Jetez une pierre dans un étang : les cercles se propagent régulièrement puis s'estompent. Les ondes gravitationnelles, nées de la fusion de trous noirs, se comportent différemment : même après le passage de l'onde principale, il reste une « queue » faible. C'est comme si, après les cercles à la surface de l'eau, une ride persistait encore longtemps, provoquée non pas par la pierre elle-même, mais par la manière dont l'eau « se souvient » de l'impact.
Des physiciens ont étudié comment ces queues se manifestent dans les régions infiniment éloignées de l'espace. On considère généralement qu'à grande distance, le champ gravitationnel se comporte de manière prévisible, comme la lumière d'une ampoule lointaine : plus on est loin, plus elle est faible et régulière. Mais les queues perturbent cette image simple : elles ajoutent des distorsions supplémentaires qui ne disparaissent pas si vite. Les auteurs ont trouvé des expressions mathématiques exactes pour ces distorsions, en utilisant les données sur le rayonnement entrant. Dans la limite de gravité faible, leurs formules se réduisent aux résultats obtenus dans les années 1980 par le physicien français Thibault Damour.
L'étude propose également une nouvelle condition de raccordement à l'infini spatial. Avec la condition déjà connue à l'infini temporel, elle englobe tous les effets des queues. En gravité quantique, les distorsions s'avèrent encore plus fortes, ce qui est cohérent avec de récents calculs d'amplitudes de diffusion. Comprendre ces subtilités est important pour les futures expériences : plus nous connaissons précisément comment les ondes sont déformées en cours de route, mieux nous pourrons extraire des informations sur les cataclysmes lointains.
Les queues gravitationnelles apparaissent parce que l'onde, en se propageant dans un espace courbe, est partiellement diffusée par sa propre courbure — comme un son qui se réfléchit sur les parois d'un canyon et revient avec un retard.
Dans le film « Interstellar », les héros utilisent des anomalies gravitationnelles pour transmettre des messages à travers l'espace-temps — comprendre les queues pourrait aider à distinguer de tels signaux des signaux naturels.