天基引力波探测器的科学潜力

毫赫兹引力波频段只能通过天基干涉仪访问，但该频段拥有最丰富的潜在源。在此频段的观测具有惊人的科学潜力。质量在 1 万至 1000 万太阳质量范围内的超大质量黑洞并合（预计在其宿主星系并合后发生）会产生强烈的毫赫兹引力辐射。对这些系统的观测将追踪宇宙中结构的层级组装，其质量范围很难通过电磁手段探测。落入星系中心此类黑洞的恒星级致密天体，在最终坠入并与中心黑洞并合之前的数年内会产生可探测的引力辐射。对这些系统的测量提供了在强场和动力学机制下探测广义相对论预测的前所未有的机会。毫赫兹引力波也由银河系中数百万个超致密双星产生，为探测银河系恒星种群提供了一种新方法。欧洲空间局 (ESA) 已认识到这一巨大的科学潜力，选定“引力宇宙”作为其 L3 大型卫星任务的主题，该任务计划于 2034 年左右发射。本文将回顾毫赫兹引力波探测器的可能源，并描述对这些源的观测在天体物理学、宇宙学和基础物理学中的广泛应用。