L'année dernière, le réseau avancé de détecteurs d'ondes gravitationnelles LIGO-VIRGO a enregistré les données de 35 trous noirs et étoiles à neutrons fusionnés. Un excellent résultat, mais qu'ont-ils raté ? Selon le Dr Rory Smith du Centre d'excellence de l'ARC pour la découverte des ondes gravitationnelles de l'Université Monash en Australie, il est probable qu'il y ait encore 2 millions d'événements d'ondes gravitationnelles résultant de la fusion des trous noirs, "une paire de trous noirs fusionnant toutes les 200 secondes et une paire d'étoiles à neutrons fusionnant toutes les 15 secondes" que les scientifiques ne captent pas.

Dr Smith et ses collègues, également à l'Université Monash, ont développé une méthode pour détecter la présence de ces événements faibles ou « de fond » qui à ce jour sont passés inaperçus, sans avoir à les détecter individuellement. La méthode, actuellement testée par la communauté LIGO, « signifie que nous pourrons peut-être regarder plus de 8 milliards d'années-lumière plus loin que ce que nous observons actuellement, " a déclaré le Dr Smith.

"Cela nous donnera un aperçu de ce à quoi ressemblait l'univers primitif tout en donnant un aperçu de l'évolution de l'univers."

Le papier, récemment publié dans le Société royale d'astronomie journal, détaille comment les chercheurs mesureront les propriétés d'un fond d'ondes gravitationnelles à partir des millions de fusions de trous noirs non résolues.

Les fusions de trous noirs binaires libèrent d'énormes quantités d'énergie sous forme d'ondes gravitationnelles et sont maintenant détectées de manière routinière par le réseau de détecteurs Advanced LIGO-Virgo. Selon le co-auteur, Eric Thrane d'OzGrav-Monash, ces ondes gravitationnelles générées par des fusions binaires individuelles "portent des informations sur l'espace-temps et la matière nucléaire dans les environnements les plus extrêmes de l'Univers. Des observations individuelles d'ondes gravitationnelles retracent l'évolution des étoiles, amas d'étoiles, et galaxies, " il a dit.

"En rassemblant les informations de nombreux événements de fusion, nous pouvons commencer à comprendre les environnements dans lesquels les étoiles vivent et évoluent, et ce qui cause leur destin éventuel en tant que trous noirs. Plus on s'éloigne des ondes gravitationnelles de ces fusions, plus l'Univers était jeune quand ils se sont formés. Nous pouvons retracer l'évolution des étoiles et des galaxies à travers le temps cosmique, à l'époque où l'Univers n'avait qu'une fraction de son âge actuel."

Les chercheurs mesurent les propriétés de population des fusions de trous noirs binaires, comme la distribution des masses de trous noirs. La grande majorité des fusions binaires compactes produisent des ondes gravitationnelles qui sont trop faibles pour produire des détections sans ambiguïté, de sorte que de grandes quantités d'informations sont actuellement manquées par nos observatoires.

"De plus, les inférences faites sur la population de trous noirs peuvent être sujettes à un « biais de sélection » en raison du fait que nous ne voyons qu'une poignée des plus forts, systèmes les plus proches. Le biais de sélection signifie que nous n'obtenons peut-être qu'un instantané des trous noirs, plutôt que l'image complète, " a prévenu le Dr Smith.

L'analyse développée par Smith et Thrane est testée à l'aide d'observations du monde réel des détecteurs LIGO-VIRGO, le programme devant être pleinement opérationnel dans quelques années, selon le Dr Smith.