Förra året, det avancerade LIGO-VIRGO gravitationsvågsdetektornätverket registrerade data från 35 sammanslagna svarta hål och neutronstjärnor. Ett bra resultat – men vad missade de? Enligt Dr. Rory Smith från ARC Center of Excellence in Gravitational Wave Discovery vid Monash University i Australien – det är troligt att det finns ytterligare 2 miljoner gravitationsvåghändelser från sammansmältning av svarta hål, "ett par sammanslagna svarta hål var 200:e sekund och ett par sammanslagna neutronstjärnor var 15:e sekund" som forskarna inte uppfattar.

Dr Smith och hans kollegor, även vid Monash University, har utvecklat en metod för att upptäcka förekomsten av dessa svaga eller "bakgrundshändelser" som hittills har gått obemärkt förbi, utan att behöva upptäcka var och en individuellt. Metoden – som för närvarande testas av LIGO-gemenskapen – betyder att vi kanske kan se mer än 8 miljarder ljusår längre än vi för närvarande observerar, " sa Dr Smith.

"Detta kommer att ge oss en ögonblicksbild av hur det tidiga universum såg ut samtidigt som det ger insikter i universums utveckling."

Pappret, nyligen publicerad i Royal Astronomical Society tidning, beskriver hur forskare kommer att mäta egenskaperna hos en bakgrund av gravitationsvågor från miljontals olösta svarta håls sammanslagningar.

Binära svarta håls sammanslagningar frigör enorma mängder energi i form av gravitationsvågor och detekteras nu rutinmässigt av det avancerade LIGO-Virgo-detektornätverket. Enligt medförfattare, Eric Thrane från OzGrav-Monash, dessa gravitationsvågor som genereras av individuella binära sammanslagningar "bär information om rymdtid och kärnämne i de mest extrema miljöerna i universum. Individuella observationer av gravitationsvågor spårar stjärnornas utveckling, stjärnhopar, och galaxer, " han sa.

"Genom att sammanföra information från många fusionsevenemang, vi kan börja förstå de miljöer där stjärnor lever och utvecklas, och vad som orsakar deras slutliga öde som svarta hål. Ju längre bort vi ser gravitationsvågorna från dessa sammanslagningar, ju yngre universum var när de bildades. Vi kan spåra utvecklingen av stjärnor och galaxer under kosmisk tid, tillbaka till när universum var en bråkdel av sin nuvarande ålder."

Forskarna mäter populationsegenskaper hos binära svarta hålssammanslagningar, såsom fördelningen av svarta håls massor. Den stora majoriteten av kompakta binära sammanslagningar producerar gravitationsvågor som är för svaga för att ge entydiga upptäckter - så stora mängder information saknas för närvarande av våra observatorier.

"Dessutom, slutsatser som görs om befolkningen i svarta hål kan vara mottagliga för en "selektionsbias" på grund av det faktum att vi bara ser en handfull av de mest högljudda, de flesta närliggande system. Urvalsbias betyder att vi kanske bara får en ögonblicksbild av svarta hål, snarare än hela bilden, Dr. Smith varnade.

Analysen som utvecklats av Smith och Thrane testas med hjälp av observationer från den verkliga världen från LIGO-VIRGO-detektorerna med programmet som förväntas vara fullt operativt inom några år, enligt Dr Smith.