Un trou noir n'est pas simplement un vide, mais un objet massif qui courbe l'espace autour de lui. S'il se trouve dans un nuage de matière noire invisible (une substance qui n'émet pas de lumière mais se manifeste par la gravitation), son comportement change. Dans ce travail, les scientifiques ont examiné un trou noir chargé avec des corrections quantiques, plongé dans un tel nuage.

Ils ont déterminé à quoi ressemble son ombre — une silhouette sombre sur un fond lumineux. Une lanterne dans un brouillard épais donne une image similaire : la lanterne elle-même est invisible, mais autour d'elle il y a une tache lumineuse, et au centre une zone sombre. Pour un trou noir, cette zone dépend de la quantité de matière noire environnante. Plus il y en a, plus l'ombre est grande. La charge du trou influence aussi, mais plus faiblement, et les corrections quantiques sont presque imperceptibles.

Les auteurs ont également étudié comment le trou noir « sonne ». Après une fusion ou une autre perturbation, il émet des ondes gravitationnelles — des ondulations de l'espace, semblables au son décroissant d'une cloche. La fréquence et la vitesse d'amortissement de cette sonnerie dépendent aussi principalement de la matière noire. Grâce à ces « notes », on pourrait déterminer la quantité de matière sombre qui enveloppe le trou.

Enfin, les chercheurs ont évalué comment la matière noire affecte l'évaporation du trou noir. Stephen Hawking a prédit que les trous perdent lentement de la masse en émettant de l'énergie. Il s'avère qu'un nuage dense de matière noire rend ce rayonnement plus faible — comme si une couverture étouffait la chaleur.