Un patineur glisse sur la glace, se rapprochant progressivement du centre de la patinoire. Une légère torsion du buste — et la spirale gracieuse se brise, la trajectoire devient imprévisible. Quelque chose de similaire se produit lorsqu'un petit trou noir doté de sa propre rotation (spin) tombe vers un trou noir géant. Longtemps, on a pensé qu'un spin irréaliste était nécessaire pour un tel chaos. Une nouvelle étude montre que le chaos apparaît de manière robuste même pour des valeurs tout à fait ordinaires et astrophysiquement plausibles.

Le résultat clé du travail est une méthode permettant d'entendre ce chaos dans les ondes gravitationnelles. Lorsque l'orbite reste régulière, les ondes qu'elle émet ressemblent à un accord musical pur : quelques pics de fréquence nets et bien séparés. En revanche, un mouvement chaotique produit un spectre dense et bruité, où de nombreux pics supplémentaires plus faibles apparaissent entre les pics principaux. Les auteurs ont introduit une mesure de « plan spectral local » — une sorte de vérification de la régularité avec laquelle l'énergie est répartie entre les fréquences voisines. Pour les signaux chaotiques, cette planéité s'est avérée des centaines de fois supérieure à celle des signaux réguliers.

Cette découverte est importante pour les futurs détecteurs spatiaux comme LISA, qui capteront les ondes gravitationnelles issues des fusions de trous noirs au centre des galaxies. Savoir distinguer le chaos de l'ordre directement à partir de la forme du signal donnera aux astronomes un nouvel outil pour mesurer les spins de ces objets invisibles et pour tester le comportement de la gravité dans les champs forts. Ainsi, la danse du patineur, commencée par une légère torsion, trouve une voix — et cette voix peut être décodée.