近日，中国科学院国家天文台与中国科学院大学的研究团队联合提出了一种全新的引力波探测构型——四面体星座引力波天文台（TEGO）。该构型由四个相同的卫星组成，旨在显著提升对引力波极化模式的探测能力，尤其是那些超出传统广义相对论（GR）预测的模式。
TEGO的设计突破了现有三角形平面结构的空间引力波观测项目的局限，如LISA等。四个航天器构成的三维四面体结构的设计，不仅增加了一个航天器和相应的激光望远镜，提供了冗余备份，还形成了一个稳定的质量中心，从而大幅提高了构型的稳定性和可靠性。
同时，TEGO的六条激光链路同时对引力波的六种极化模式敏感，这意味着它能够更有效时探测超出广义相对论预测的引力波模式，如标量纵向模式等。通过先进的时间延迟干涉测量（TDI）技术，TEGO能够有效抑制激光频率噪声，从而提高对引力波信号的灵敏度。
（上图）四面体星座示意图。激光束的方向由望远镜指向结构调整，该结构与望远镜集成，并在卫星平台上均匀分布在三个相隔120度的位置。（下图）一年周期内卫星之间的激光路径距离的变化。
此外，TEGO的设计允许在不同的轨道位置上最大化引力波极化模式的响应幅度，这为未来的引力波探测提供了更大的灵活性和可能性。TEGO的创新设计为引力波极化模式的提取提供了更多的自由度，有望在未来的引力波探测中发挥重要作用。
论文作者、中国科学院国家天文台副研究员金洪波表示：“基于TEGO构型探测引力波，将有可能为我们展现更多引力波的极化模式，这有助于深化广义相对论认知以及揭示引力与时空本质。” 论文合作者、中国科学院大学教授乔从丰补充说：“TEGO的提出，不仅展示了中国在引力波探测领域的创新能力，也为未来的空间科学任务提供了新的可能性。”
关于TEGO的更多细节，包括其轨道设计、时间延迟干涉测量（TDI）系统、以及对特定白矮星双星系统J0806的GW信号模型的极化响应分析，均在论文中进行了详细阐述。这一成果不仅标志着中国在引力波探测领域的新进展，也将为全球科学家提供了一个新的引力波探测天文台。
该研究得到了中国科学院战略性先导科技专项和中国科学院大学基础研究基金支持。
论文地址：https://www.sciengine.com/SCPMA/doi/10.1007/s11433-024-2519-6
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