Les ondes gravitationnelles peuvent être utilisées pour étudier l’expansion de l’univers en mesurant le taux de variation de la distance entre deux ou plusieurs objets dans l’espace. En effet, à mesure que l'univers s'étend, les objets qui s'y trouvent s'éloignent les uns des autres et les ondes gravitationnelles émises par ces objets présenteront une « signature » caractéristique liée au taux d'expansion.

Pour mesurer l'expansion de l'univers à l'aide d'ondes gravitationnelles, les astronomes utilisent un détecteur tel que le Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO), qui se compose de deux interféromètres largement séparés qui mesurent le temps nécessaire à la lumière pour voyager entre les miroirs des bras de l'interféromètre. . Lorsqu’une onde gravitationnelle passe, la distance entre les miroirs change, ce qui peut être détecté comme un changement dans le temps nécessaire à la lumière pour voyager entre les miroirs.

Le taux d'expansion de l'univers peut être déduit des ondes gravitationnelles observées en comparant « l'étirement » observé du signal des ondes gravitationnelles avec « l'étirement » prédit qui serait provoqué par l'expansion de l'univers. En effectuant des mesures précises de l’étirement du signal des ondes gravitationnelles, les astronomes peuvent obtenir une mesure précise du taux d’expansion de l’univers.

En plus de mesurer le taux d’expansion, les ondes gravitationnelles peuvent également être utilisées pour étudier d’autres aspects de l’univers, tels que la présence de trous noirs massifs et d’étoiles à neutrons, ainsi que les propriétés de la matière noire et de l’énergie noire. En étudiant les ondes gravitationnelles, les astronomes peuvent acquérir une compréhension plus approfondie de l’univers et de son histoire, et pourraient même découvrir des phénomènes nouveaux et inattendus.