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Pré-Publication, Document De Travail Année : 2021

The Next Generation Global Gravitational Wave Observatory: The Science Book

Vicky Kalogera , B.S. Sathyaprakash , Matthew Bailes , Marie-Anne Bizouard (1) , Alessandra Buonanno , Adam Burrows , Monica Colpi , Matt Evans , Stephen Fairhurst , Stefan Hild , Mansi M. Kasliwal , Luis Lehner , Ilya Mandel , Vuk Mandic , Samaya Nissanke , Maria Alessandra Papa , Sanjay Reddy , Stephan Rosswog , Chris van Den Broeck , P. Ajith , Shreya Anand , Igor Andreoni , K.G. Arun , Enrico Barausse , Masha Baryakhtar , Enis Belgacem , Christopher P.L. Berry , Daniele Bertacca , Richard Brito , Chiara Caprini (2) , Katerina Chatziioannou , Michael Coughlin , Giulia Cusin , Tim Dietrich , Yves Dirian , William E. East , Xilong Fan , Daniel Figueroa , Stefano Foffa , Archisman Ghosh , Evan Hall , Jan Harms , Ian Harry , Tanja Hinderer , Thomas Janka , Stephen Justham , Dan Kasen , Kei Kotake , Geoffrey Lovelace , Michele Maggiore , Alberto Mangiagli (2) , Michela Mapelli , Andrea Maselli , Andrew Matas , Jess Mciver , Bronson Messer , Tony Mezzacappa , Cameron Mills , Bernhard Mueller , Ewald Müller , Michael Pürrer , Paolo Pani , Geraint Pratten , Tania Regimbau (3) , Mairi Sakellariadou , Raffaella Schneider , Alberto Sesana , Lijing Shao , P. Thomas Sotiriou , Nicola Tamanini (4) , Thomas Tauris , Eric Thrane , Rosa Valiante , Maarten van de Meent , Vijay Varma , Justin Vines , Salvatore Vitale , Huan Yang , Nicolas Yunes , Miguel Zumalacarregui , Michele Punturo , David Reitze , Peter Couvares , Stavros Katsanevas , Takaaki Kajita , Harald Lueck , David Mcclelland , Sheila Rowan , Gary Sanders , David Shoemaker , Jo van den Brand
Vicky Kalogera
  • Fonction : Auteur
B.S. Sathyaprakash
  • Fonction : Auteur
Matthew Bailes
  • Fonction : Auteur
Alessandra Buonanno
  • Fonction : Auteur
Adam Burrows
  • Fonction : Auteur
Monica Colpi
  • Fonction : Auteur
Matt Evans
  • Fonction : Auteur
Stephen Fairhurst
  • Fonction : Auteur
Stefan Hild
  • Fonction : Auteur
Mansi M. Kasliwal
  • Fonction : Auteur
Luis Lehner
  • Fonction : Auteur
Ilya Mandel
  • Fonction : Auteur
Vuk Mandic
  • Fonction : Auteur
Samaya Nissanke
  • Fonction : Auteur
Maria Alessandra Papa
  • Fonction : Auteur
Sanjay Reddy
  • Fonction : Auteur
Stephan Rosswog
  • Fonction : Auteur
Chris van Den Broeck
  • Fonction : Auteur
P. Ajith
  • Fonction : Auteur
Shreya Anand
  • Fonction : Auteur
Igor Andreoni
  • Fonction : Auteur
K.G. Arun
  • Fonction : Auteur
Enrico Barausse
  • Fonction : Auteur
Masha Baryakhtar
  • Fonction : Auteur
Enis Belgacem
  • Fonction : Auteur
Christopher P.L. Berry
  • Fonction : Auteur
Daniele Bertacca
  • Fonction : Auteur
Richard Brito
  • Fonction : Auteur
Katerina Chatziioannou
  • Fonction : Auteur
Michael Coughlin
  • Fonction : Auteur
Giulia Cusin
  • Fonction : Auteur
Tim Dietrich
  • Fonction : Auteur
Yves Dirian
  • Fonction : Auteur
William E. East
  • Fonction : Auteur
Xilong Fan
  • Fonction : Auteur
Daniel Figueroa
  • Fonction : Auteur
Stefano Foffa
  • Fonction : Auteur
Archisman Ghosh
  • Fonction : Auteur
Evan Hall
  • Fonction : Auteur
Jan Harms
  • Fonction : Auteur
Ian Harry
  • Fonction : Auteur
Tanja Hinderer
  • Fonction : Auteur
Thomas Janka
  • Fonction : Auteur
Stephen Justham
  • Fonction : Auteur
Dan Kasen
  • Fonction : Auteur
Kei Kotake
  • Fonction : Auteur
Geoffrey Lovelace
  • Fonction : Auteur
Michele Maggiore
  • Fonction : Auteur
Michela Mapelli
  • Fonction : Auteur
Andrea Maselli
  • Fonction : Auteur
Andrew Matas
  • Fonction : Auteur
Jess Mciver
  • Fonction : Auteur
Bronson Messer
  • Fonction : Auteur
Tony Mezzacappa
  • Fonction : Auteur
Cameron Mills
  • Fonction : Auteur
Bernhard Mueller
  • Fonction : Auteur
Ewald Müller
  • Fonction : Auteur
Michael Pürrer
  • Fonction : Auteur
Paolo Pani
  • Fonction : Auteur
Geraint Pratten
  • Fonction : Auteur
Mairi Sakellariadou
  • Fonction : Auteur
Raffaella Schneider
  • Fonction : Auteur
Alberto Sesana
  • Fonction : Auteur
Lijing Shao
  • Fonction : Auteur
P. Thomas Sotiriou
  • Fonction : Auteur
Thomas Tauris
  • Fonction : Auteur
Eric Thrane
  • Fonction : Auteur
Rosa Valiante
  • Fonction : Auteur
Maarten van de Meent
  • Fonction : Auteur
Vijay Varma
  • Fonction : Auteur
Justin Vines
  • Fonction : Auteur
Salvatore Vitale
  • Fonction : Auteur
Huan Yang
  • Fonction : Auteur
Nicolas Yunes
  • Fonction : Auteur
Miguel Zumalacarregui
  • Fonction : Auteur
Michele Punturo
  • Fonction : Auteur
David Reitze
  • Fonction : Auteur
Peter Couvares
  • Fonction : Auteur
Stavros Katsanevas
  • Fonction : Auteur
Takaaki Kajita
  • Fonction : Auteur
Harald Lueck
  • Fonction : Auteur
David Mcclelland
  • Fonction : Auteur
Sheila Rowan
  • Fonction : Auteur
Gary Sanders
  • Fonction : Auteur
David Shoemaker
  • Fonction : Auteur
Jo van den Brand
  • Fonction : Auteur

Résumé

The next generation of ground-based gravitational-wave detectors will observe coalescences of black holes and neutron stars throughout the cosmos, thousands of them with exceptional fidelity. The Science Book is the result of a 3-year effort to study the science capabilities of networks of next generation detectors. Such networks would make it possible to address unsolved problems in numerous areas of physics and astronomy, from Cosmology to Beyond the Standard Model of particle physics, and how they could provide insights into workings of strongly gravitating systems, astrophysics of compact objects and the nature of dense matter. It is inevitable that observatories of such depth and finesse will make new discoveries inaccessible to other windows of observation. In addition to laying out the rich science potential of the next generation of detectors, this report provides specific science targets in five different areas in physics and astronomy and the sensitivity requirements to accomplish those science goals. This report is the second in a six part series of reports by the GWIC 3G Subcommittee: i) Expanding the Reach of Gravitational Wave Observatories to the Edge of the Universe, ii) The Next Generation Global Gravitational Wave Observatory: The Science Book (this report), iii) 3G R&D: R&D for the Next Generation of Ground-based Gravitational Wave Detectors, iv) Gravitational Wave Data Analysis: Computing Challenges in the 3G Era, v) Future Ground-based Gravitational-wave Observatories: Synergies with Other Scientific Communities, and vi) An Exploration of Possible Governance Models for the Future Global Gravitational-Wave Observatory Network.

Mots clés

Dates et versions

hal-03457420 , version 1 (30-11-2021)

Identifiants

Citer

Vicky Kalogera, B.S. Sathyaprakash, Matthew Bailes, Marie-Anne Bizouard, Alessandra Buonanno, et al.. The Next Generation Global Gravitational Wave Observatory: The Science Book. 2021. ⟨hal-03457420⟩
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