Une pierre tombe dans un étang, et des cercles se propagent à la surface de l'eau. Si l'étang est agité, avec des vagues qui se croisent, le tableau se complique. C'est à peu près ainsi que se comporte l'espace autour d'un trou noir lorsqu'il est perturbé : il vibre, émettant des ondes gravitationnelles. Jusqu'à présent, les astrophysiciens ont surtout étudié les « sursauts » individuels — les modes quasi-normaux, semblables au tintement décroissant d'une cloche. Mais toute perturbation possède aussi une traîne continue, qui s'étire longtemps, comme un bourdonnement après un coup.
Les auteurs de cette nouvelle étude ont appliqué la méthode de mise à l'échelle complexe pour décrire ce bourdonnement pour les trous noirs dans l'espace de Sitter — c'est-à-dire dans un monde où la énergie noire est présente, provoquant une expansion accélérée de l'univers. L'idée de la méthode ressemble à un truc de son : pour entendre un bruit faible, il faut tourner le bouton d'amplification. Ici, on « tourne » mathématiquement les coordonnées, transformant les ondes sortantes en ondes amorties — et ainsi toutes les perturbations, discrètes et continues, peuvent être analysées dans un spectre unifié.
Les chercheurs ont testé la méthode sur des perturbations scalaires, électromagnétiques et gravitationnelles autour d'un trou noir de Schwarzschild–de Sitter. Il s'est avéré qu'une constante cosmologique non nulle décale sensiblement à la fois les fréquences quasi-normales et la densité du spectre continu. De plus, l'approche s'est révélée applicable aux trous noirs dans des espaces de dimension supérieure — du moins pour les types de vibrations tensoriels et vectoriels. Cela ouvre la voie à l'étude d'objets plus exotiques, y compris ceux prédits par certaines théories des cordes.
Cette approche pourrait être utile pour analyser les données des détecteurs d'ondes gravitationnelles. Au lieu de rechercher uniquement les motifs connus des modes quasi-normaux, on pourrait prendre en compte également la réponse continue — et ainsi peser plus précisément les trous noirs et vérifier si l'espace qui nous entoure est réellement imprégné de énergie noire.
Les modes quasi-normaux d'un trou noir ne dépendent que de sa masse et de sa vitesse de rotation — comme le timbre d'une cloche est déterminé par sa taille et sa forme, et non par ce qui la frappe.
Dans « Interstellar », les héros voyagent à travers un trou de ver près d'un trou noir supermassif, mais si celui-ci était dans l'espace de Sitter, son « écho » gravitationnel sonnerait différemment en raison de l'expansion cosmologique.