Un rayon de lumière qui passe près d'un corps massif est dévié — c'est l'effet de lentille gravitationnelle, bien connu grâce aux images de galaxies lointaines. Les astrophysiciens ont pris comme base un trou noir en rotation (l'espace-temps de Kerr) et y ont ajouté une infime correction à la manière dont la lumière se propage. Cette correction provient de théories qui tentent d'unifier la gravité avec la mécanique quantique — elle modifie la « règle de mouvement » habituelle pour les particules de lumière.
Les auteurs ont dérivé des formules pour l'angle de déviation du rayon et le délai temporel lorsqu'il contourne un tel trou noir. La correction n'est pas simplement une constante — elle dépend subtilement de la vitesse de rotation du trou. Près de la « sphère photonique », où les rayons peuvent tourner en cercle, l'effet devient le plus marqué. C'est un peu comme un léger changement du code de la route : sur une ligne droite, la différence est presque imperceptible, mais dans un virage serré, la voiture commence à déraper différemment.
Le résultat est simple : si l'on parvient à détecter dans les données des télescopes un écart par rapport aux calculs standard de lentille gravitationnelle, cela pourrait être la « signature » de nouvelles lois physiques. L'étude fournit un outil mathématique concret pour une telle vérification, reliant des théories abstraites à des observations réelles.
La sphère photonique autour d'un trou noir est une coquille imaginaire où un rayon de lumière pourrait, en théorie, tourner indéfiniment sans tomber à l'intérieur ni s'échapper. En pratique, la moindre perturbation l'envoie soit dans le trou, soit dans l'espace.
Dans le film « Interstellar », la rotation du trou noir Gargantua déforme le disque d'accrétion et crée de spectaculaires anneaux de lumière — précisément à cause de la forte courbure des rayons près de l'horizon des événements.