Patrick Horlaville

Université Bishop's

Patrick Horlaville est étudiant en deuxième année de maîtrise à l'Université Bishop's, sous la direction du Dr John Ruan. Son projet de recherche explore comment identifier les galaxies hôtes des binaires de trous noirs supermassifs qui seront prochainement détectés par ondes gravitationnelles grâce aux radiotélescopes terrestres appelés Pulsar Timing Arrays (PTA). Les trous noirs supermassifs se trouvent au centre de la plupart des galaxies massives et peuvent former des systèmes binaires si leurs galaxies hôtes fusionnent. À des distances suffisamment proches, ces systèmes binaires émettent des ondes gravitationnelles de basse fréquence (nHz) détectables par les PTA. Bien que des détections récentes suggèrent une population abondante de binaires de trous noirs supermassifs dans l'Univers local, nous n'avons pas encore détecté et localisé directement les systèmes individuels, ce qui nous permettrait de réaliser des observations électromagnétiques complémentaires. Cela permettrait de mieux comprendre les mécanismes qui peuvent amener les trous noirs supermassifs à former des binaires et finalement à fusionner, mécanismes qui restent largement incontrôlés.

Actuellement, il n'existe aucune méthode fiable pour localiser la galaxie hôte des binaires de trous noirs supermassifs à l'aide d'observations d'ondes gravitationnelles issues d'ATG. Cependant, des travaux récents utilisant des simulations cosmologiques suggèrent que les galaxies hôtes de ces binaires présentent une cinématique stellaire unique. En particulier, comme nous nous attendons à ce que les systèmes binaires détectés par les ondes gravitationnelles soient massifs et proches, ils devraient vivre dans des galaxies massives locales, qui ont pour la plupart déjà été observées par des relevés de galaxies en unités de champ intégrales (UFI). Dans le cadre de son projet de recherche de maîtrise, Patrick recherche ces signatures cinématiques stellaires caractéristiques dans des relevés d'archives de galaxies en UFI afin d'identifier des galaxies hôtes candidates pour des binaires de trous noirs supermassifs, ce qui accélérera la recherche d'ATG par ondes gravitationnelles. Lorsque les UFI identifieront la signature d'ondes gravitationnelles d'un système binaire de trous noirs supermassifs et que sa galaxie hôte sera localisée, nous pourrons étudier des questions fondamentales liées à la coévolution des environnements des trous noirs supermassifs et des galaxies hôtes.

By searching through the MASSIVE, ATLAS3D and CALIFA galaxy surveys, Patrick’s objective is to identify the galaxies that are the most likely to host supermassive black hole binaries whose gravitational waves will be detected by PTAs in the near future. On the x-axis, galaxies with a high LDA score display the strongest kinematic signatures of supermassive black hole binary host galaxies. On the y-axis, galaxies with a high log(h0) host the most massive and closest supermassive black hole systems, which are the ones most likely to be detected with gravitational waves by PTAs if they exist in a binary. Therefore, galaxies located in the top right corner of the plot both display the stellar kinematic of supermassive black hole binary hosts, and their supermassive black holes are massive and close, making them ideal candidates for the host galaxies of supermassive black hole binaries that will be detected by PTAs.