用 Athena 与 LISA 追踪超大质量黑洞并合事件

欧洲空间局正在研究两个大型任务，它们将在 30 年代运行，旨在探测宇宙中最具能量和最剧烈的现象。$Athena$ 旨在研究从形成时期起锁在大尺度结构中的重子物理条件，并对直至再电离时期的吸积超大质量黑洞进行精确普查；LISA 将把引力波（GW）事件的搜寻扩展至迄今尚未探索的毫赫兹频段。我们在本文中讨论它们协同运行可能产生的科学成果，并提出可能的 $Athena$ 观测策略。我们聚焦于超大质量（M$\lesssim10^7\rm M_{\odot}$）黑洞并合（SMBHM），其有可能被 $Athena$ 探测到高达 $z\sim2$ 的红移。对其电磁（EM）与 GW 信号的同时测量可能实现天体物理、基础物理和宇宙测绘领域的独特实验，例如快速变化时空中流体流动的磁流体动力学、活动星系核中冕与喷流的形成，以及 GW 速度的测量等。实现这些突破性成果的关键在于：LISA 能够以可与 $Athena$ 宽视场成像仪视场（$\simeq0.4\,$deg$^2$）相当或更佳的误差框定位 SMBHM 事件，以及 $Athena$ 能够快速转向以在旋进阶段和并合后阶段探测到该源。两个天文台 together 原则上将开启对 SMBHM 真正同步的 EM 与 GW 研究的激动人心的可能性。