利用致密双星并合与爱因斯坦望远镜开展天体物理、宇宙学及基础物理研究

目前正在建造的第二代干涉引力波探测器预计将在本十年内实现首次探测。这将确立引力波物理作为一门实证科学的地位，并开启天体物理、宇宙学和基础物理的新纪元。仅在首次探测中，我们就能做到以下几点：阐明短硬伽马射线暴的本质，确证黑洞的存在，以完全独立的方式测量哈勃常数，并首次触及引力真正的强场动力学。因此，考虑这一新领域的长远未来恰逢其时。爱因斯坦望远镜（Einstein Telescope, ET）是第三代引力波天文台的具体概念提案，其应变灵敏度将比第二代探测器高出约 10 倍。这将使我们能够探测到宇宙学距离处的源，并相应地提高探测率。本文概述了 ET 的科学案例，重点关注从致密双星并合发出的信号中可以获取的信息。第三代天文台将允许我们将并合率绘制到红移 $z \sim 3$，确定中子星和黑洞的质量函数，并对中子星物态方程进行精密测量。ET 将使我们无需依赖宇宙距离阶梯即可研究宇宙的大尺度结构和演化。最后，我讨论了它如何实现对强场、动态引力的高精度测量。