En 2015, les détecteurs ont pour la première fois capté une onde gravitationnelle — un frémissement de l'espace provenant de la fusion de trous noirs. Depuis, ces signaux sont devenus une nouvelle fenêtre sur l'Univers pour l'astrophysique. Mais les ondes gravitationnelles peuvent faire plus : elles portent en elles l'empreinte de la théorie de la gravitation elle-même. Si la théorie d'Einstein n'est pas tout à fait exacte, les ondes issues de catastrophes lointaines pourraient sonner un peu différemment de ce que prédit la relativité générale.

Les auteurs de l'étude ont pris l'une de ces alternatives — la gravité dite f(Q). Dans celle-ci, la gravité ne naît pas de la courbure de l'espace, mais de sa non-métricité — autrement dit, du fait que lors d'un transport parallèle, les vecteurs peuvent changer de longueur. Aux échelles de l'expansion de l'Univers, ce modèle se comporte comme le modèle cosmologique standard avec la matière noire et l'énergie noire, mais dans les ondes gravitationnelles, les différences devraient se manifester.

Les scientifiques ont simulé comment deux futurs géants enregistreraient ces ondes : le détecteur souterrain européen « Télescope Einstein » et l'américain « Explorateur cosmique ». Leur sensibilité sera des dizaines de fois supérieure à celle des actuels LIGO et Virgo. Les calculs montrent que les deux instruments pourront contraindre très sévèrement le paramètre libre du modèle, même si la source se trouve à une distance énorme — jusqu'à un décalage vers le rouge de 5, lorsque l'Univers avait moins d'un milliard d'années. La moindre différence par rapport à la forme einsteinienne du signal deviendra perceptible.

Ainsi, les ondes gravitationnelles se transforment en banc d'essai pour la physique fondamentale. Le tintement discret des trous noirs lointains racontera non seulement ce qui s'est passé il y a un milliard d'années, mais aussi selon quelles règles l'espace lui-même fonctionne.