Dirigé par la chercheuse postdoctorale Maria Charisi, une équipe de chercheurs internationaux connue sous le nom de collaboration NANOGrav a créé un catalogue de 45, 000 galaxies pour détecter les ondes gravitationnelles créées par des paires de trous noirs appelés binaires. En utilisant des pulsars - les horloges les plus précises du ciel - un détecteur à l'échelle galactique a surnommé un réseau de synchronisation de pulsars et des données infrarouges de l'autre côté du ciel, Charisi a utilisé le catalogue pour saisir des binaires hypothétiques afin de mesurer les différences de masse des deux trous noirs ou leur distance les uns par rapport aux autres au sein d'une galaxie. "Comme nous n'avons pas encore trouvé d'ondes gravitationnelles avec des matrices de synchronisation de pulsars, nous pouvons jouer avec nos paramètres binaires et une gamme de fréquences d'ondes gravitationnelles pour trouver les limites de la taille des binaires des trous noirs dans des galaxies spécifiques, " dit Charisi.

De ce travail, les astrophysiciens peuvent exclure l'existence de certains types de binaires dans plusieurs galaxies proches. Dans notre propre galaxie, les scientifiques savent qu'il existe un trou noir supermassif central, mais pas s'il y a un compagnon plus petit formant un binaire. Bien que les matrices de synchronisation de pulsar ne puissent pas contraindre un binaire dans notre Voie lactée, l'expérience est si sensible que ces limites sont similaires aux limites de notre propre galaxie obtenues avec d'autres méthodes.

C'est la première fois que les données du réseau de synchronisation des pulsars sont explorées avec le catalogue de galaxies qui l'accompagne. En calculant les limites des binaires des trous noirs dans les galaxies proches, Charisi, Stephen Taylor, professeur assistant de physique et d'astronomie, et leurs collègues internationaux se préparent à l'ère de l'astronomie multimessagers. Alors que les binaires des trous noirs interagissent entre eux et au sein de leur environnement galactique composé de gaz et d'étoiles, les scientifiques seront capables d'interpréter des signaux multi-messagers riches en informations sur la composition et le comportement des galaxies. "Nous n'avons jamais vu de binaire de trou noir auparavant, donc on en sait très peu à l'heure actuelle, " a déclaré Taylor. " Il y a beaucoup de débats théoriques sur la façon dont un binaire évolue, et en voir un sera la pierre de Rosette de notre domaine. Nous nous préparons pour ce moment."

Au fur et à mesure que l'expérience devient plus sensible avec plus d'observations, Charisi et Taylor prévoient de sonder plus de galaxies, en examinant des scénarios à partir d'échantillons encore plus grands. En fin de compte avec ces données et dès la première détection d'ondes gravitationnelles, les scientifiques pourront localiser la galaxie d'où proviennent les signaux.