Jetez une pierre dans un étang — des cercles se propagent à la surface. Le cercle le plus visible est né de l'onde la plus forte. C'est à peu près ainsi que les physiciens imaginent la croissance des perturbations autour d'un trou noir : si le système présente une instabilité, sa composante la plus « bruyante » — celle qui croît le plus rapidement — devrait se manifester en premier. Mais une nouvelle étude montre que cette image simple peut parfois être prise en défaut.
Les auteurs ont étudié un trou noir inhabituel. Il est entouré d'un nuage de champ scalaire chargé qui se maintient lui-même en une boule — une telle boule est appelée Q-boule (de l'anglais quantum, quantique, et ball, boule). Cet état est instable, comme un crayon posé sur sa pointe : la moindre impulsion et il commence à changer. Les scientifiques ont suivi précisément comment se déroule cette croissance et ont découvert une anomalie. Le champ a deux composantes — comme deux voix dans un duo. La théorie linéaire prédisait que les deux suivraient le même signal dominant : l'une plus forte, l'autre plus faible. Mais dans l'expérience informatique, la composante « silencieuse » croissait aux premiers stades d'une manière tout à fait différente de cette prédiction. Sa croissance était pilotée par la deuxième harmonique — un écho engendré par l'interaction non linéaire, et non une réponse directe à l'impulsion initiale.
Ce résultat est important non seulement pour les trous noirs exotiques. Il rappelle que lorsqu'un système vient tout juste de sortir de l'équilibre, son comportement peut être déterminé par le canal le moins évident. Le second plan peut temporairement passer au premier — et si l'on n'en tient pas compte, on peut mal interpréter les signaux les plus précoces. Par exemple, ceux qui proviennent de la fusion de trous noirs ou d'étoiles instables.
Les Q-boules sont des amas de champ scalaire qui peuvent exister même sans trou noir. En théorie, elles peuvent atteindre des tailles énormes et, en entrant en collision, produire des sursauts d'ondes gravitationnelles — des ondulations dans le tissu de l'espace-temps.
Dans le roman « Solaris » de Stanislas Lem, l'océan engendre des structures complexes obéissant à des règles cachées — un peu comme le champ scalaire s'auto-organise en Q-boule autour d'un trou noir.