At finde NEMO:Fremtiden for gravitationsbølgeastronomi

En ny undersøgelse udgivet i dag gør et overbevisende argument for udviklingen af ​​"NEMO" - et nyt observatorium i Australien, der kan levere på nogle af de mest spændende gravitationsbølgevidenskabelige næstegenerationsdetektorer har at tilbyde, men til en brøkdel af prisen.

Studiet, medforfatter af ARC Center of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav), falder sammen med en Astronomy Decadal Plan midtvejsevaluering af Australian Academy of Sciences, hvor "NEMO" er identificeret som et prioriteret mål.

"Gravitationsbølgeastronomi omformer vores forståelse af universet, " sagde en af ​​undersøgelsens hovedforfattere ARC Future Fellow, Dr. Paul Lasky, fra Monash University School of Physics and Astronomy, og OzGrav.

"Neutronstjerner er en sluttilstand af stjernernes udvikling, " han sagde.

"De består af det tætteste observerbare stof i universet, og menes at bestå af en supervæske, superledende kerne af stof ved supranukleære tætheder. Sådanne forhold er umulige at fremstille i laboratoriet, og teoretisk modellering af sagen kræver ekstrapolering i mange størrelsesordener ud over det punkt, hvor kernefysik er godt forstået."

Undersøgelsen i dag præsenterer designkonceptet og videnskabelige case for et Neutron Star Extreme Matter Observatory (NEMO):et gravitationsbølge-interferometer optimeret til at studere kernefysik med fusionerende neutronstjerner.

Konceptet bruger høj cirkulerende lasereffekt, kvanteklemning og en detektortopologi, der er specielt designet til at opnå den højfrekvente følsomhed, der er nødvendig for at sondere nukleart stof ved hjælp af gravitationsbølger.

Undersøgelsen anerkender, at tredje generations observatorier kræver betydelige, globale finansielle investeringer og betydelig teknologisk udvikling gennem mange år.

Ifølge Monash Ph.D. kandidat Francisco Hernandez Vivanco, som også arbejdede på undersøgelsen, de seneste transformationsopdagelser var kun toppen af ​​isbjerget af, hvad det nye felt inden for gravitationsbølgeastronomi potentielt kunne opnå.

"For at nå sit fulde potentiale, der kræves nye detektorer med større følsomhed, " sagde Francisco.

"Det globale samfund af gravitationsbølgeforskere er i øjeblikket ved at designe de såkaldte 'tredjegenerations gravitationsbølgedetektorer (vi er i øjeblikket i anden generation af detektorer; den første generation var prototyperne, der fik os til, hvor vi er i dag)."

Tredje generations detektorer vil øge den opnåede følsomhed med en faktor på 10, opdager hver sort hul-fusion i hele universet, og de fleste neutronstjernekollisioner.

Men de har en høj pris. Til omkring $1 mia. de kræver virkelig globale investeringer, og forventes ikke at begynde at opdage krusninger af tyngdekraften før tidligst i 2035.

I modsætning, NEMO ville kræve et budget på kun $50 til $100M. en betydeligt kortere tidsplan for udvikling, og det ville give en test-bed facilitet til teknologiudvikling for tredje generations instrumenter.

Papiret i dag konkluderer, at der kræves yderligere designstudier, der detaljerer detaljerne for instrumentet, samt en mulig scoping-undersøgelse for at finde en passende placering til observatoriet, et projekt kendt som "Finding NEMO."