【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】基于現(xiàn)有地球軌道高精度星地/星間測(cè)距、測(cè)月系統(tǒng)，中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所引力波實(shí)驗(yàn)中心在國(guó)際上首次提出利用引力波軌道共振效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)超大質(zhì)量雙黑洞并合引力波信號(hào)有效探測(cè)的高度可行方案。該方案整合現(xiàn)有測(cè)距、測(cè)月任務(wù)觀測(cè)數(shù)據(jù)，在無(wú)需額外投入情況下推進(jìn)了未來(lái)數(shù)年內(nèi)uHz-mHz頻段引力波觀測(cè)的研究。近期投入應(yīng)用后，即將并合的SDSSJ1430+2303雙星系統(tǒng)，有望在國(guó)際上首次觀測(cè)到孤立超大質(zhì)量黑洞并合事件，在極端強(qiáng)場(chǎng)時(shí)空動(dòng)力學(xué)、黑洞并合殘余、暗物質(zhì)本質(zhì)等重大基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題研究中取得突破。
研究基于相對(duì)論天體力學(xué)的分析提出，當(dāng)入射引力波的頻率掃過(guò)測(cè)距衛(wèi)星軌道及其高次諧波頻率時(shí)，衛(wèi)星軌道將發(fā)生共振效應(yīng)，其能量、角動(dòng)量及其對(duì)應(yīng)軌道根數(shù)將產(chǎn)生特征性演化，從而有效的放大可觀測(cè)效應(yīng)。
針對(duì)典型超大質(zhì)量雙黑洞系統(tǒng)，現(xiàn)有激光測(cè)衛(wèi)任務(wù)、星間測(cè)距任務(wù)、激光測(cè)月任務(wù)由于共振頻率不同，在uHz~mHz頻段將構(gòu)成“梳狀”共振探測(cè)系統(tǒng)。超大質(zhì)量雙黑洞的掃頻啁啾信號(hào)到達(dá)后，將依次掃過(guò)各衛(wèi)星的共振頻率并留下可觀測(cè)信號(hào)，從而獲得可觀的探測(cè)信噪比與置信度，揭示波形演化的規(guī)律，推進(jìn)前述重大科學(xué)目標(biāo)的探索研究。
相關(guān)研究成果以Probing Supermassive Black Hole Binaries with Orbital Resonances of Laser-Ranged Satellites為題，發(fā)表在《歐洲物理雜志C》(The European Physical Journal C)上。
(左)利用測(cè)距衛(wèi)星軌道共振探測(cè)引力波的原理示意圖 (右)多衛(wèi)星聯(lián)合觀測(cè)共振信號(hào)形成的“梳狀”結(jié)構(gòu)
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