力学所提出超大质量双黑洞并和引力波信号的共振探测高度可行方案
- 2023/7/19 10:21:02 13813
- 来源：力学研究所
【仪表网 研发快讯】基于现有地球轨道高精度星地/星间测距、测月系统，中国科学院力学研究所引力波实验中心在国际上首次提出利用引力波轨道共振效应，实现超大质量双黑洞并合引力波信号有效探测的高度可行方案。该方案整合现有测距、测月任务观测数据，在无需额外投入情况下推进了未来数年内uHz-mHz频段引力波观测的研究。近期投入应用后，即将并合的SDSSJ1430+2303双星系统，有望在国际上首次观测到孤立超大质量黑洞并合事件，在极端强场时空动力学、黑洞并合残余、暗物质本质等重大基础科学问题研究中取得突破。
研究基于相对论天体力学的分析提出，当入射引力波的频率扫过测距卫星轨道及其高次谐波频率时，卫星轨道将发生共振效应，其能量、角动量及其对应轨道根数将产生特征性演化，从而有效的放大可观测效应。
针对典型超大质量双黑洞系统，现有激光测卫任务、星间测距任务、激光测月任务由于共振频率不同，在uHz~mHz频段将构成“梳状”共振探测系统。超大质量双黑洞的扫频啁啾信号到达后，将依次扫过各卫星的共振频率并留下可观测信号，从而获得可观的探测信噪比与置信度，揭示波形演化的规律，推进前述重大科学目标的探索研究。
相关研究成果以Probing Supermassive Black Hole Binaries with Orbital Resonances of Laser-Ranged Satellites为题，发表在《欧洲物理杂志C》(The European Physical Journal C)上。
(左)利用测距卫星轨道共振探测引力波的原理示意图 (右)多卫星联合观测共振信号形成的“梳状”结构
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