来自月球的 双中子星：Artemis 时代的早期预警与精密科学

双中子星并合是探测极端密度物质以及宇宙膨胀标准烛光的独特探针。唯一一个同时在引力波和电磁辐射中被观测到的此类事件 GW170817，揭示了重元素的起源，限制了中子星状态方程，并提供了哈勃常数的独立测量。当前的探测器如 LIGO、Virgo 和 KAGRA 仅能捕捉旋近的最后几分钟，提供的提前预警有限且天空定位精度粗糙。在本研究中，我们对 NASA Artemis 和商业月球有效载荷服务计划中设想的月球引力波天文台（LILA、LGWA、GLOC）的双中子星信号进行了全面分析，并将其性能与当前及下一代地面设施进行了比较。对于类似 GW170817 的源，我们发现月球探测器可以提前数周至数月预测并合，并将其定位到小至 0.01 deg$^{2}$ 的区域，远超地面探测器的极限。我们进一步表明，月球天文台每年将探测到约 100 个定位良好的并合事件，从而实现协调的多信使后续观测。当在多频段 LIGO+月球网络中结合时，天空定位区域缩小至仅几个角秒$^{2}$，可与 James Webb 太空望远镜在高倍变焦下的视场相媲美。多频段参数估计也带来了显著的增益：中子星质量比不确定度可以 $\sim0.1\%$ 的精度测量，自旋限制达到 0.001$\%$，光度距离误差达到 1$\%$ 水平，从而实现对状态方程和宇宙膨胀率的精密测量。我们的结果表明，月球引力波天文台将引发双中子星多信使天体物理学的革命，并在 Artemis 时代开启独特的发现图景。