La gravité est l'un des sujets les plus complexes de la physique théorique.

Extrêmement faible, elle ne peut être sondée que par le biais de sources astrophysiques, ce qui limite la reproductibilité et le contrôle généralement obtenus lors d'expériences en laboratoire.

Néanmoins, d'énormes progrès ont été réalisés ces dernières années, tant sur le plan théorique qu'expérimental, et une grande partie de ces avancées est due à la détection des ondes gravitationnelles.

Dans ce contexte, cette thèse présente des travaux relatifs à la gravité et aux ondes gravitationnelles, en particulier sur les techniques perturbatives et les symétries utilisées pour étudier leurs propriétés.

La première partie de la thèse porte sur les trous noirs, objets extrêmes prédits par la relativité générale, et leurs propriétés.

Spécifiquement, nous étudions leurs oscillations propres par diverses techniques de perturbation. Ces oscillations sont entièrement décrites par la relativité générale, ce qui constitue un test de nullité pour cette dernière.

Dans la seconde partie de cette thèse, nous étudions les oscillations collectives des trous noirs, en les généralisant à un corps compact générique. Pour ce faire, nous introduisons une perturbation par un champ de sonde dont la longueur d'onde est bien supérieure à la taille de l'objet.

Ce dispositif nous permet d'étudier la déformabilité de marée des corps compacts, c'est-à-dire les nombres de Love, et d'en faire des prédictions pour les trous noirs.

La troisième partie porte sur les propriétés générales du scattering de particules en présence de l'interaction gravitationnelle.

À l'aide d'une approche de théorie effective des champs, nous établissons une théorie générale pour un scalaire à symétrie de translation en présence de gravité.

Nous contraignons les coefficients de Wilson de tous les opérateurs de dimension supérieure possibles grâce aux propriétés générales d'unitarité, de causalité et de symétrie d'échange de particules de l'amplitude du scattering.