Lorsque deux étoiles mortes entrent en collision dans une galaxie lointaine, deux messagers nous informent de l'événement : un frémissement de l'espace — l'onde gravitationnelle — et un éclat de lumière. Les deux messagers traversent l'Univers pour nous rejoindre, mais leurs chemins peuvent légèrement différer. La lumière est parfois retardée par la poussière cosmique, tandis que les ondes gravitationnelles traversent tout, sans presque remarquer les obstacles.
Les auteurs de l'étude ont trouvé un moyen de confronter les dires de ces deux messagers. Ils ont établi des règles mathématiques simples qui relient les distances mesurées par la lumière et par les ondes gravitationnelles. Ces règles fonctionnent comme un détecteur de mensonges : si les deux méthodes donnent des résultats cohérents, notre vision du monde est correcte. Si un écart apparaît, c'est que nous ignorons quelque chose sur la structure du cosmos.
Ce qui est particulièrement intéressant, c'est que ces règles ne dépendent pas du fait que notre Univers soit plat ou légèrement courbé, comme la surface d'une immense bulle de savon. En général, les astronomes supposent pour simplifier que le cosmos est plat, mais cette convention peut introduire des erreurs dans les calculs. Les nouvelles formules permettent de contourner cette hypothèse et de vérifier si le monde est réellement courbé. C'est comme si un cartographe apprenait à dresser une carte précise d'un terrain sans savoir à l'avance s'il se trouve sur une plaine ou sur une pente.
L'onde gravitationnelle de la fusion d'étoiles à neutrons détectée en 2017 a parcouru 130 millions d'années-lumière, et pendant ce temps son amplitude a diminué au point que les détecteurs LIGO ont perçu un déplacement des miroirs mille fois plus petit que la taille d'un proton.
Dans le roman « Contact » de Carl Sagan, un signal extraterrestre contient les instructions pour construire une machine utilisant les ondes gravitationnelles pour voyager — ici, nous les utilisons comme un autre moyen d'« écouter » le cosmos.