L'objet cosmique tourne, mais son ombre n'est pas ronde. Des astrophysiciens ont examiné un trou noir dans une version inhabituelle de la gravité — le soi-disant monde-brane (où notre Univers est une surface tridimensionnelle dans un espace à plus grand nombre de dimensions). Dans ce modèle, le trou noir possède un paramètre supplémentaire : la charge de marée (une mesure de la façon dont les dimensions supplémentaires déforment la gravité). Les auteurs de l'étude ont tracé la manière dont les rayons lumineux contournent un tel trou et ont construit son image.
Un rayon de lumière est ici comme un messager courant dans les rues tortueuses d'une ville inconnue. Lorsque l'observateur regarde presque directement le pôle du trou, l'anneau secondaire — un faible halo fantomatique — se cache à l'intérieur du cercle brillant principal. Dès que l'on incline le regard, l'image change radicalement : les anneaux se séparent et une asymétrie marquée apparaît. Trois facteurs sont responsables de cette distorsion : la rotation du trou lui-même, l'angle de vue et cette fameuse charge de marée.
Les auteurs ne se sont pas arrêtés à la forme de l'ombre. Ils ont ajouté au modèle un flux de matière en chute — le gaz qui se précipite vers le trou depuis la dernière orbite stable jusqu'à l'horizon des événements. Cela a permis de calculer les décalages de fréquence du rayonnement sur tout le disque. Le principal chef d'orchestre de ces décalages s'est avéré être l'inclinaison de l'observateur. En comparant deux bandes radio — 86 GHz et 230 GHz — les scientifiques ont constaté que la luminosité et la puissance totale du rayonnement sont plus élevées à la fréquence la plus basse. De plus, un disque tournant dans le même sens que le trou brille différemment d'un disque en rotation inverse.
Un portrait aussi détaillé d'un objet invisible n'est pas qu'un simple exercice théorique. Lorsque les télescopes de nouvelle génération obtiendront des images des ombres des trous noirs, c'est précisément l'asymétrie et la coloration fréquentielle qui révéleront si des traces de dimensions supplémentaires se cachent dans la gravité.
La charge de marée dans le modèle du monde-brane peut être négative — contrairement à la charge électrique d'un trou noir ordinaire, qui entre toujours dans les formules au carré.
Dans le film « Interstellar », le trou noir Gargantua est représenté en tenant compte de la rotation, mais sans l'effet des dimensions supplémentaires — son ombre serait encore plus étrange si les auteurs avaient ajouté la charge de marée.