Lorsque des corps massifs se déplacent avec accélération – disons deux étoiles qui tournent l'une autour de l'autre – l'espace autour d'eux ne reste pas calme. Il tremble, comme la surface d'un étang après qu'on y a jeté une pierre. Ces tremblements sont appelés ondes gravitationnelles. Ils emportent de l'énergie, et la source perd progressivement de la masse.
Un groupe de physiciens dirigé par Geoffrey Compère s'est demandé : comment calculer précisément cette perte de masse ? Dans un espace-temps courbe, les formules simples ne fonctionnent pas. Ils ont examiné des ondes faibles loin de la source – là où la courbure de l'espace-temps est déjà faible. Il s'est avéré que la clé réside dans les moments multipolaires – c'est en quelque sorte les « empreintes » de la distribution de masse et de mouvement : à quelle vitesse l'objet tourne, à quel point il est aplati, comment son centre se déplace.
En reliant ces empreintes aux oscillations de la métrique (c'est ainsi que les physiciens décrivent la géométrie de l'espace-temps), les auteurs ont dérivé des flux de charges – des quantités qui montrent combien de « substance gravitationnelle » s'écoule dans les ondes. Le calcul repose sur l'approximation adiabatique : les changements dans la source se produisent lentement par rapport au passage de l'onde, comme si vous plongiez lentement une pierre dans l'eau, tandis que les cercles se propagent rapidement.
Le résultat du travail n'est pas qu'une formule abstraite. Elle relie ce qui peut être mesuré (comment la distance entre les détecteurs change) à ce qui se passe à la source des ondes. Ainsi, nous apprenons à lire l'histoire des fusions de trous noirs à travers les ondulations qui parviennent jusqu'à la Terre.
L'effet mémoire des ondes gravitationnelles est si faible qu'après le passage d'une onde typique provenant d'une fusion de trous noirs, les détecteurs devraient remarquer un déplacement inférieur à la taille d'un noyau atomique.
Dans le roman « Contact » de Carl Sagan, des extraterrestres codent un message dans les ondes gravitationnelles – l'effet mémoire pourrait être un support naturel pour une telle information.