Un trou noir est un endroit où la gravité est si forte que même la lumière ne peut s'en échapper. Mais autour de lui, il y a un anneau lumineux de gaz, et au centre, une dépression sombre que l'on appelle l'ombre. La taille de cette ombre dépend de la courbure de l'espace-temps.
Dans cette étude, les physiciens ont pris non pas un trou noir ordinaire, mais un trou noir chargé, et en plus avec un champ scalaire supplémentaire (une sorte de fond invisible qui imprègne tout autour). Ils ont calculé comment l'ombre varie en fonction de la charge du trou noir et de la force de ce champ. Il s'avère que plus la charge est grande, plus l'ombre est petite — comme si le trou se contractait.
Ensuite, les scientifiques ont comparé leurs calculs avec les images réelles des ombres de deux trous noirs géants : celui de la galaxie M87 et celui du centre de notre Voie lactée (l'objet SgrA*). Cela a permis d'imposer des contraintes : la charge et le champ ne peuvent pas être trop grands, sinon l'ombre serait nettement plus petite que celle observée.
De plus, les auteurs ont estimé la vitesse à laquelle un tel trou rayonne de l'énergie sous forme de lumière à haute fréquence, et ont calculé un coefficient spécial décrivant à quel point un rayon de lumière passant près du trou est dévié. Cela est important pour comprendre ce que nous voyons sur les images.
L'ombre d'un trou noir est environ 2,5 fois plus grande que son horizon des événements — cette frontière d'où rien ne peut revenir.