多波段引力波天文学：基于空间与地面联合观测黑洞双星的科学探索

在先进 LIGO (aLIGO) 观测到首个黑洞双星（BHB）GW150914 后不久，人们意识到如此巨大的系统在并合前几年本应在毫赫兹（mHz）波段被观测到。工作在 0.1-100 mHz 频率范围的激光干涉空间天线（LISA），基于从 aLIGO 第一次观测运行（O1）推断出的并合率，有望探测到数千个正在旋进的黑洞双星。其中绝大多数（那些发射频率 $f<10$ mHz 的源）在 LISA 寿命期间只会经历微小的频率漂移，其信号类似于银河系白矮星双星发出的信号。然而在 $f>10$ mHz 时，其中几个源将扫过 LISA 波段，最终在 aLIGO 探测的音频波段产生强烈的并合信号。本文综述了这类新型 LISA 源的科学潜力，最近几个月已在多个背景下对其进行了研究，包括多信使和多波段引力波天文学、黑洞双星天体物理学、替代引力理论检验以及宇宙制图学。