Dans les premiers instants après le Big Bang, matière et antimatière étaient presque en quantités égales. Mais quelque chose a rompu l'équilibre — sinon tout aurait annihilé en rayonnement, et le monde serait resté vide. L'un des candidats au rôle de « perturbateur » est le neutrino droit superlourd. Ces particules sont des jumelles des neutrinos ordinaires, mais des milliards de fois plus massives. Le problème, c'est que dans l'Univers primordial chaud, il est difficile d'en produire en quantité suffisante.

Les auteurs de l'étude proposent une source inattendue : les trous noirs primordiaux. Ce sont des objets minuscules qui ont pu se former à partir de grumeaux de matière superdense dans les premiers instants. Un tel trou noir, avec une masse d'astéroïde, s'évapore par le rayonnement quantique de Hawking — un flux de particules qui s'échappe du trou noir grâce aux effets quantiques à l'horizon. Dans ce flux se trouvent aussi les neutrinos recherchés. Ensuite, tout se passe comme dans une réaction en chaîne : les neutrinos se désintègrent, créant un excès de matière, et émettent au passage des ondes gravitationnelles — des ondulations de l'espace-temps lui-même.

Le plus intéressant, c'est la « trace » gravitationnelle. Un tel événement laisse non pas un, mais plusieurs pics à différentes fréquences : de la désintégration des neutrinos, de l'évaporation elle-même du trou noir, et des inhomogénéités qu'il a créées dans l'espace. Ces fréquences se situent dans une gamme allant du mégahertz à l'exahertz — encore inaccessible aux détecteurs actuels. Mais la technologie ne reste pas immobile, et un signal multifréquence pourrait devenir une véritable « mine d'or » pour les futurs observatoires.

Ainsi, de minuscules trous noirs, après s'être évaporés sans laisser de trace, pourraient laisser derrière eux toute une symphonie d'ondes gravitationnelles — et la clé de l'une des plus grandes énigmes de la cosmologie.