Astronomowie rutynowo badają Wszechświat, wykorzystując różne długości fal widma elektromagnetycznego, od znanego światła widzialnego po fale radiowe i podczerwień po promienie gamma. Problem w tym, że ograniczając się jedynie do widma elektromagnetycznego, możemy sięgnąć maksymalnie do czasu 380 000 lat po Wielkim Wybuchu. Jeżeli jednak chcemy zajrzeć we wcześniejszy etap historii wszechświata, musimy wykorzystać coś innego. Naukowcy wskazują, że fale grawitacyjne występowały dużo wcześniej i to właśnie one mogą umożliwić nam spojrzenie na prawdziwy początek wszechświata.
Same fale grawitacyjne pojawiły się w wersji czysto teoretycznej w ogólnej teorii względności opracowanej przez Alberta Einsteina w 1916 roku. Za życia twórcy tej koncepcji nie udało się potwierdzić istnienia fal. Trzeba było całego stulecia, aby naukowcy zbudowali odpowiednie instrumenty, które dokonywałyby na tyle precyzyjnych pomiarów, aby dało się dostrzec owe niezwykle delikatne zmarszczki czasoprzestrzeni przemierzające przestrzeń kosmiczną z prędkością światła. Pierwsze fale zostały zarejestrowane już podczas wdrażania detektora LIGO do pracy 15 września 2015 roku. Wtedy to detektor zarejestrował zmarszczki wyemitowane w zderzeniu dwóch czarnych dziur o masie 29 i 36 mas Słońca, jakieś 1,3 miliarda lat świetlnych od Ziemi.
Astronomowie z Uniwersytetu w Southampton przekonują, że za pomocą fal grawitacyjnych są w stanie przyjrzeć się najwcześniejszym momentom w historii Wszechświata, kiedy przestrzeń kosmiczna była jeszcze nieprzezroczysta ze względu na obecność zjonizowanego gazu, którego promieniowanie elektromagnetyczne nie było w stanie przeniknąć.
W artykule opublikowanym na serwerze preprintów arXiv badacze opisują trzy główne strategie wykrywania fal grawitacyjnych; układy synchronizacji pulsarów, astrometria i interferometria. Techniki są podobne i wszystkie opierają się na falach grawitacyjnych zniekształcających przestrzeń między różnymi obszarami wszechświata. I tak jeżeli korzystamy z interferometru, zniekształcenie odległości między elementami układu optycznego pozwala wykryć fale grawitacyjne. W przypadku korzystania z pulsarów fale ujawniane są przez różnice w synchronizacji impulsów pochodzących ze znanych pulsarów. W końcu w przypadku badań astrometrycznych niewielkie zmiany w prędkości kątowej badanego obiektu pozwalają dostrzec przechodzące między nim a nami fale grawitacyjne.
Od czasu ich odkrycia fale grawitacyjne dostarczyły bezcennych informacji o wydarzeniach w odległych zakątkach wszechświata. Teraz wygląda na to, że można ich również użyć do rozwiązania tajemnic wszechświata, który dotychczas pozostaje poza naszym zasięgiem. Aby umożliwić nam pełniejsze zrozumienie wszechświata poza Modelem Standardowym, musimy wykorzystać właśnie fale grawitacyjne.