La primera observación directa de ondas gravitacionales se realizó el 14 de septiembre de 2015 y fue anunciada por las colaboraciones LIGO y Virgo el 11 de febrero de 2016. Anteriormente, las ondas gravitacionales se habían inferido solo indirectamente, a través de su efecto sobre la sincronización de los púlsares en sistemas estelares binarios. La forma de onda, detectada por ambos observatorios LIGO, coincidió con las predicciones de la relatividad general para una onda gravitacional que emana de la espiral interna y la fusión de un par de agujeros negros de alrededor de 36 y 29 masas solares y el posterior "anillo descendente" del único negro resultante. agujero. La señal se denominó GW150914 (de "Gravitational Wave" y la fecha de observación 2015-09-14). También fue la primera observación de una fusión de agujeros negros binarios, lo que demuestra tanto la existencia de sistemas binarios de agujeros negros de masa estelar como el hecho de que tales fusiones podrían ocurrir dentro de la edad actual del universo.

Esta primera observación directa fue reportada en todo el mundo como un logro notable por muchas razones. Los esfuerzos para probar directamente la existencia de tales ondas han estado en curso durante más de cincuenta años, y las ondas son tan minúsculas que el mismo Albert Einstein dudaba que alguna vez pudieran ser detectadas. Las ondas emitidas por la fusión cataclísmica de GW150914 llegaron a la Tierra como una onda en el espacio-tiempo que cambió la longitud de un brazo LIGO de 4 km en una milésima parte del ancho de un protón, proporcionalmente equivalente a cambiar la distancia a la estrella más cercana fuera del Sol. Sistema por el ancho de un cabello. La energía liberada por el binario a medida que giraba en espiral y se fusionaba era inmensa, con una energía de 3,0+0,5−0,5 c2 masas solares (5,3+0,9−0,8×1047 julios o 5300+900−800 enemigos) en total radiada como ondas gravitacionales , alcanzando una tasa de emisión máxima en sus últimos milisegundos de aproximadamente 3,6+0,5−0,4×1049 vatios, un nivel mayor que la potencia combinada de toda la luz radiada por todas las estrellas del universo observable. La observación confirma que la última queda directamente sin detectar predicción de la relatividad general y corrobora sus predicciones de distorsión del espacio-tiempo en el contexto de eventos cósmicos a gran escala (conocidos como pruebas de campo fuerte). También se anunció como la inauguración de una nueva era de la astronomía de ondas gravitacionales, que permitirá la observación de eventos astrofísicos violentos que antes no eran posibles y potencialmente permitirá la observación directa de la historia más temprana del universo. El 15 de junio de 2016, se anunciaron dos detecciones más de ondas gravitacionales, realizadas a finales de 2015. En 2017 se realizaron ocho observaciones más, incluida GW170817, la primera fusión observada de estrellas de neutrones binarias, que también se observó en la radiación electromagnética.