En physique, une onde gravitationnelle, appelée parfois onde de gravitation, est une oscillation de la courbure de l'espace-temps qui se propage à grande distance de son point de formation. Albert Einstein a prédit l'existence des ondes gravitationnelles en : selon sa théorie de la relativité générale qu’il venait de publier, de même que les ondes électromagnétiques (lumière, ondes radio, rayons X, etc.) sont produites par les particules chargées accélérées, les ondes gravitationnelles seraient produites par des masses accélérées et se propageraient à la vitesse de la lumière dans le vide.
L' est le premier modèle cosmologique fondé sur la théorie de la relativité générale découverte par Albert Einstein en 1915. Le modèle a été proposé par Einstein lui-même en 1917, mais a été abandonné à la suite de la découverte de l'expansion de l'Univers. L'Univers ainsi modélisé est statique et fermé, de courbure positive, dont la géométrie est celle d'une hypersphère, contenant une distribution homogène et isotrope de poussière de densité d'énergie propre , ainsi qu'une constante cosmologique , telle que : où est la constante de Newton et est la vitesse de la lumière dans le vide.
droite|redresse=1.2|vignette|L'expansion de l'Univers imagée par le gonflement d'un gâteau aux raisins. En cosmologie, l'expansion de l'Univers est le nom du phénomène qui voit à grande échelle les objets composant l'Univers (galaxies, amas...) s'éloigner les uns des autres. Cet écartement mutuel, que l'on pourrait prendre pour un mouvement des galaxies dans l'espace, s'interprète en réalité par un gonflement, une dilatation, de l'espace lui-même, les objets célestes étant de ce fait amenés à s'éloigner les uns des autres.
vignette|redresse=1.8|Représentation à l'échelle logarithmique de l'Univers observable. Au centre figure le Système solaire et, à mesure qu'on s'en éloigne, les étoiles proches, le bras de Persée, la Voie lactée, les galaxies proches, le réseau des structures à grande échelle, le fond diffus cosmologique et, à la périphérie, le plasma invisible du Big Bang. L'Univers, au sens cosmologique, est l'ensemble de tout ce qui existe, décrit à partir d'observations scientifiques et régi par des lois physiques.
Le Champ profond de Hubble, ou HDF pour l'anglais Hubble Deep Field, est une région de l'hémisphère nord de la sphère céleste située dans la constellation de la Grande Ourse, couvrant à peu près un 30 millionième de la surface du ciel, et qui contient environ galaxies de faible luminosité. Cette région a été photographiée par le télescope spatial Hubble en 1995. Elle a une taille de d'arc. Cela équivaut à celle d'un bouton de chemise placé à .
vignette|alt=Une animation du comportement supposé d'un Big Crunch.|Une animation du comportement supposé d'un Big Crunch. La question du destin de l'Univers fait partie des questions fondamentales de la cosmologie. Elle a trait à l'évolution future de l'expansion de l'Univers. Pendant longtemps elle a été focalisée sur la question de savoir si l'expansion observée actuellement se poursuivrait indéfiniment, ou bien s'interromprait pour laisser place à une phase de contraction menant au Big Crunch, un effondrement général de l'Univers, analogiquement inverse du Big Bang.
vignette|redresse=1.5|M51, la Galaxie du Tourbillon, un exemple typique de galaxie spirale. Une galaxie est une structure cosmique formée par le rassemblement d'étoiles et de leurs planètes éventuelles, de gaz, de poussière interstellaire, peut-être essentiellement de matière noire, et contenant souvent un trou noir supermassif en son centre. Les galaxies peuvent elles-mêmes se rassembler en groupes de galaxies, eux-mêmes pouvant se structurer en amas et superamas de galaxies.
vignette|Photographie d'un anneau d'Einstein prise par le télescope spatial Hubble. Les lentilles gravitationnelles fortes sont un type de lentilles gravitationnelles qui sont assez fortes pour produire des images multiples, des arcs, et même des anneaux d'Einstein. En général, l'effet de lentille gravitationnelle forte demande une masse de lentille projeté d'une densité massique plus grande que la . Pour une source d'arrière-plan ponctuelle, il y aura plusieurs images, alors que des sources d'arrière-plan étendues entraîneront des arcs ou des anneaux.
vignette|Diagramme circulaire montrant la composition de l'Univers. On voit la prédominance de l'énergie noire (70%) dans la densité d'énergie totale de l'Univers. L'accélération de l'expansion de l'Univers est le nom donné au phénomène qui voit la vitesse de fuite des galaxies par rapport à la Voie lactée augmenter au cours du temps. Ce phénomène a été mis en évidence en 1998 par deux équipes internationales, le Supernova Cosmology Project, mené par Saul Perlmutter, et le High-Z supernovae search team, mené par Adam Riess, ce qui leur vaudra l'obtention du prix Nobel de physique en 2011.
GW150914 est le nom du signal à l’origine de la première observation directe d’ondes gravitationnelles annoncée le par les laboratoires LIGO et Virgo. La détection a été faite le à sur les deux sites américains jumeaux LIGO construits en Louisiane et dans l’État de Washington à trois mille kilomètres de distance. La forme d’onde correspond aux prédictions de la relativité générale concernant la chute en spirale et la fusion d’une paire de trous noirs et l’effet provoqué par le trou noir résultant.
