Un trou noir n'est pas simplement une tache sombre dans le ciel. Son ombre se projette sur le fond lumineux de la matière qui tombe et porte l'empreinte de la géométrie même de l'espace. Si la gravité est organisée ne serait-ce qu'un peu différemment de ce que nous avons l'habitude de penser, l'ombre le révélera.
Dans ce nouveau travail, des physiciens ont suivi des rayons lumineux au voisinage d'un trou noir en rotation dans le cadre de la gravité dite de Rastall. Cette théorie ajoute aux équations d'Einstein deux nouveaux nombres : le paramètre de structure γ et le paramètre de Rastall μ. À l'aide d'une simulation informatique, les rayons ont été lancés depuis un observateur lointain et l'on a observé quel silhouette se dessine sur le fond du disque d'accrétion — la matière surchauffée qui tourbillonne autour du trou.
Le résultat est net : à vitesse de rotation fixe, lorsque γ augmente, l'ombre s'élargit de manière notable. La région de capture des photons s'agrandit, comme si le trou noir « gonflait » aux yeux d'un observateur lointain. En même temps, l'ombre devient plus ronde — la rotation la déforme moins. Le paramètre μ apporte aussi sa contribution, et l'influence conjointe des deux nombres laisse sur l'ombre un motif discernable.
Ainsi, l'ombre devient un outil : en mesurant sa taille et son écart par rapport à un cercle parfait, on peut sonder la structure de la gravité à un niveau fondamental. Peut-être que de futures observations avec des télescopes comme l'Event Horizon Telescope aideront à choisir entre la vision einsteinienne et ses extensions.
L'ombre d'un trou noir est environ 2,5 fois plus grande que son horizon des événements — cette frontière d'où même la lumière ne revient pas.