Jetez un caillou dans un puits, et le son vous renseignera sur sa profondeur. C'est à peu près ainsi que les astrophysiciens écoutent les trous noirs : après une fusion ou une autre perturbation, le trou noir vibre en émettant des ondes gravitationnelles. La fréquence et l'amortissement de cette « sonnerie » dépendent de ce qui se trouve à l'intérieur du trou noir. Dans le scénario habituel, s'y cache une singularité – un point où la densité devient infinie et où les lois de la physique cessent de s'appliquer. Mais la théorie quantique exige de remplacer ce point par quelque chose de plus raisonnable.
Les auteurs ont pris le modèle de Bardeen – l'une des premières tentatives pour éliminer la singularité en la remplaçant par un noyau quantique « étalé ». Dans un tel trou noir, il n'y a pas de perforation ponctuelle de l'espace, mais une région où la gravité se comporte de manière plus douce. Les physiciens ont dérivé une équation décrivant les oscillations de cet objet et ont calculé sa « voix » gravitationnelle à l'aide de méthodes de haute précision. Il s'est avéré que plus les corrections quantiques sont fortes, plus la fréquence de la sonnerie est élevée et plus elle s'amortit lentement. La barrière que l'onde doit franchir pour s'éloigner du trou noir devient plus haute et se rapproche du centre – comme si les parois du puits se resserraient et devenaient plus abruptes.
Cette même « lubrification » quantique modifie également la façon dont le trou noir laisse passer le rayonnement. Un trou noir ordinaire absorbe les ondes de toutes fréquences, mais plus la fréquence est basse, moins il les absorbe. Ici, les ondes basse fréquence sont coupées plus fortement, et le seuil à partir duquel le trou noir commence à absorber efficacement se déplace vers le haut. La surface totale avec laquelle le trou noir collecte le rayonnement est également réorganisée.
Une telle empreinte nette sur la « sonnerie » et l'absorption donne l'espoir de la capturer un jour dans les données réelles des détecteurs d'ondes gravitationnelles. Si le signal correspond aux prédictions, cela ne serait pas simplement une confirmation de plus de l'existence des trous noirs, mais une indication directe qu'en leur centre se cache non pas une infinité, mais quelque chose de bien plus intéressant.
Le modèle de Bardeen est apparu en 1968 comme un pur artifice mathématique – une façon de décrire un trou noir sans singularité, sans entrer dans la physique. Ce n'est que plus tard qu'on a découvert que des solutions similaires apparaissent dans la théorie des cordes et d'autres approches quantiques de la gravité.
Dans le roman de Stanislas Lem « Fiasco », les astronautes tentent d'établir un contact avec une civilisation cachée derrière un « nuage noir » – c'est peut-être une intuition littéraire que l'horizon des événements n'est pas toujours une frontière au sens habituel.