L'ombre d'un trou noir change de forme express
L'ombre d'un trou noir est une tache sombre sur le fond de la lumière vive qui est courbée par la gravité intense. En général, cette tache a la forme d'un cercle presque parfait avec un bord lisse. Mais si le trou noir n'est pas conforme aux prédictions de la théorie d'Einstein, une cassure nette peut apparaître au bord de l'ombre, comme un coin sur une feuille de papier froissée. Une telle cassure change radicalement la nature de l'ombre : elle passe d'une structure globale à une autre.
Les auteurs de l'étude ont montré que l'apparition de la cassure peut être décrite de la même manière qu'une transition de phase, par exemple la transformation de l'eau en vapeur. Pour cela, ils ont introduit une règle analogue à la règle de Maxwell en thermodynamique : elle détermine la condition sous laquelle la cassure apparaît. Tout comme l'eau bout à une certaine température et pression, la cassure apparaît pour certaines propriétés du trou noir. Au voisinage de ce point critique, le comportement de l'ombre devient universel : il est décrit par une loi de puissance avec un exposant de 1/2.
Ce résultat est important pour tester la physique fondamentale. Au lieu de chercher les moindres écarts de la forme de l'ombre par rapport à un cercle, on peut délibérément traquer la cassure, un signe distinctif que le trou noir ne suit pas la théorie standard. Si une telle cassure est observée, cela indiquerait une nouvelle physique. Ainsi, l'ombre d'un trou noir devient non seulement une image, mais un outil pour tester les lois les plus profondes de la nature.
L'ombre d'un trou noir n'est en réalité pas noire, mais simplement une région d'où aucune lumière ne provient — elle peut être entourée d'un anneau lumineux de rayons courbés.