CMB-S4 proporcionará una plataforma única para realizar un estudio de dominio temporal de campo amplio en la banda de longitud de onda milimétrica, cubriendo más de la mitad del cielo todos los días. En esta banda de ondas, el cielo variable en el tiempo está en gran parte inexplorado, existiendo solo estudios poco profundos o limitados en área o alcance. Esto es en gran parte el resultado del tiempo de observación y los campos de visión limitados para los instrumentos de banda mm que tienden a centrarse en observaciones de alta resolución de objetos conocidos. A pesar de esto, se sabe o se cree que una amplia variedad de fuentes tienen una variabilidad de tiempo particularmente interesante en las bandas observadas por CMB-S4. Las fuentes esperadas incluyen eventos de interrupción de mareas, supernovas cercanas, binarias de rayos X, y novas clásicas. Los candidatos particularmente buenos son los estallidos de rayos gama y las galaxias activas, como el blazar variable de tiempo que se identificó como una posible fuente de neutrinos de alta energía. La combinación de alta sensibilidad y área amplia de CMB-S4 abrirá una nueva ventana para la astronomía de dominio temporal y a la astrofísica multimensajero.
CMB-S4 será un excelente complemento para otros registros transitorios, llenando un vacío entre las búsquedas de ondas de radio y ópticas. Los resplandores del estallido de rayos gama se pueden detectar a las pocas horas de ocurrido el estallido en muchos casos, y existe la posibilidad de capturar resplandores de onda milimétrica que no tienen el disparador de rayos gama correspondiente, ya sea desde la geometría del haz relativista y/o desde fuentes con un corrimiento al rojo muy alto.
CMB-S4 también podría encontrar un hipotético noveno planeta en los confines del sistema solar, si hay uno allá fuera. La emisión térmica de planetas conocidos, planetas enanos y asteroides se ha medido en estas longitudes de onda, y dado que sus órbitas les dan movimientos rápidos y adecuados, pueden diferenciarse fácilmente del cielo extrasolar.
CMB-S4 jugará un papel activo en la astronomía multi-mensajero. En los centros de las galaxias, los agujeros negros que acumulan gas son muy variables. CMB-S4 proporcionará mediciones frecuentes y de larga duración en intensidad y polarización lineal. Esto creará un archivo de ondas milimétricas para la astronomía de múltiples mensajeros, en particular para futuras fuentes que se descubra que son fuentes de neutrinos de alta energía (como la galaxia “blazar” asociada con una detección por el experimento de neutrinos IceCube en el Polo Sur).
Además, la naturaleza de área extensa del estudio hará que sea sencillo buscar contrapartes electromagnéticas de eventos de ondas gravitacionales. Aunque la primera fusión binaria de estrellas de neutrones descubierta por ondas gravitacionales no se detectó en longitudes de onda milimétricas, sí lo fue en un entorno de baja densidad. Algunas fusiones pueden ocurrir en entornos más densos, lo que los hará más débiles en luz visible, pero más brillantes para CMB-S4.
