La matière noire est invisible, mais sa gravité régit le mouvement des étoiles et des galaxies. Fritz Zwicky en a parlé le premier dans les années 1930, et Vera Rubin a ensuite confirmé sa réalité. Les scientifiques soupçonnaient depuis longtemps qu'elle s'accumulait autour des trous noirs, mais sans pouvoir le prouver directement.
La nouvelle étude modélise un trou noir en rotation entouré d'une masse visqueuse invisible — comme une gelée transparente. Cette gelée courbe doucement la courbure de l'espace-temps plus fortement que le trou noir lui-même, modifiant le trajet de la lumière provenant du disque incandescent qui tombe. Les scientifiques ont construit des simulations et les ont comparées aux images réelles des trous noirs supermassifs M87* et Sagittarius A*, obtenues par le télescope Event Horizon — un réseau d'antennes radio de la taille de la Terre. Il s'est avéré que sans la gelée, l'ombre du trou noir est floue, alors qu'avec elle, elle est nette et étroite, comme sur les photos.
Étonnamment, la densité de la matière noire près de l'horizon des événements pourrait être un million de fois supérieure à la densité moyenne dans le cosmos. Cela transforme la substance invisible en un acteur actif qui non seulement déforme la lumière, mais ralentit aussi la rotation du trou noir lui-même. Désormais, les astronomes disposent d'un outil pour « peser » l'invisible juste au bord de l'abîme.
L'image du trou noir M87* est le résultat du travail de huit radiotélescopes répartis de l'Antarctique à l'Europe, combinés en une antenne virtuelle de la taille de la Terre.