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团队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填补了未来数年内 uHz-mHz频段引力波观测的空档。近期投入应用后，针对即将并合的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。

引力波实验中心杜明辉博士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。

图 1 （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

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、激光测月任务由于其共振频率不同，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。

本成果以“Probing Supermassive Black Hole Binaries with Orbital Resonances of Laser-Ranged Satellites”为题发表 Nature index 期刊上。

论文链接：本成果以“Probing Supermassive Black Hole Binaries with Orbital Resonances of Laser-Ranged Satellites”为题发表 Nature index 期刊上。

论文链接：https://link.springer.com/article/10.1140/epjc/s10052-023-11748-9