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Unveiling the gravitational universe at μ-Hz frequencies

Authors :
Alberto Mangiagli
Oliver Jennrich
Lijing Shao
N. Korsakova
Simon Barke
Miguel Zumalacarregui
Alberto Sesana
Astrid Lamberts
John A. Regan
Fazeel Mahmood Khan
Kaze Wong
Peter H. Johansson
Enrico Barausse
Juan Garcia-Bellido
Matteo Bonetti
Vishal Baibhav
Surjeet Rajendran
Manuel Arca Sedda
Lucio Mayer
Marta Volonteri
Germano Nardini
Alessandro Lupi
Karan Jani
Nicola Tamanini
Zoltan Haiman
Alessandro D. A. M. Spallicci
Emanuele Berti
Niels Warburton
Chiara Caprini
Alvise Raccanelli
Fabio Pacucci
Antoine Petiteau
Valeriya Korol
Pedro R. Capelo
Observatoire de la Côte d'Azur (OCA)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)
Laboratoire de Physique et Chimie de l'Environnement et de l'Espace (LPC2E)
Observatoire des Sciences de l'Univers en région Centre (OSUC)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National d’Études Spatiales [Paris] (CNES)
Laboratoire des deux Infinis de Toulouse (L2IT)
Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut d'Astrophysique de Paris (IAP)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Sesana, A
Korsakova, N
Sedda, M
Baibhav, V
Barausse, E
Barke, S
Berti, E
Bonetti, M
Capelo, P
Caprini, C
Garcia-Bellido, J
Haiman, Z
Jani, K
Jennrich, O
Johansson, P
Khan, F
Korol, V
Lamberts, A
Lupi, A
Mangiagli, A
Mayer, L
Nardini, G
Pacucci, F
Petiteau, A
Raccanelli, A
Rajendran, S
Regan, J
Shao, L
Spallicci, A
Tamanini, N
Volonteri, M
Warburton, N
Wong, K
Zumalacarregui, M
Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik ( Albert-Einstein-Institut ) (AEI)
Max-Planck-Gesellschaft
Astrophysique Relativiste Théories Expériences Métrologie Instrumentation Signaux (ARTEMIS)
Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS)
Université Côte d'Azur (UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de la Côte d'Azur
Université Côte d'Azur (UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Leibniz Universität Hannover [Hannover] (LUH)
Department of Physics and Astronomy [U Mississippi]
The University of Mississippi [Oxford]
Observatoire de Paris
PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Agence Spatiale Européenne (ESA)
European Space Agency (ESA)
Joseph Louis LAGRANGE (LAGRANGE)
Université Côte d'Azur (UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Observatoire de la Côte d'Azur
Interactions Sol Plante Atmosphère (ISPA)
Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Ecole Nationale Supérieure des Sciences Agronomiques de Bordeaux-Aquitaine (Bordeaux Sciences Agro)
PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris
PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National d’Études Spatiales [Paris] (CNES)
Institut de Physique Théorique - UMR CNRS 3681 (IPHT)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
University of Helsinki
Department of Physics
Doctoral Programme in Particle Physics and Universe Sciences
Particle Physics and Astrophysics
Division of Geophysics and Astronomy (-2017)
COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de la Côte d'Azur
COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)
Université Côte d'Azur (UCA)-Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS)
COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Observatoire de la Côte d'Azur
COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Interactions Sol Plante Atmosphère (UMR ISPA)
Ecole Nationale Supérieure des Sciences Agronomiques de Bordeaux-Aquitaine (Bordeaux Sciences Agro)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS)
Leibniz Universität Hannover=Leibniz University Hannover
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Agence Spatiale Européenne = European Space Agency (ESA)
Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris
PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)
Source :
Experimental Astronomy, Experimental Astronomy, 2021, ⟨10.1007/s10686-021-09709-9⟩, Experimental Astronomy, Springer Link, 2021, ⟨10.1007/s10686-021-09709-9⟩, Experimental Astronomy, 51(3), 1333-1383, 1333–1383, Experimental astronomy
Publication Year :
2021
Publisher :
HAL CCSD, 2021.

Abstract

We propose a space-based interferometer surveying the gravitational wave (GW) sky in the milli-Hz to $\mu$-Hz frequency range. By the 2040s', the $\mu$-Hz frequency band, bracketed in between the Laser Interferometer Space Antenna (LISA) and pulsar timing arrays, will constitute the largest gap in the coverage of the astrophysically relevant GW spectrum. Yet many outstanding questions related to astrophysics and cosmology are best answered by GW observations in this band. We show that a $\mu$-Hz GW detector will be a truly overarching observatory for the scientific community at large, greatly extending the potential of LISA. Conceived to detect massive black hole binaries from their early inspiral with high signal-to-noise ratio, and low-frequency stellar binaries in the Galaxy, this instrument will be a cornerstone for multimessenger astronomy from the solar neighbourhood to the high-redshift Universe.<br />Comment: 28 pages, 8 figures; White Paper submitted to ESA's Voyage 2050 call for papers on behalf of the LISA Consortium 2050 Task Force

Details

Language :
English
ISSN :
09226435 and 15729508
Database :
OpenAIRE
Journal :
Experimental Astronomy, Experimental Astronomy, 2021, ⟨10.1007/s10686-021-09709-9⟩, Experimental Astronomy, Springer Link, 2021, ⟨10.1007/s10686-021-09709-9⟩, Experimental Astronomy, 51(3), 1333-1383, 1333–1383, Experimental astronomy
Accession number :
edsair.doi.dedup.....041f44a1c4ea946b77c6ab6c9c01ae9b