Астрофізики розрахували можливості одночасного спостереження гравітаційних хвиль за допомогою наземних і космічних інтерферометрів для пошуку сигналів чорних дір проміжних мас. Спільна робота різних детекторів дозволить спостерігати всі етапи злиття для безлічі різних конфігурацій об'єктів, пишуть автори в журналі.
Астрономи виділяють три основні типи чорних дір, що відрізняються з історії освіти і спостережних проявів: чорні діри зоряних мас, надмасивні та проміжні. Існування перших двох різновидів твердо встановлено різноманітними свідченнями. Третій тип довгий час уникав реєстрації, і, хоча сьогодні вже знайдено кілька відповідних кандидатів, властивості популяції таких чорних дір залишаються невідомими.
Існуючі детектори гравітаційних хвиль (LIGO в США, Virgo в Європі і KAGRA в Японії) чутливі до коливань простору-часу з частотами близько десятків і сотень герц. Це звужує діапазон можливих джерел сигналу до злиття найбільш маломасивних об'єктів, здатних генерувати досить потужний гравітаційний сигнал, тобто до нейтронних зірок і чорних дір не важче 50 Сонц. Для вивчення інших типів об'єктів, тобто чорних дір проміжних мас або тісних подвійних білих карликів, потрібні інші приймачі, які будуть ефективні до хвиль набагато нижчих частот.
Американські астрофізики під керівництвом Карана Яні (Karan Jani) оцінили потенціал спостережень чорних дір проміжних мас за допомогою спільних спостережень на наземних антенах, а також на розроблюваній космічній установці LISA, яка за планом повинна бути запущена в 2034 році. Вчені розділили можливі зливання пари на кілька класів, а також аналізували дані з урахуванням ймовірного поліпшення працюючих наземних антен і введення в дію до 2034 року нових, таких як Телескоп Ейнштейна і Cosmic Explorer.
Автори називають спостереження багатосмуговим, якщо сигнал однієї пари об'єктів вдається спостерігати з космосу на стадії зближення, а на Землі - на стадії злиття або подальшого «дзвону» горизонту подій (ringdown). Для випадку злиття двох чорних дір з масами близько тисячі сонячних радіус реєстрації може перевищити 40 гігапарсек, що відповідає червоному зміщенню понад 4. Настільки велике видалення теоретично дозволяє вивчити гіпотетичне формування чорних дір проміжних мас в результаті вибухів найдавніших зірок населення III.
Для другої групи з великою різницею мас радіус детектування в кращому випадку не сильно перевищить 10 гігапарсек. Це пов'язано з відносно невеликою енергією, що виділяється при злитті, через що дані події будуть важкі для спостереження на наземних установках. При менш вдалих комбінаціях параметрів, таких як дуже велика різниця мас (наприклад, 10000 і 100 сонячних), виявлення буде можливим лише до сотень мегапарсек. Однак особливості випромінювання в такому випадку дозволяють з високою точністю перевірити теоретичні уявлення про чорні діри, такі як теорема про відсутність волосся.
Для третього типу злиттів, в яких бере участь пара чорних дір, одна з яких зіркової маси, а інша масою близько 100 сонячних, можливість реєстрації буде обмежена високочастотними шумами LISA, а не наземними установками. У такому випадку багатосмугові спостереження будуть можливі також до відносно невеликих відстаней в пару сотень мегапарсек. Також не виключено, що сигнал на етапі зближення буде на рівні шумів в даних LISA, і тільки завдяки відновленню параметрів після спостереження злиття на наземних установках можна буде виділити сигнал раннього етапу.
Автори підсумовують, що при будь-якій комбінації параметрів найкращим варіантом буде одночасна робота Lisa в космосі і Телескопа Ейнштейна на Землі. Однак навіть скасування наземних приймачів третього покоління дозволить впевнено спостерігати події за участю чорних дір до 2000 сонячних мас. Виявлення таких подій остаточно доведе реальність подібних об'єктів і дозволить з'ясувати властивості їх популяції, а відсутність шуканих сигналів - встановити оцінки на темп злиттів.
Раніше астрономи дійшли висновку, що антена LISA зможе знайти планети у подвійних білих карликів по всій Галактикі.Також вчені виявили екстремально тісну пару білих карликів - вона найкраща для спостережень за допомогою космічного детектора.