Een nieuwe studie die vandaag is vrijgegeven, vormt een overtuigend argument voor de ontwikkeling van "NEMO" - een nieuw observatorium in Australië dat enkele van de meest opwindende zwaartekrachtgolfwetenschapsdetectoren van de volgende generatie zou kunnen bieden, maar voor een fractie van de prijs.

De studie, co-auteur van het ARC Center of Excellence voor Gravitational Wave Discovery (OzGrav), valt samen met een tussentijdse evaluatie van het Astronomy Decadal Plan door de Australian Academy of Sciences, waarin "NEMO" als een prioritair doel wordt aangemerkt.

"Zwaartekrachtgolfastronomie verandert ons begrip van het universum, " zei een van de hoofdauteurs van de studie, ARC Future Fellow, Dr. Paul Lasky, van de Monash University School of Physics and Astronomy, en OzGrav.

"Neutronensterren zijn een eindtoestand van stellaire evolutie, " hij zei.

"Ze bestaan ​​uit de dichtst waarneembare materie in het universum, en worden verondersteld te bestaan ​​uit een superfluïde, supergeleidende kern van materie bij supranucleaire dichtheden. Dergelijke omstandigheden zijn onmogelijk te produceren in het laboratorium, en theoretische modellering van de materie vereist extrapolatie met vele orden van grootte voorbij het punt waar kernfysica goed wordt begrepen."

De studie van vandaag presenteert het ontwerpconcept en de wetenschappelijke case voor een Neutron Star Extreme Matter Observatory (NEMO):een zwaartekracht-golfinterferometer die is geoptimaliseerd om kernfysica te bestuderen met samensmeltende neutronensterren.

Het concept maakt gebruik van een hoog circulerend laservermogen, kwantumknijpen en een detectortopologie die speciaal is ontworpen om de hoogfrequente gevoeligheid te bereiken die nodig is om nucleaire materie te onderzoeken met behulp van zwaartekrachtgolven.

De studie erkent dat observatoria van de derde generatie aanzienlijke, wereldwijde financiële investeringen en een aanzienlijke technologische ontwikkeling gedurende vele jaren.

Volgens Monash Ph.D. kandidaat Francisco Hernandez Vivanco, die ook meewerkte aan de studie, de recente transformationele ontdekkingen waren slechts het topje van de ijsberg van wat het nieuwe veld van zwaartekrachtsgolfastronomie mogelijk zou kunnen bereiken.

"Om zijn volledige potentieel te bereiken, nieuwe detectoren met een grotere gevoeligheid nodig zijn, ' zei Fransisco.

"De wereldwijde gemeenschap van zwaartekrachtgolfwetenschappers ontwerpt momenteel de zogenaamde 'zwaartekrachtgolfdetectoren van de derde generatie (we bevinden ons momenteel in de tweede generatie detectoren; de eerste generatie waren de prototypen die ons hebben gebracht waar we nu zijn)."

Detectoren van de derde generatie verhogen de bereikte gevoeligheid met een factor 10, het detecteren van elke samensmelting van zwarte gaten in het heelal, en de meeste neutronensterbotsingen.

Maar ze hebben een stevig prijskaartje. Met ongeveer $ 1 miljard, ze vereisen echt wereldwijde investeringen, en zullen naar verwachting pas op zijn vroegst in 2035 beginnen met het detecteren van zwaartekrachtsgolven.

In tegenstelling tot, NEMO zou een budget van slechts $ 50 tot $ 100 miljoen nodig hebben, een aanzienlijk kortere tijdsduur voor ontwikkeling, en het zou een proeftuin bieden voor technologieontwikkeling voor instrumenten van de derde generatie.

De paper van vandaag concludeert dat verdere ontwerpstudies nodig zijn om de details van het instrument in detail te beschrijven, evenals een mogelijke verkennende studie om een ​​geschikte locatie voor het observatorium te vinden, een project dat bekend staat als 'Finding NEMO'.