Unveiling the gravitational universe at μ-Hz frequencies

Autor: Alberto Mangiagli, Oliver Jennrich, Lijing Shao, N. Korsakova, Simon Barke, Miguel Zumalacarregui, Alberto Sesana, Astrid Lamberts, John A. Regan, Fazeel Mahmood Khan, Kaze Wong, Peter H. Johansson, Enrico Barausse, Juan Garcia-Bellido, Matteo Bonetti, Vishal Baibhav, Surjeet Rajendran, Manuel Arca Sedda, Lucio Mayer, Marta Volonteri, Germano Nardini, Alessandro Lupi, Karan Jani, Nicola Tamanini, Zoltan Haiman, Alessandro D. A. M. Spallicci, Emanuele Berti, Niels Warburton, Chiara Caprini, Alvise Raccanelli, Fabio Pacucci, Antoine Petiteau, Valeriya Korol, Pedro R. Capelo
Přispěvatelé: Observatoire de la Côte d'Azur (OCA), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), Laboratoire de Physique et Chimie de l'Environnement et de l'Espace (LPC2E), Observatoire des Sciences de l'Univers en région Centre (OSUC), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National d’Études Spatiales [Paris] (CNES), Laboratoire des deux Infinis de Toulouse (L2IT), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut d'Astrophysique de Paris (IAP), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Sesana, A, Korsakova, N, Sedda, M, Baibhav, V, Barausse, E, Barke, S, Berti, E, Bonetti, M, Capelo, P, Caprini, C, Garcia-Bellido, J, Haiman, Z, Jani, K, Jennrich, O, Johansson, P, Khan, F, Korol, V, Lamberts, A, Lupi, A, Mangiagli, A, Mayer, L, Nardini, G, Pacucci, F, Petiteau, A, Raccanelli, A, Rajendran, S, Regan, J, Shao, L, Spallicci, A, Tamanini, N, Volonteri, M, Warburton, N, Wong, K, Zumalacarregui, M, Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik ( Albert-Einstein-Institut ) (AEI), Max-Planck-Gesellschaft, Astrophysique Relativiste Théories Expériences Métrologie Instrumentation Signaux (ARTEMIS), Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS), Université Côte d'Azur (UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de la Côte d'Azur, Université Côte d'Azur (UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Leibniz Universität Hannover [Hannover] (LUH), Department of Physics and Astronomy [U Mississippi], The University of Mississippi [Oxford], Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Agence Spatiale Européenne (ESA), European Space Agency (ESA), Joseph Louis LAGRANGE (LAGRANGE), Université Côte d'Azur (UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Observatoire de la Côte d'Azur, Interactions Sol Plante Atmosphère (ISPA), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Ecole Nationale Supérieure des Sciences Agronomiques de Bordeaux-Aquitaine (Bordeaux Sciences Agro), PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National d’Études Spatiales [Paris] (CNES), Institut de Physique Théorique - UMR CNRS 3681 (IPHT), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), University of Helsinki, Department of Physics, Doctoral Programme in Particle Physics and Universe Sciences, Particle Physics and Astrophysics, Division of Geophysics and Astronomy (-2017), COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de la Côte d'Azur, COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Université Côte d'Azur (UCA)-Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS), COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Observatoire de la Côte d'Azur, COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Interactions Sol Plante Atmosphère (UMR ISPA), Ecole Nationale Supérieure des Sciences Agronomiques de Bordeaux-Aquitaine (Bordeaux Sciences Agro)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS), Leibniz Universität Hannover=Leibniz University Hannover, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Agence Spatiale Européenne = European Space Agency (ESA), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2021
Předmět:
astronomi
Cosmology and cosmography
Milky Way science
01 natural sciences
Cosmology
General Relativity and Quantum Cosmology
Observatory
Matematikk og Naturvitenskap: 400::Fysikk: 430::Astrofysikk
astronomi: 438 [VDP]
Micro-Hz band
010303 astronomy & astrophysics
media_common
astro-ph.HE
Physics
[PHYS]Physics [physics]
General relativity and beyond
General Relativity and Cosmology
Astrophysics::Instrumentation and Methods for Astrophysics
Massive black hole binaries
Interferometry
WHITE-DWARF BINARIES
GAS
GROWTH
MASSIVE BLACK-HOLE
MILKY-WAY
Astrophysics - Instrumentation and Methods for Astrophysics
Astrophysics - High Energy Astrophysical Phenomena
Multimessenger and multiband Astronomy
Astrophysics and Astronomy
GALACTIC NUCLEI
gr-qc
media_common.quotation_subject
Astrophysics::Cosmology and Extragalactic Astrophysics
114 Physical sciences
Settore FIS/05 - Astronomia e Astrofisica
Pulsar
0103 physical sciences
POST-NEWTONIAN EVOLUTION
LISA
010308 nuclear & particles physics
Gravitational wave
Astronomy
Astronomy and Astrophysics
115 Astronomy
Space science
Space gravitational wave detector
Universe
Galaxy
Black hole
Space and Planetary Science
[SDU]Sciences of the Universe [physics]
PHASE-TRANSITION
astrofysikk
Massive black hole binarie
astro-ph.IM
HUBBLE CONSTANT
Zdroj: Experimental Astronomy
Experimental Astronomy, 2021, ⟨10.1007/s10686-021-09709-9⟩
Experimental Astronomy, Springer Link, 2021, ⟨10.1007/s10686-021-09709-9⟩
Experimental Astronomy, 51(3), 1333-1383
1333–1383
Experimental astronomy
ISSN: 0922-6435
1572-9508
DOI: 10.1007/s10686-021-09709-9⟩
Popis: We propose a space-based interferometer surveying the gravitational wave (GW) sky in the milli-Hz to $\mu$-Hz frequency range. By the 2040s', the $\mu$-Hz frequency band, bracketed in between the Laser Interferometer Space Antenna (LISA) and pulsar timing arrays, will constitute the largest gap in the coverage of the astrophysically relevant GW spectrum. Yet many outstanding questions related to astrophysics and cosmology are best answered by GW observations in this band. We show that a $\mu$-Hz GW detector will be a truly overarching observatory for the scientific community at large, greatly extending the potential of LISA. Conceived to detect massive black hole binaries from their early inspiral with high signal-to-noise ratio, and low-frequency stellar binaries in the Galaxy, this instrument will be a cornerstone for multimessenger astronomy from the solar neighbourhood to the high-redshift Universe.
Comment: 28 pages, 8 figures; White Paper submitted to ESA's Voyage 2050 call for papers on behalf of the LISA Consortium 2050 Task Force
Databáze: OpenAIRE
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