Une pierre tombe dans un étang et des cercles se propagent à la surface de l'eau. Si ces cercles rencontrent une branche émergée, une partie de l'ondulation se réfléchit, une autre contourne l'obstacle. C'est un peu ce que font les ondes gravitationnelles — l'ondulation de l'espace-temps lui-même — lorsqu'elles passent près d'amas de galaxies ou de trous noirs. Leur trajectoire se courbe, et le détecteur ne reçoit pas une seule onde, mais tout un écho.
Habituellement, on décrit ce processus comme un jeu d'ombre et de lumière, mais avec des ondes au lieu de rayons. Cette approche fonctionne tant que l'onde reste courte par rapport à la taille de l'obstacle. Mais si l'onde devient très longue — et les ondes gravitationnelles peuvent atteindre des longueurs de plusieurs kilomètres ou plus — l'optique classique ne s'applique plus. Les auteurs de l'étude ont montré que dans certaines théories de la gravité différentes de celle d'Einstein, à ces très basses fréquences, une interaction supplémentaire entre en jeu : l'onde ne se contente pas de contourner le corps massif, elle commence à « discuter » avec lui à travers la courbure de l'espace elle-même.
En conséquence, l'amplification de l'onde — c'est-à-dire à quel point elle devient plus forte après la lentille — ne tend pas vers l'unité aux très basses fréquences, comme le prédit la théorie standard. Elle peut être complètement différente. Pour la détecter, il faut un nouvel outil mathématique : au lieu des fronts d'onde habituels, les scientifiques proposent de considérer que l'onde revêt une sorte de « manteau » d'espace courbe et interagit ainsi avec la lentille. L'effet résiduel de lentillage se réduit alors à un décalage de phase — l'onde arrive un peu plus tôt ou un peu plus tard.
Si les futurs détecteurs, comme l'observatoire spatial LISA, remarquent un tel comportement inhabituel des ondes gravitationnelles longues, cela constituerait une indication directe que la gravité est plus complexe qu'on ne le pensait. Et cela pourrait se produire même si, dans les rayons « géométriques » habituels, tout semble parfaitement conforme à Einstein. Ainsi, l'ondulation de l'eau, en rencontrant un obstacle invisible, peut en révéler les contours.
Les ondes gravitationnelles issues de la fusion de trous noirs supermassifs peuvent avoir une longueur de plusieurs milliards de kilomètres — plus que la distance du Soleil à Saturne. À de telles échelles, l'optique ondulatoire du lentillage devient l'outil principal de recherche.
Dans le roman « Contact » de Carl Sagan, un signal extraterrestre contient le plan d'une machine qui utilise les ondes gravitationnelles. Une gravité modifiée pourrait être un « plan » tout aussi inattendu dans des données déjà connues.