Au centre de notre Galaxie se trouve le trou noir supermassif Sagittarius A*. Si un compagnon invisible tourne à ses côtés, leur danse peut être repérée grâce à la lumière d'autres étoiles. La gravité de cette paire agit comme une lentille : lorsque les trous noirs passent devant une étoile d'arrière-plan, sa lumière est brièvement amplifiée et dédoublée.
Cette méthode s'appelle lentille gravitationnelle. Elle permet de chercher des trous noirs binaires là où les télescopes ordinaires sont impuissants. Une approche particulièrement intéressante est la lentille quasi-périodique de la lumière stellaire (QPLS). Dans ce cas, la lumière n'est pas amplifiée une seule fois, mais de manière rythmique, avec la période orbitale de la paire. C'est comme un phare qui ne clignote pas de lui-même, mais à cause d'un miroir déformant sur le trajet du faisceau.
Les nouveaux télescopes comme l'ELT pourront distinguer la deuxième image, plus faible, de l'étoile près du centre de la Voie lactée. Et les relevés du LSST trouveront des centaines de quasars clignotant de manière rythmique. Ces données seront combinées avec les signaux des détecteurs d'ondes gravitationnelles LISA et des réseaux de chronométrage de pulsars — et alors, pour la première fois, nous verrons et entendrons le même duo cosmique.
Si un trou noir supermassif passait exactement entre nous et une étoile lointaine, nous verrions non pas un point, mais un anneau de lumière parfait — l'anneau d'Einstein.
Dans le film « Interstellar », le trou noir supermassif Gargantua est représenté avec la lentille gravitationnelle de l'arrière-plan — c'est précisément cet effet qui aide à trouver de vraies paires de trous noirs.