太极计划科学目标研究取得进展
近日，中科院上海天文台研究员韩文标课题组与“太极计划”首席科学家吴岳良院士团队合作，对“太极拳”进行了详细分析。基于未来可能探测到的超大质量黑洞双星合并信号的空间引力波“Chi计划”。 “太极探路+”的设计指标要求探讨了“太极探路+”所能达到的科学目标，为太极探路整体方案的优化提供重要参考。 相关研究成果发表在《中国科学：物理、力学和天文学（英文版）》上。
空间引力波探测是探测低频段的引力波，对应于大质量黑洞的引力波事件。 因此，与地面引力波探测器相比，这种空间引力波探测器可以探测到高红移宇宙的信息，可以帮助天文学家获得更丰富的物理内涵。 我国的空间引力波探测可以追溯到2008年，当时中科院院士胡文瑞牵头组织了论证。 2012年，欧洲航天局首次联盟会议上介绍了相关计划。 2016年，被称为空间引力波探测的“太极计划”。 “太极计划”由三颗绕太阳运行的卫星组成。 卫星之间的距离（臂长）为300万公里。 它通过星间激光干涉测距、航天器无拖曳控制、超稳超静音卫星等关键技术进行观测。 双黑洞与质量比极大的天体合并产生的引力波辐射及其他宇宙引力波辐射过程。 吴岳良提出，“太极计划”空间引力波探测器将成为解决宇宙起源、黑洞本质等重大科学问题的有力工具。 （图1）
超大质量黑洞双星合并是“太极计划”的重要探测目标。 一些天体物理学观测暗示存在可能在未来几年内合并的超大质量双黑洞候选者。 《太极探路者》作为“太极计划”的技术验证，将在未来几年推出。 上海天文台博士生钟星宇表示，通常双星方案的探路者无法探测到引力波，但当卫星附着后，它就具备了探测引力波的能力，被称为“太极探路者+” 。 本研究探讨了两种具有不同测距精度和加速度计噪声的“太极探路者+”替代方案对超大质量黑洞二元合并信号的检测能力（图2），以及超大质量黑洞的属性和测量。 实现科学目标的能力，例如波伊常数、限制引力子的康普顿波长以及测试引力理论。 韩文彪表示，对于一些强超大质量双黑洞波源，“太极探路者+”完全有能力捕捉到它们的引力波信号，精确测量超大质量黑洞的相关特性，并对引力理论进行一系列精密检验。
研究表明，“太极探路者+”有能力在全球率先探测超大质量双黑洞并合。 “太极计划”首席科学家助理、中科院力学研究所研究员罗子仁认为，这项研究意义重大，将激励科研团队在技术攻关上下功夫，确保太极拳工程顺利实施。
该研究工作得到了科技部、国家自然科学基金委和中国科学院的支持。
论文链接
图1 空间引力波探测“太极计划”
图2 “太极探路者+”超大质量双黑洞噪声功率谱密度和频域引力波