Deux trous noirs tournent l'un autour de l'autre et font vibrer l'espace-temps. Les objets sont happés par les ondes et lentement attirés vers l'intérieur — jusqu'à être engloutis, puis réapparaître au loin.
Les ondes gravitationnelles sont des ondulations de l'espace-temps lui-même — prédites par la théorie de la relativité générale d'Einstein en 1916. Des masses accélérées, comme deux trous noirs tournant l'un autour de l'autre, engendrent des ondes qui se propagent à la vitesse de la lumière en comprimant et en étirant l'espace et le temps eux-mêmes.
Les sources les plus puissantes sont des événements cosmiques extrêmes : la fusion de trous noirs ou d'étoiles à neutrons. Dans les dernières secondes avant la fusion, les masses tournent l'une autour de l'autre à une vitesse toujours croissante, émettant un « chirp » caractéristique — une onde dont la fréquence et l'amplitude augmentent rapidement.
En arrivant sur Terre, les ondes sont d'une faiblesse inimaginable — elles compriment l'espace de moins d'un rayon nucléaire sur une distance de plusieurs kilomètres. Des interféromètres laser comme LIGO et Virgo mesurent précisément ces infimes variations de longueur entre des bras-miroirs longs de plusieurs kilomètres. La première détection directe a eu lieu en 2015, cent ans après la prédiction.
Les ondes gravitationnelles ouvrent une fenêtre entièrement nouvelle sur l'univers — indépendante de la lumière et du rayonnement électromagnétique. Elles permettent d'« entendre » des événements invisibles pour les télescopes, et fournissent une preuve directe de l'existence des trous noirs, de leur fusion et de la courbure de l'espace-temps lui-même.