On peut comparer un trou noir à une cloche : après un choc, il vibre en émettant une « sonnerie » qui s'amortit. Cette sonnerie, ce sont les ondes gravitationnelles que détectent les instruments sur Terre. En général, les astrophysiciens écoutent les harmoniques produites par l'anneau de photons — la région près de l'horizon où les photons tournoient avant de tomber ou de s'échapper. Mais les auteurs de cette nouvelle étude ont fait croître lentement le trou noir en l'alimentant en matière, et ils ont entendu quelque chose de nouveau.
Dans un trou noir en croissance, en plus des harmoniques familières, des fréquences purement imaginaires sont apparues. Un pendule qui oscille de plus en plus lentement, puis qui se met soudain à tomber sans osciller — voilà une analogie pour ce signal. Un calcul analytique utilisant les fonctions de Heun et une simulation numérique sur des hypersurfaces hyperboloïdes ont donné une concordance parfaite. Ces modes imaginaires gouvernent la toute fin du signal : lorsque la sonnerie habituelle s'est tue, ils créent une queue à décroissance exponentielle.
Des simulations temporelles ont confirmé : les tons purement imaginaires ne sont pas une curiosité mathématique, mais un effet physique réel. Lorsque la croissance du trou noir cesse, le spectre revient à la queue en loi de puissance classique. Cette découverte offre un nouvel outil pour analyser les données des détecteurs d'ondes gravitationnelles et pour tester la courbure de l'espace-temps près de l'horizon.
La queue en loi de puissance d'un trou noir ordinaire ressemble à un écho dans une grande salle : le son s'éteint lentement et progressivement. La queue exponentielle, c'est comme un claquement de doigts dans une petite pièce : cela surgit brusquement et disparaît aussitôt.
Dans le roman « Solaris » de Stanislas Lem, l'océan engendrait des structures mystérieuses, comme s'il répondait aux pensées des humains. De même, le trou noir « répond » à la croissance de sa masse par un nouveau type de signal, comme s'il acquérait une voix.