Un ballon de baudruche avec un motif dessiné se dégonfle — et le motif ondule, se déforme. C'est à peu près ce qui arrive à un trou noir qui s'évapore lentement, perdant de l'énergie par le rayonnement découvert par Stephen Hawking. Mais au lieu du caoutchouc, c'est la courbure de l'espace-temps qui est en jeu, et au lieu du motif, c'est la frontière au-delà de laquelle même la lumière disparaît.
On parle souvent d'horizon des événements — une sphère imaginaire sous laquelle rien ne peut s'échapper. Mais un trou noir en évaporation a une limite plus tangible : l'horizon apparent. Il dépend de l'observateur et réagit avec sensibilité aux moindres variations de masse. Dans ce nouveau travail, les physiciens ont dérivé des équations qui décrivent comment cet horizon oscille et change de surface lorsque le trou « maigrit ». Ils ont même pris en compte l'influence en retour du rayonnement sur le trou lui-même — ce qu'on appelle la réaction en retour.
Une fois la forme de l'horizon en main, les scientifiques ont pu reconstruire toute la métrique quadridimensionnelle — la carte complète de l'espace-temps autour du trou noir. Puis ils sont passés à la description quantique et ont moyenné cette métrique, obtenant un espace-temps classique effectif. Sa structure causale peut être représentée sur un diagramme de Penrose — un graphique particulier où les trajectoires de la lumière font toujours un angle de 45 degrés. Ce diagramme « corrigé quantiquement » montre comment les notions d'« avant » et d'« après » se modifient près d'un trou noir en évaporation.
En fin de compte, ce travail ouvre la voie à une théorie quantique complète des trous noirs. L'étape suivante consiste à appliquer la procédure de quantification aux variables décrivant l'horizon et à voir ce qu'il advient de sa surface à l'échelle microscopique.
L'horizon apparent peut momentanément « émerger » même là où l'horizon des événements n'est pas encore formé — par exemple lors de l'effondrement d'une étoile. C'est comme une ride sur l'eau qui précède une grande vague.
Dans le roman « L'Histoire de ta vie » de Ted Chiang, le langage extraterrestre modifie la perception du temps — de la même manière, les corrections quantiques réorganisent la causalité près d'un trou noir.