环绕着一个巨大的，热的，磁化的环面，最终发射出一个初期的喷流。在这里，我们进行GRMHD模拟的$Γ\gtrsim 4/3$，多面体占气体压力的扰动作用的SMS与$M \lesssim 10^{6}M_\odot$。我们还考虑了不同的初始恒星自转轮廓。恒星最初被一个动态的弱偶极磁场所覆盖，该磁场要么局限于恒星内部，要么从恒星内部延伸到恒星外部。我们发现BH残留物的质量是初始恒星质量的$90\%-99\%$，它与初始恒星自转轮廓以及$Γ-4/3$有很大的关系。在BH形成之后的$t\sim 250-550M\approx 1-2\times 10^3(M/10^6M_\odot)$ s之后，喷射被发射，并持续$\sim 10^4-10^5(M/10^6M_\odot)$ s，与长伽马射线爆发的持续时间一致。我们的研究结果表明，Blandford-Znajek…

接近超大质量黑洞的双星：潮汐解体、双星瓦解与恒星碰撞

Binary Stars Approaching Supermassive Black Holes: Tidal Break-up, Double Stellar Disruptions and Stellar Collision

本研究通过三体散射实验探讨了双星接近超大质量黑洞时的结果，发现轻度接触后碰撞合并产物被弹射，深度接触中碰撞产物被黑洞束缚，进而可能产生奇特恒星、吸积耀斑和重复部分潮汐瓦解事件。

AGN 盘中反冲调控的极端质量比旋进

Recoil-regulated extreme mass-ratio inspirals in AGN disks

通过半解析模型和蒙特卡洛模拟，发现双星形成、层级并合和反冲踢从根本上调控了 AGN 盘中极端质量比旋进的形成，预测 LISA 探测率约 1-30 yr⁻¹，且可探测事件优先出现在年轻 AGN 中。

后牛顿自旋排列对黑洞粒子分布的影响

Effects of post-Newtonian Spin Alignment on the Distribution of Black-Hole Recoils

最近的相对论数值模拟表明，双星合并产生的最终黑洞可以以高达5,000 km/s的速度反冲。由于在所谓的“悬挂”结构中引力波发射增强，当黑洞自旋与轨道角动量部分对齐时，这种最大反冲发生。我们重新审视我们以前的统计分析后牛顿演化的黑洞双星在这些新的发现。我们证明，尽管这些新的配置与增强反冲速度，自旋对齐后牛顿阶段的inspiral仍将显着抑制（或增强）踢的幅度时，更大质量的黑洞的初始自旋是更多（或更少）密切对齐的轨道角动量比较小的孔。我们提出了一个初步的研究，如何后牛顿自旋排列影响超大质量黑洞从其宿主星系的天体物理动机的质量比和初始自旋分布的弹射概率。我们发现，自旋对齐抑制（增强）喷射概率约40%（20%）的观测动机的质量依赖的星系逃逸速度，并通过一个更大的量为恒定的逃逸速度为1,000公里/秒。因此，反冲抑制比增强至少高两倍的效率。

红巨星被超大质量黑洞破坏和PS1-10jh的情况

Disruption of a Red Giant Star by a Supermassive Black Hole and the Case of PS1-10jh

新一代潮汐扰动理论模型的开发是及时的，因为在对瞬变天空的调查中捕获了越来越多的不同事件。最近，Gezari等人报告了一类新的潮汐破裂事件的发现：富含氦的恒星核心的破裂，被认为是红巨星（RG）的残余。出于这一发现和其他人的预期，我们认为潮汐相互作用的RG星与超大质量黑洞（SMBH），导致剥离的恒星信封和随后的inspiral的紧凑的核心走向黑洞。一旦恒星外壳被移除，核心的内旋就受到潮汐加热和引力辐射的驱动，直到核心落入SMBH或被潮汐破坏。在潮汐破裂候选PS1- 10 jh的情况下，我们发现，有一组轨道解在高偏心率，潮汐剥离的氢信封吸积的SMBH之前，氦核心被破坏。这将RG核心的参数空间的一部分，强大的潮汐加热可以解除简并的紧凑的残留物和破坏它之前，它达到潮汐半径。我们考虑如何解释这一系列的事件令人困惑的情况下，从PS1- 10 jh的光谱的氢发射线，并引起其其他观测功能。

超大质量黑洞对恒星潮汐破坏的流体动力学动网格模拟

Hydrodynamical moving-mesh simulations of the tidal disruption of stars by supermassive black holes

当一颗恒星靠近黑洞时，它可能会在潮汐破裂事件（TDE）中被引力拉开。由TDE产生的耀斑是位于大多数星系中心的静止超大质量黑洞（SMBH）的独特示踪剂。特别是，这种耀斑的出现和随后的光变曲线的衰减都对恒星是否被潮汐场部分或全部摧毁很敏感。然而，对碎片的破坏和回落的物理学仍然知之甚少。我们在这里模拟流体动力学演化的现实明星，因为他们接近SMBH抛物线轨道上，第一次使用移动网格代码AREPO，这是特别适合的问题，通过其相结合的准拉格朗日行为，低平流误差，高精度典型的网格为基础的技术。我们研究了一套不同的碰撞参量的模拟，使我们能够确定的临界距离，在该恒星完全中断，能量分布和回落率的碎片，以及流体动力学演化的恒星残骸的情况下，部分中断。有趣的是，我们发现，残留的核心的内部演化强烈影响的持续性的旋涡激发的潮汐相互作用。这些应该是强磁场放大的地点，相关的混合可能会深刻地改变潮汐修剪恒星的后续演化。

超大质量黑洞双星轨道和自旋的排列

Alignment of supermassive black hole binary orbits and spins

最近对超大质量黑洞双星吸积的研究表明，大多数，也许是大多数，物质最终会吸积到一个或另一个黑洞上。如果是这样的话，那么对于那些通过与外部气体的相互作用而使螺旋从~1 pc上升到0.001 - 0.01 pc的双星，双星轨道轴和单个黑洞自旋都可以通过与这种气体的角动量交换而重新定向。这里我们证明，除非双星的质量比远不是1，否则单个空穴的自旋在比双星轨道轴与进入的环双星气体的角动量方向对齐短几倍到100倍的时间内与双星轨道轴对齐;次级的自旋比初级的自旋对齐快~（m_1/m_2）^{1/2}>1。因此，双星就像一个稳定剂，所以对于气体驱动的系统，黑洞的自旋很可能彼此对齐（或者如果逆行吸积是常见的话，则是反向对齐），并与双星的轨道轴对齐。这种对齐可以显著降低随后的黑洞合并所导致的反冲速度。

大质量星系宇宙学合并中超大质量黑洞的快速合并

Swift coalescence of supermassive black holes in cosmological mergers of massive galaxies

超大质量黑洞（SMBH）在具有相当大质量的星系中无处不在。据推测，一对最初位于两个合并星系核中的SMBH将形成一个双星，并最终通过引力波的爆发而合并。到目前为止，理论模型和模拟已经无法直接预测的SMBH合并的时间尺度从头计算星系形成理论，只集中在有限的阶段的SMBH的轨道衰减的理想条件下的星系主机。预测的SMBH合并时间尺度很长，是Gyrs级的，这可能对未来的引力波搜索造成问题。在这里，我们提出了第一个多尺度的$Λ$ CDM宇宙学模拟，遵循轨道衰变的一对SMBH在合并的两个典型的大质量星系在$z\sim3$，所有的方式，以最终的合并驱动的引力波发射。质量为$\sim10^{8}$ M $_{\odot}$的两个SMBH迅速地沉降在合并残余物的核中。由于合并的耗散性质和高红移星系的内在致密性，残余物是三轴的，并且非常致密。这样的性质自然允许SMBH二进制的非常有效的硬化。SMBH合并发生在银河系核心合并后的$\sim10$百万年内，比哈勃时间小两个数量级。

自旋黑洞双星的统计研究

Statistical studies of Spinning Black-Hole Binaries

我们研究了一般黑洞双星在旋进和合并过程中自旋的统计分布，以及剩余质量、自旋和反冲速度的分布。对于螺旋制度，我们开始与一个随机的均匀分布的自旋方向S1和S2和幅度S1=S2=0.97不同的质量比。从ri= 50 m的基准初始间隔开始，我们执行3.5PN演进到rf= 5 m。在这个最后的基准分离处，我们计算自旋相对于最终轨道角动量L的角分布。我们对q=1和q=1/16之间的六个质量比进行了16^4次模拟，并计算了L和Delta以及L和S之间的角度分布，这些角度分布与反冲速度和总角动量直接相关。我们发现一个小的，但统计上显着的偏差的分布对两个标量产品的反对齐。为了研究黑洞双星的合并，我们转向全数值技术。我们引入经验公式来描述合并黑洞二进制与任意质量比和自旋的最终残余黑洞的质量，自旋和反冲速度。然后，我们评估这些公式随机选择的方向的个别自旋和幅度，以及二进制的质量比。我们发现反冲速度分布的大小衰减为P（v）\exp（-v/2500 km/s），<v>= 630 km/s，sqrt{&lt;v^2&gt; -<v>^2}= 534 km/s，导致反冲大于1000 km/s的概率为23%，并且沿最终轨道轴有一个高峰值的角分布。最终的黑洞自旋星等显示出一个普适分布，在Sf/mf ^2 =0.73处达到高峰，并且相对于最终的轨道角动量有25度的偏差。

中等质量比偏心超大质量双黑洞与环双星吸积盘的相互作用

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。

反冲黑洞 I. 可观测信号的爆发

Recoiling Black Holes I. Burst of Observables

本研究通过数值模拟探究反冲黑洞引发的潮汐瓦解与引力波爆发，发现事件发生率依赖反冲速度、黑洞质量与核星团密度轮廓，这类可观测信号可用于探测并合后核星团并检验数值相对论。

The broad emission line asymmetry in low mass ratio of supermassive binary black holes on elliptical orbits

We investigate the broad line profiles emitted from a system supermassive binary black hole (SMBBH) having elliptical orbits and low mass ratio of $m_2/m_1\sim 0.1$. Our model assumes a super Eddington accretion flow in the case of a smaller component, whereas the massive component has very small or negligible accretion, therefore supposing that no broad line region (BLR) is attached to it. Thus, the proposed SMBBH system contains one moving BLR, associated with the less massive component and one circum-binary BLR. We study the effect of different total mass of the system (ranging from 10$^6$ …

直接坍缩黑洞能否发射伽马射线暴并成长为超大质量黑洞？

Can direct collapse black holes launch gamma-ray bursts and grow to supermassive black holes?

The existence of black holes (BHs) of mass ~ 10^{9} M_sun at z > 6 is a big puzzle in astrophysics because even optimistic estimates of the accretion time are insufficient for stellar mass BHs of ~ 10 M_sun to grow into such supermassive BHs. A resolution of this puzzle might be the direct collapse of supermassive stars with mass M ~ 10^{5} M_sun into massive seed BHs. We find that if a jet is launched from the accretion disk around the central BH, the jet can break out the star because of the structure of the radiation pressure-dominated envelope. Such ultra-long gamma-ray bursts with duratio…

来自人马座A*和LUX-ZEPLIN核反冲事件的亚TeV单中微子暗物质

Sub-TeV Singlino Dark Matter in light from Sagittarius A$^\ast$ and LUX-ZEPLIN Nuclear-Recoil Event

该研究结合LUX-ZEPLIN核反冲事件观测，探讨利用Sgr A*等区域伽马射线探测NMSSM中质量超200 GeV的亚TeV单中微子暗物质的前景。

超大质量黑洞对恒星的潮汐破坏：观测状况

Tidal disruption of stars by supermassive black holes: Status of observations

超大质量黑洞（SMBH）附近的恒星可以被黑洞的潮汐力撕裂。随后的恒星物质的吸积引起了壮观的电磁辐射耀斑。在这里，我们提供了一个审查的观测潮汐中断事件（TDEs），重点是斯威夫特在这一领域的重要贡献。TDE代表了强引力下物质的新探索，为研究极端条件下的吸积物理开辟了新的窗口。这些事件探测了相对论效应，提供了一种测量黑洞自旋的新方法，并代表了中等质量黑洞、双星黑洞和反冲黑洞的路标。与潮汐破坏情景的关键预测相匹配的发光的高振幅X射线耀斑首先是由ROSAT发现的，最近是由其他飞行任务在其他波段发现的。Swift发现了两个以前从未见过的伽马射线发射，喷射的TDE，为我们提供了一个独特的喷气形成和演化早期阶段的探测器，SwiftJ1644+75具有迄今为止任何TDE的最佳覆盖光曲线。此外，斯威夫特在提供用其他仪器发现的TDE的覆盖良好的光变曲线方面做出了重要贡献，对控制TDE演化的物理学设置了限制，并发现了第一个从TDE光变曲线中识别的候选双星SMBH。

超大质量恒星的演化是黑洞形成的途径

Evolution of supermassive stars as a pathway to black hole formation

超大质量恒星的质量超过一百万个太阳质量，可能是星系核中超大质量黑洞的祖先。由于它们的核燃烧时间尺度很短，只有当物质能够以超过~ 1太阳质量/年的速度积累时，这些物体才能形成。在这里，我们重新审视旋转稳定的超大质量恒星的结构和演化，考虑到它们不断积累的质量和热弛豫。我们表明，超大质量恒星的外层在恒星的主序星寿命的大部分时间里都没有热松弛。因此，它们不像以前文献中假设的n=3多变体，而是由对流（多变）核心组成，周围是包含大部分质量的对流稳定包络。我们计算了这些包层的结构，其中比熵与包层质量M（R）的2/3次方成正比。通过匹配的信封解决方案对流核心，我们计算的核心质量作为时间的函数。我们估计了最初的黑洞质量形成的核心崩溃的结果，以及他们随后的增长，通过吸积从膨胀的信封（“准恒星”）的结果。以这种方式形成的种子黑洞的典型质量可能在10^4-10^5太阳质量之间，比第三星族恒星消亡后留下的残余物要大得多。因此，超大质量黑洞可能是在一个比Pop III恒星形成时期晚得多的快速坍缩时期形成的。

超大质量黑洞双星的证据

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。

黑洞合并：第一道曙光

Black hole mergers: the first light

超大质量黑洞双星的合并是通过发射引力波来实现的，引力波可以给合并后的黑洞带来巨大的反冲力。我们考虑能量耗散，结果，如果反冲黑洞是由一个薄circumbinary盘包围。我们的研究结果与以往的研究结果有很大不同。我们分析表明，能源的主要来源往往是潜在的能量，释放气体在外盘试图在较小的半径圆化。因此，仅包括圆盘气体获得的动能的量纲估计低估了实际的能量损失。这种低估可以超过一个数量级，如果反冲是直接接近光盘平面。我们使用三维光滑粒子流体动力学（SPH）模拟和二维有限差分模拟来验证我们的分析估计。我们还计算了测辐射热的光变曲线，这被发现强烈依赖于踢角。对于反冲速度超过1000 km/s的低质量（10^6太阳质量）黑洞，可以观察到这种机制引起的瞬发辐射信号。早期的辐射主要是由于圆盘对质量损失的反应，因为黑洞合并。我们用解析的方法推导出这种情况发生的条件。

伽利略高分辨率望远镜

Galaxies as High-Resolution Telescopes

最近的观测表明，活跃星系的人口与毫角秒之间的光学和无线电发射的偏移。这种偏移可能是与超大质量黑洞相关的极端现象的指示，包括相对论性喷流，二元超大质量黑洞，甚至反冲超大质量黑洞。然而，活动星系在几毫角秒的多波长结构无法通过直接观测来理解。我们建议使用强引力透镜来解释光源的多波长结构。当光源靠近透镜星系的焦散面时，即使光源位置的微小偏移也会导致海市蜃楼图像的位置和放大率的巨大差异。我们表明，在海市蜃楼图像的观察位置的源的位置的角偏移可以放大超过50倍。我们发现，至少有8%的引力透镜类星体将在焦散配置。SKA和Euclid之间的协同作用将为数千个焦散配置的引力透镜源提供一组理想的观测结果，这将使我们能够阐明大量源的多波长结构，并研究无线电发射的物理起源，它们与超大质量黑洞的联系以及它们的宇宙演化。

超大质量人口III星的广义相对论不稳定性超新星

General Relativistic Instability Supernova of a Supermassive Population III Star

原始星系中质量为$\gtrsim$ 10，000 Msun的超大质量第三星族恒星在$z \sim$ 15的强紫外背景下形成，可能是$z \sim$ 7形成超大质量黑洞的最可行途径。这些恒星中的大多数预计只会存活很短的时间，然后直接坍缩成黑洞，在它们的一生中几乎没有或没有质量损失。但我们现在发现，质量接近55，000 Msun的非旋转原始恒星可以作为高能量热核超新星死亡，由爆炸性氦燃烧提供动力，释放高达10 $ ^{55}$ erg的能量，或Ia型超新星能量的10，000倍。爆炸是由热光子对恒星核心引力的广义相对论贡献引发的，这导致核心收缩并爆炸性燃烧。能量的释放会完全解开恒星的束缚，不会留下任何致密的残余物，大约一半的恒星质量会以重元素的形式被喷射到早期宇宙中。在$z \lesssim$ 20到{ \it Euclid}和宽视场红外巡天望远镜（WFIRST）的近红外波段可以看到爆炸，这可能标志着超大质量黑洞种子和第一批类星体的诞生。