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海底总动员-引力波天文学的未来

今天发布的一项新研究为“尼莫”的发展提出了一个令人信服的理由。“尼莫”是澳大利亚的一个新天文台,它可以提供一些最令人兴奋的引力波科学新一代探测器所能提供的东西,但成本只是其中的一小部分。

这项研究由ARC引力波发现卓越中心(OzGrav)共同撰写,与澳大利亚科学院的天文学十年计划中期审查相一致,“尼莫”被确定为优先目标。

“引力波天文学正在重塑我们对宇宙的理解,”该研究的主要作者之一、来自莫纳什大学物理与天文学院的未来研究员保罗·拉斯基博士和OzGrav说。

“中子星是恒星演化的终极状态,”他说。

它们由宇宙中最致密的可观测物质组成,并被认为由超核密度的超流体、超导物质核心组成。这样的条件是不可能在实验室中产生的,而对物质的理论建模需要外推许多个数量级,超出核物理已经被充分理解的范围。”

今天的研究展示了一个中子星极端物质天文台(NEMO)的设计概念和科学案例:一个用于研究合并中子星核物理的引力波干涉仪。

这一概念使用了高循环激光功率、量子压缩和探测器拓扑结构,该拓扑结构是专门设计来实现使用引力波探测核物质所必需的高频率灵敏度。

该研究承认,第三代天文台需要大量的全球金融投资和多年来的重大技术发展。

据莫纳什大学博士候选人弗朗西斯科·埃尔南德斯·维凡科(Francisco Hernandez Vivanco)说,最近的革命性发现只是引力波天文学新领域可能实现的目标的冰山一角。

Francisco说:“为了充分发挥它的潜力,需要更高灵敏度的新探测器。”

“全球的引力波科学家们目前正在设计所谓的‘第三代引力波探测器’(我们目前正在研制第二代探测器;第一代是原型机,把我们带到今天的位置)。”

第三代探测器将把灵敏度提高10倍,可以探测到宇宙中每一个黑洞的合并,以及大多数中子星的碰撞。

但它们的价格不菲。耗资约10亿美元,需要真正的全球投资,预计最早也要到2035年才能开始探测重力波动。

相比之下,NEMO只需要50至1亿美元的预算,这大大缩短了研发时间,而且它将为第三代仪器的技术开发提供一个试验台。

今天的论文得出结论,需要进一步的设计研究,详细说明仪器的细节,以及可能的范围研究,以找到天文台的合适位置,这一项目被称为“海底寻找”。

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