Si un trou noir tourne rapidement, il peut retenir autour de lui un nuage de particules ultra-légères, si légères que leur masse s'évanouit presque. Ensemble, elles s'organisent en couches, comme les électrons dans un atome, mais ici c'est la gravité qui joue le rôle des forces électriques. Cette structure emmagasine de l'énergie, telle un ressort bandé.
Une onde gravitationnelle qui traverse ce système — une ondulation venue d'une lointaine collision cosmique — secoue le nuage. Les particules chutent alors toutes ensemble vers des « orbites » plus basses, émettant une impulsion gravitationnelle coordonnée, bien plus puissante que celle qui les a réveillées. Elle arrive avec un net retard et se signale par une forme particulière. Rebondissement inattendu : chaque émission freine la rotation du trou noir, qui ralentit légèrement.
Les nuages de telles particules sont un candidat idéal pour la matière noire, cette substance invisible qui imprègne l'Univers. En captant cet « écho » caractéristique, les futurs détecteurs d'ondes gravitationnelles (comme l'observatoire spatial LISA) pourraient enfin prouver que la matière noire existe. Cette idée, inspirée des travaux de Stephen Hawking et Kip Thorne, transforme les trous noirs en laboratoires géants.
Pour un trou noir de la masse du Soleil, un tel nuage s'étendrait sur des centaines de kilomètres — un véritable cocon invisible de la taille d'une planète.