Kütleçekimsel dalga astronomisi

İki büyük nesnenin birbiri etrafında dönerek oluşturduğu çift yıldız kütleçekimsel dalga astronomisinin önemli bir örneğidir. Sistem döndükçe kütleçekimsel ışımayı emer, bu enerji ve momentumu dışarı taşır ve bu da yörüngenin küçülmesine sebep olur. Yukarıda eLISA gibi uzay detektörleri için önemli bir kaynak olan çift beyaz cüce yıldız sistemi gösterilmiştir. Beyaz cücelerden muhtemel birleştirici, üçüncü panelde temsil edilmiş süpernovaya sebep olabilir
Kütleçekimsel dalga astronomisi, gözlemsel astronominin, nötron yıldızları ve kara delikler gibi nesneler ve süpernova ve büyük patlamadan hemen sonraki evrenin işleyişi hakkında gözlemsel veri toplamak için kütleçekimsel dalgayı (Einstein tarafından genel görelilikte tahmin edilen uzayzamanın dakika sapmaları) kullanan, yeni geliştirilen bir dalıdır.
Kütleçekimsel dalgaların görelilik teorisine dayalı sağlam teorik temeli vardır. İlk defa 1916'da Einstein tarafından öngörülmüştür; genel göreliliğin özel bir sonucu olmasına rağmen, özel göreliliğe uyan kütleçekiminin bütün teorilerinin genel özelliğidir. Kütleçekimsel dalgaların varlığına dair ilk dolaylı gözlemsel kanıtlar 1974'te Hulse-Taylor çift pulsarı ölçümlerinde bulundu ve kütleçekimsel dalgalardan tam beklenildiği yörüngede hareket etmişlerdir. Richard Hulse ve Joseph Taylor 1993'te bu keşiften dolayı Nobel Fzik ödülüne layık görüldüler. Sonrasında, kütleçekimsel dalga tahminlerine uyan birçok çift pulsar gözlemlendi. Bu gözlemler kütleçekimsel dalga yayılımının etkisini göstermiştir ama kütse çekimsel dalgaların kendisini ölçmemize izin vermemişlerdir.
Büyük patlamadan 10−36 saniye sonra evrenin hızla genişlemesi hipotezi olan Kozmik enflasyon kütleçekimsel dalgalara sebep olur; polarizasyonda ve kozmik mikrodalga arka plan ışımasında karakteristik izler bırakır. Mikrodalga ışımasındaki modellerin ölçümlerinden ilkel kütleçekimsel dalgaların özelliklerini hesaplamak mümkündür ve erken evren hakkında bilgi edinilebilir. Yine de kütleçekimsel dalgalar doğrudan tespit edilemez, ama var oldukları diğer astronomik tekniklerle anlaşılabilir.
Kütleçekimsel dalgaların doğrudan tespitini yapmayı uman birçok güncel bilimsel birlik vardır. Yer tabanlı detektörlerin dünya çapında ağları vardır ve bunlar aşağıdakiler dahil kilometrelerce lazer girişimölçerleridir: Kütle Çekimsel  Dalga Lazer Girişimölçeri Rasathanesi(LIGO), MIT, Caltech ve LIGO Bilimsel Birliği bilimadamları ve Livingston, Louisiana ve Hanford, Washington'daki detektörler ile ortak proje; Virgo, Avrupa Kütle Çekim Rasathanesi, Cascina, İtalya; GEO 600 Sarstedt, Almanya, ve Kamioka Kütle Çekimsel Dalga Detektörü (KAGRA),  Tokyo üniversitesi Kamioka Rasathanesi, Japonya. LIGO ve Virgo gelişmiş ayarlarla geliştirildi, Geliştirilmiş LIGO 2015'te gözlemlerine başladı ve Geliştirilmiş Virgo'nun da 2016'da başlayaması bekleniyor. Daha da gelişmiş olan KAGRA ise 2018'de tamamlamış olacak. GEO 600 güncel olarak hazır, lakin hassaslığından dolayı gözlem yapamaz durumda; ana görevi teknolojiyi denemek. 2020'nın sonuna kadar yer tabanlı detektörlerin ilk tespiti yapmaları umuluyor.
Tespit için kullanılan alternatif araç ise pulsar zamanlama dizileridir(PTAs). Avrupa Pulsar Zamanlama Dizisi (EPTA), Kuzey Amerika Nanohertz Kütle Çekimsel Dalga Rasathanesi (NANOGrav) ve Uluslararası Pulsar Zamanlama Dizisi ile ortaklaşa çalışan Parkes Pulsar Zamanlama Dizisi (PPTA) olmak üzere üç konsorsiyum vardır. Bunlar mevcut radyo teleskoplarının kullanmaktaydı, lakin bu teleskoplar nanohertz düzeyindeki frekanslara duyarlı olduğundan için, bunca yıllık gözlemlerin sinyal tespit etmesi gerekiyordu ve detektör hassaslığı gitgide gelişti. Şu anki sınırlar astrofiziksel kaynakların beklentilerine yaklaşmaktadır.
İleriki gelecekte, uzay tabanlı detektörler olması mümkündür. Avrupa Uzay Ajansı kütleçekimsel dalga görevini L3 görevi olarak 2034'te başlayacağını belirledi ve güncel anlayış gelişmiş Lazer Girişimölçer Uzay Antenidir (eLISA). Ayrıca Japon Deci-hertz Kütle Çekimsel  Dalga Lazer Girişimölçeri Rasathanesi de gelişmektedir (DECIGO).