Les pulsars sont des étoiles à neutrons, formées à partir d'étoiles massives en fin de vie, extrêmement denses et tournant très rapidement sur elles-mêmes. Ils émettent un fort rayonnement électromagnétique périodique, avec une parfaite régularité d'horloge. D'infimes variations des temps d'arrivée de leurs signaux peuvent ainsi trahir de subtiles dilatations et contractions de l'espace-temps, causées par le passage d'ondes gravitationnelles venues de l'Univers lointain.

Pour tester cette hypothèse, des scientifiques du réseau européen EPTA (European Pulsar Timing Array), en collaboration avec le réseau indo-japonais InPTA (Indian Pulsar Timing Array), ont sélectionné 25 pulsars dans notre Galaxie et ont rassemblé toutes les observations disponibles de ces « phares » cosmiques depuis 25 ans, dans les archives de six des radiotélescopes les plus sensibles au monde :

• Effelsberg  (Allemagne),
• Lovell de l'observatoire Jodrell Bank (Royaume-Uni),
• Nançay (France),
• Sardaigne (Italie),
• Westerbork (Pays-Bas),
• Giant Metrewave Radio Telescope (Inde).

Le Grand radiotélescope de Nançay (France) a fourni 70 % des données européennes. (c) Radiotélescope de Nançay

L'ensemble formé par ces radiotélescopes et les 25 pulsars ciblés constitue un détecteur d'ondes gravitationnelles de la taille d'une galaxie. Selon Antoine Petiteau, chercheur à l'Irfu, « ce gigantesque détecteur donne accès à des fréquences d'ondes gravitationnelles beaucoup plus basses que celles mesurées par les détecteurs terrestres de LIGO/Virgo depuis 2015. En détectant des changements inférieurs au millionième de seconde sur plus de vingt ans, nous pouvons détecter des ondes gravitationnelles qui ont une période de plusieurs mois et qui pourraient être émises par la fusion de deux trous noirs supermassifs. »

La théorie indique en effet que les trous noirs supermassifs – dont la masse atteint des millions, voire des milliards de masses solaires et qui se forment à la suite de la collision entre deux galaxies – émettent des ondes à des fréquences de l'ordre du milliardième de hertz.

Les résultats rapportés par le réseau européen – ainsi que par les autres collaborations internationales – ne satisfont pas encore tout à fait à l'exigence d'une détection pleinement robuste, mais l'espoir est grand d'atteindre cet objectif dans un avenir proche, notamment en élargissant les données à cent pulsars observés.

À ce projet de 15 ans qui a mobilisé sept doctorants et à trois post-doctorants, l'Irfu a apporté en particulier son expertise en analyse statistique et interprétation du signal gravitationnel.​