引力波天文学中缺失的一环：在分赫兹频段等待的发现

引力波天文学革命始于 2015 年 LIGO 对两个恒星级黑洞并合的观测。在未来几十年中，像 LIGO 这样的地面探测器将扩展其探测范围，发现数千个恒星级双星。在 2030 年代，天基 LISA 将实现对星系中心大质量黑洞的引力波观测。在 LISA 与地面天文台之间，存在着尚未被探索的分赫兹引力波频段。在此，我们提出一个分赫兹天文台来覆盖该频段，并补充其他引力波天文台的观测。分赫兹频段 uniquely suited 于观测中等质量（$\sim 10^2$-$10^4 M_\odot$）黑洞，它们可能构成恒星级与大质量黑洞之间的缺失环节，提供测量其性质的独特机会。分赫兹观测将能够在恒星级双星并合并被地面探测器观测到之前数天至数年探测到它们，提供对附近双中子星并合的预警，并能够测量双黑洞的偏心率，从而揭示其形成机制。观测分赫兹引力波还开启了在新实验室中检验基础物理的可能性，允许对广义相对论和粒子物理标准模型进行独特检验。总体而言，分赫兹天文台将回答关于黑洞如何跨宇宙时间形成与演化的关键问题，为多信使天文学开辟新途径，并推进我们对引力、粒子物理和宇宙学的理解。