【儀表網 研發快訊】基于現有地球軌道高精度星地/星間測距、測月系統，中國科學院力學研究所引力波實驗中心在國際上首次提出利用引力波軌道共振效應，實現超大質量雙黑洞并合引力波信號有效探測的高度可行方案。該方案整合現有測距、測月任務觀測數據，在無需額外投入情況下推進了未來數年內uHz-mHz頻段引力波觀測的研究。近期投入應用后，即將并合的SDSSJ1430+2303雙星系統，有望在國際上首次觀測到孤立超大質量黑洞并合事件，在極端強場時空動力學、黑洞并合殘余、暗物質本質等重大基礎科學問題研究中取得突破。
研究基于相對論天體力學的分析提出，當入射引力波的頻率掃過測距衛星軌道及其高次諧波頻率時，衛星軌道將發生共振效應，其能量、角動量及其對應軌道根數將產生特征性演化，從而有效的放大可觀測效應。
針對典型超大質量雙黑洞系統，現有激光測衛任務、星間測距任務、激光測月任務由于共振頻率不同，在uHz~mHz頻段將構成“梳狀”共振探測系統。超大質量雙黑洞的掃頻啁啾信號到達后，將依次掃過各衛星的共振頻率并留下可觀測信號，從而獲得可觀的探測信噪比與置信度，揭示波形演化的規律，推進前述重大科學目標的探索研究。
相關研究成果以Probing Supermassive Black Hole Binaries with Orbital Resonances of Laser-Ranged Satellites為題，發表在《歐洲物理雜志C》(The European Physical Journal C)上。
(左)利用測距衛星軌道共振探測引力波的原理示意圖 (右)多衛星聯合觀測共振信號形成的“梳狀”結構
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