用于宇宙学研究的引力波月球观测站

若干大规模实验设施和空间任务正被提出，以跨越引力波（GW）频谱探测宇宙。在此我们提出引力波月球观测站（GLOC）——NASA 阿尔忒弥斯时代首个用于月球上 GW 观测站的概念设计。利用可行的干涉仪技术，我们发现月球基地观测站非常适合探测 deci-Hz 至 5 Hz 之间的 GW 频率，这是一个天体物理上丰富且对地基和天基探测器都极具挑战的频段。GLOC 可在无显著背景污染的情况下，探测包含中子星、恒星级和中等质量黑洞的双星系统，覆盖可观测宇宙体积的 ≳70%。在 O(1 Hz) 处的灵敏度提供了一个校准 Ia 型超新星的独特窗口。在其终极灵敏度极限下，GLOC 将追踪直至红移 z∼3 的哈勃膨胀率，并检验广义相对论和 ΛCDM 宇宙学直至 z∼350。