Un rayo cósmico se acerca a un agujero negro casi en tangente. No cae de inmediato, sino que se detiene en una órbita inestable, como un acróbata que se balancea sobre una cuerda sobre el abismo. Tras dar varias vueltas, la luz finalmente escapa hacia un observador lejano. Estos rayos producen múltiples imágenes de una misma fuente, conocidas como imágenes de orden superior.
Normalmente, el ángulo con el que un agujero negro agujero negro desvía la luz crece de forma suave, como un logaritmo de lo cerca que el rayo pasa de la órbita crítica. Esta ley funciona bien para objetos que no giran o que giran lentamente. Pero cuando el agujero negro gira al límite teórico (se llama extremo) y el rayo se mueve en el mismo sentido que la rotación, la órbita crítica se fusiona con el horizonte. La descripción habitual se rompe.
Los autores del trabajo han demostrado que, en esta situación, la desviación se vuelve mucho más pronunciada. Al crecimiento logarítmico se le suma un término de potencia: el rayo se curva mucho más. Para calcular correctamente el brillo y la posición de las imágenes de orden superior, fue necesario mantener términos adicionales en las fórmulas. Los científicos primero analizaron el caso en que la luz viaja estrictamente en el plano ecuatorial del agujero en rotación, y luego generalizaron el resultado a rayos ligeramente inclinados respecto al ecuador. Esto permitió calcular cómo se verán las cáusticas, los lugares de la esfera celeste donde las imágenes de la fuente se vuelven especialmente brillantes.
Las nuevas fórmulas se probaron en soluciones concretas de las ecuaciones de Einstein: para los agujeros negros de Kerr, Kerr-Newman y Kerr-Sen. En todos los casos se confirmó la contribución de potencia a la desviación de la luz. Ahora, conociendo la ley exacta, los astrónomos podrán modelar mejor las sombras y los anillos alrededor de agujeros negros de rotación rápida, cuando la sensibilidad de los telescopios permita distinguir estos finos detalles.
Si pudieras flotar junto a un agujero negro extremo y encender una linterna a lo largo del horizonte, el rayo daría muchas vueltas y se alejaría, dibujando en el cielo una cadena de copias fantasmales de tu linterna.
En la película 'Interstellar', el agujero negro supermasivo Gargantúa gira casi a la velocidad límite, por eso su sombra está distorsionada y su disco de acreción se ve tan inusual.