En ny studie som släpptes idag ger ett övertygande argument för utvecklingen av "NEMO" - ett nytt observatorium i Australien som kan leverera några av de mest spännande gravitationsvågsvetenskapliga nästa generations detektorer att erbjuda, men till en bråkdel av kostnaden.

Studien, medförfattare av ARC Center of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav), sammanfaller med en halvtidsgranskning av Astronomy Decadal Plan av Australian Academy of Sciences där "NEMO" identifieras som ett prioriterat mål.

"Gravitationsvågsastronomi omformar vår förståelse av universum, " sa en av studiens huvudförfattare ARC Future Fellow, Dr Paul Lasky, från Monash University School of Physics and Astronomy, och OzGrav.

"Neutronstjärnor är ett sluttillstånd av stjärnutveckling, " han sa.

"De består av den tätaste observerbara materien i universum, och tros bestå av en supervätska, supraledande kärna av materia vid supranukleära densiteter. Sådana förhållanden är omöjliga att producera i laboratoriet, och teoretisk modellering av saken kräver extrapolering i många storleksordningar bortom den punkt där kärnfysik är väl förstådd."

Studien presenterar idag designkonceptet och vetenskapsfallet för ett Neutron Star Extreme Matter Observatory (NEMO):en gravitationsvågsinterferometer optimerad för att studera kärnfysik med sammanslagna neutronstjärnor.

Konceptet använder hög cirkulerande laserkraft, kvantklämning och en detektortopologi speciellt utformad för att uppnå den höga frekvenskänslighet som krävs för att undersöka kärnämne med hjälp av gravitationsvågor.

Studien erkänner att tredje generationens observatorier kräver betydande, globala finansiella investeringar och betydande teknisk utveckling under många år.

Enligt Monash Ph.D. kandidat Francisco Hernandez Vivanco, som också arbetade med studien, de senaste transformationella upptäckterna var bara toppen av isberget av vad det nya fältet av gravitationsvågastronomi skulle kunna uppnå.

"För att nå sin fulla potential, nya detektorer med större känslighet krävs, " sa Francisco.

"Det globala samfundet av gravitationsvågsforskare designar för närvarande de så kallade "tredje generationens gravitationsvågsdetektorer (vi är för närvarande i den andra generationen av detektorer; den första generationen var prototyperna som fick oss dit vi är idag)."

Tredje generationens detektorer ökar den uppnådda känsligheten med en faktor på 10, upptäcka varje svart håls sammanslagning i hela universum, och de flesta neutronstjärnekollisioner.

Men de har en rejäl prislapp. För cirka 1 miljard dollar, de kräver verkligt globala investeringar, och förväntas inte börja upptäcka krusningar av gravitation förrän tidigast 2035.

I kontrast, NEMO skulle kräva en budget på endast $50 till $100M, en betydligt kortare tidsskala för utveckling, och det skulle tillhandahålla en testbäddsanläggning för teknikutveckling för tredje generationens instrument.

Uppsatsen idag drar slutsatsen att ytterligare designstudier krävs med detaljerade detaljer för instrumentet, samt en möjlig omfattningsstudie för att hitta en lämplig plats för observatoriet, ett projekt som kallas "Finding NEMO."