Un trou noir est un gigantesque tourbillon cosmique qui aspire tout ce qui s'en approche. Mais outre la matière visible, un brouillard invisible peut flotter dans ses parages — une matière noire. Les physiciens ont étudié son comportement. Contrairement à la matière ordinaire, le champ ne tombe pas nécessairement derrière l'horizon. Il peut se condenser en nuages stables directement dans l'espace courbé d'un trou noir.
Les tourbillons d'un trou noir en rotation (décrit par la solution de Kerr) forcent ces nuages à tourner à l'unisson avec l'horizon. La condition est simple : ω = m $Ω_H$. La fréquence du nuage doit être exactement m fois la vitesse angulaire du trou noir. C'est comme un musicien qui s'accorde au rythme d'un gigantesque tambour en rotation.
Plus étonnant encore, ce qui se produit lorsque le trou noir s'arrête — comme dans la solution de Karl Schwarzschild pour un trou noir sans rotation. Les nuages se figent, se transformant en grumeaux statiques. Ils ne se désintègrent pas. Ils flottent dans un espace parfaitement immobile. De plus, les chercheurs ont examiné des nuages similaires pour un potentiel rappelant les propriétés des axions — des particules candidates au rôle de matière noire. Il est possible que ce soit ainsi que la masse invisible s'accumule discrètement autour des trous noirs, altérant légèrement leur portrait gravitationnel.
Ces nuages sont parfois appelés « atomes gravitationnels » : les nombres quantiques du champ s'organisent à la manière des orbitales électroniques.