Une boule duveteuse de toile invisible enveloppe un trou noir. Cette toile, c'est la matière noire, qui n'émet pas de lumière mais dont le poids guide le mouvement des étoiles aux confins des galaxies. Les astrophysiciens observent depuis longtemps de tels nuages « duveteux » autour des objets cosmiques et en tracent les profils — comment la densité décroît du centre vers le bord. Aujourd'hui, ces profils ont été appliqués au trou noir lui-même, et il s'avère qu'ils ne se contentent pas de flotter à l'extérieur : ils s'infiltrent à l'intérieur, modifiant ses entrailles.
Dans ce nouveau travail, les chercheurs ont repris des descriptions existantes de halos de matière noire — par exemple les familles de Einasto, de Burkert ou le profil pseudo-isotherme — et les ont injectées dans les équations de la gravitation. Pour éviter que la matière ne s'effondre en un point de densité infinie, ils ont remplacé la lumière ordinaire par un milieu particulier : l'électrodynamique non linéaire. Dans ce cadre, les champs interagissent avec eux-mêmes, comme si les rayons lumineux s'accrochaient légèrement les uns aux autres, créant un coussin élastique. Ce coussin empêche l'espace de se comprimer jusqu'à zéro.
Le chemin le plus direct a été obtenu pour le champ magnétique : connaissant le profil de densité du halo, les scientifiques ont immédiatement écrit la loi du milieu qui le crée. Avec le champ électrique, il a fallu bricoler — la solution se déduit pas à pas des équations, comme si l'on assemblait un mécanisme pièce par pièce sans voir le plan d'ensemble. Le résultat principal : pour tous les halos à densité finie au centre, le trou noir acquiert automatiquement un noyau lisse et, à grande distance, se comporte comme un trou noir ordinaire, tel que prédit par Schwarzschild. Cela relie deux mondes — l'astronomie observationnelle des halos de matière noire et la théorie des trous noirs réguliers — en une image unifiée.
Le profil d'un halo de matière noire est souvent décrit par une loi qui ressemble à un gâteau en couches : au centre, la densité est presque constante, puis elle décroît vers les bords selon une recette mathématique stricte, comme un tas de sable que le vent érode.
Dans le roman « Un feu sur l'abîme » de Vernor Vinge, les zones galactiques aux physiques différentes évoquent l'idée que les propriétés de l'espace à l'intérieur d'un trou noir pourraient dépendre de la matière noire environnante.