Le télescope Event Horizon observe M87* et ne voit pas seulement un anneau de lumière autour d'un vide sombre. Cette lumière est tordue comme un tire-bouchon. Le front d'onde porte une structure hélicoïdale que les physiciens appellent moment angulaire orbital. On n'y prêtait pas attention auparavant, mais désormais elle devient un outil : la torsion de la lumière permet de sonder les propriétés du trou noir lui-même.
Le trou noir agit comme une lame à retard q optique. Cet élément convertit la polarisation de la lumière en torsion du faisceau. L'espace-temps de Kerr-Newman, en rotation et chargé, fait de même avec le rayonnement du disque d'accrétion. La formule du moment orbital moyen se généralise au cas d'une charge électrique. La valeur mesurée pour M87* est connue avec une incertitude d'environ 3 %. Si la correction due à la charge ne doit pas dépasser cette incertitude, on obtient une inégalité.
Le résultat est une limite supérieure Q/M ≲ 0.39. C'est plus strict que la contrainte précédente de 0.90, obtenue à partir de la taille de l'ombre. La méthode repose encore sur une approximation linéaire en spin et sur un modèle idéalisé de lame à retard, mais le moment orbital est une quantité observable, extraite des données par des méthodes de reconstruction de phase. Ce n'est pas une conclusion de modèle, mais une mesure directe.
Le moment angulaire orbital ouvre un nouvel axe d'observation. Au lieu de la géométrie du silhouette, on analyse la structure de phase du rayonnement. Cela permet de lever les dégénérescences entre charge, rotation et modifications de la gravité. Des simulations numériques de la propagation de la lumière dans une géométrie réaliste de disque d'accrétion affineront le lien entre la torsion et les paramètres du trou noir. La méthode peut être étendue aux charges scalaires et aux solutions non singulières.
La lumière en torsion de M87* n'est pas qu'un joli détail. C'est un nouveau canal d'information sur la gravité forte. Si elle est confirmée par les calculs, elle fournira une vérification indépendante des contraintes sur l'ombre et aidera à rechercher des écarts par rapport aux solutions de Kerr. Le théorème de calvitie dit qu'un trou noir n'est décrit que par sa masse, son spin et sa charge. Maintenant, nous avons un moyen de vérifier s'il n'a vraiment pas de cheveux.
La lumière de M87* est tordue comme un tire-bouchon : son front d'onde a une structure hélicoïdale à cause de la rotation du trou noir. Cet effet a été prédit dès 2019 et mesuré pour la première fois en 2021.
Dans le roman « Lumière » de M. John Harrison, la lumière en torsion est utilisée pour transmettre des informations à travers un espace courbe. Ici, la même idée, la lumière comme porteuse d'informations sur la géométrie, est appliquée à un vrai trou noir.