Undele gravitaționale sunt fluctuații în curbura spațiu-timp care se propagă ca niște unde. Dacă ne plimbăm cu barca pe un lac liniștit, observăm cum la suprafața apei se formează unde, mici valuri, care ne însoțesc pe direcția de deplasare. Conform lui Albert Einstein, același lucru se întâmplă atunci când obiectele grele se deplasează prin spațiu-timp.
În Teoria Generală a Relativității, Einstein explică faptul că spațiul nu este un vid, așa cum se credea, ci mai degrabă un material sau o țesătură cu patru dimensiuni ce poate fi trasă sau împinsă de obiectele cosmice care se deplasează prin ea. Aceste distorsiuni generate în spațiu-timp sunt adevărata cauză a atracției gravitaționale.
O modalitate foarte folosită de a explica acest lucru este de a întinde o membrană de cauciuc în aer, fixată pe niște stâlpi. Dacă plasăm un obiect greu, o bilă de popice, spre exemplu, pe această membrană, observăm că bila generează o adâncitură. Dacă apoi punem pe membrană și o bilă de biliard, mai ușoară, observăm cu aceasta va fi atrasă spre adâncitura formată de bila mai grea — și va "cădea" spre aceasta. Soarele generează același gen de distorsiune asupra continuului spațiu-timp, iar planeta noastră "cade" spre Soare, fiind susținută la distanța orbitală de adâncitura formată de propria sa greutate în textura cosmică.
Deși analogia cu membrana de cauciuc nu este chiar una exactă, ea ne poate ajuta să ne imaginăm cum funcționează relațiile gravitaționale dintre obiectele cosmice mari și ne arată să ne imaginăm spațiul cosmic, ca pe o "substanță dinamică", nu ca pe un vid. Orice obiect care se mișcă prin această "substanță" spațiu-timp generează unde sau valuri în jurul său. Valurile create de corpurile mai puțin masive dispar relativ mai repede. Doar obiectele cosmice supermasive, așa cum sunt găurile negre sau stelele neutronice pot generea astfel de valuri suficient de puternice pentru a putea fi observate cu ajutorul sistemelor de detecție de pe Pământ.
În prezent există câteva experimente în desfășurare pentru identificarea acestor unde. Unul dintre aceste experimente este LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), iar echipa de oameni de știință care lucrează în cadrul acestui experiment a anunțat că organizează o conferință de presă joi, concomitent cu publicarea rezultatelor cercetării lor în revista Nature.
LIGO caută undele gravitaționale urmărind modul în care acestea afectează textura spațiu-timp: atunci când o astfel de undă trece, ea întinde spațiul într-o direcție și îl strânge în fața sa, pe direcție perpendiculară. LIGO folosește un interferometru pentru a detecta aceste mici fluctuații în spațiu-timp. Acest dispozitiv desparte în două o singură rază laser și trimite ambele raze rezultate în direcții diferite, perpendiculare însă una pe cealaltă (formând un "L").
Cele două raze rezultate străbat distanțe egale în cadrul experimentului, se lovesc de niște oglinzi și se întorc spre sursă. Dacă acest sistem experimental nu este perturbat de factori externi (în acest caz de undele gravitaționale), ele trebuie să fie încă perfect aliniate la revenire. Însă intersectarea cu o undă gravitațională poate modifica distanța străbătută de laser, pe fiecare dintre cele două brațe aflate în unghi drept. Oamenii de știință măsoară apoi distanța străbătută de fiecare rază laser cu ajutorul unor aparate foarte de sensibile, pentru că undele gravitaționale modifică extraordinar de puțin lungimea unei raze ce pornește din interferometru: aproximativ 1/10.000 din diametrul nucleului unui atom.
Descoperirea care confirmă existența undelor gravitaționale ne deschide o nouă cale de a observa Universul. Spre exemplu, undele gravitaționale generate de explozia primordială, Big Bang, ne vor oferi noi informații despre modul de formare a Universului. Astfel de unde, extraordinar de puternice, se formează și atunci când se ciocnesc două găuri negre, atunci când explodează stele în stadiul de supernove, sau atunci când pulsează stele neutronice foarte de masive. Astfel, detectarea acestor unde ne poate oferi noi informații despre obiectele și evenimentele cosmice care le produc.
De asemenea, undele gravitaționale îi pot ajuta pe fizicieni să explice legile fundamentale care guvernează Universul. Ele constituie o parte fundamentală a Teoriei Generale a Relativității iar descoperirea lor poate proba această teorie și poate identifica punctele ei slabe, ce pot fi astfel eliminate sau corectate — un pas important spre acea teorie unitară care să împace fizica clasică, a corpurilor mari, cu fizica cuantică.
Dovezile concrete ale existenței undelor gravitaționale ar deschide o nouă eră pentru discipline precum fizica sau astronomia. "Ținând cont de faptul că undele gravitaționale nu interacționează direct cu materia (spre deosebire de radiația electromagnetică, spre exemplu), ele se propagă prin Univers nestingherite și ne pot oferi o imagine de ansamblu asupra întregului cosmos", conform echipei LIGO. Astfel de unde "ar trebui să transporte informația nealterată cu privire la originea lor, spre deosebire de radiația electromagnetică care este distorsionată de-a lungul milioanelor de ani lumină pe care îi străbate prin spațiu".AGERPRES