Un trou noir n'est pas un aspirateur parfait. Il est entouré d'un essaim de particules et de champs, et cet essaim modifie son destin. Dans une nouvelle étude, des astrophysiciens ont examiné comment un champ vectoriel massif — une forme hypothétique de matière noire — se comporte près d'un trou noir en rotation. Un tel champ ressemble à un océan dont les vagues lèchent le rivage de l'horizon des événements.
Il s'avère qu'autour du trou se forme une « pointe » dense de champ, dont la densité décroît avec la distance selon la loi $r^{-3/2}$. Cela évoque l'écume qui s'accumule au bord d'un tourbillon. La rotation de l'espace-temps ne déforme guère cette pointe, sauf dans la région de l'ergosphère — la zone où l'espace lui-même tourne plus vite que la lumière. Mais la grande surprise se trouve dans le régime de superradiance. Lorsque l'onde du champ tourne dans le même sens que le trou, elle commence à en extraire de l'énergie.
Pour des particules de champ très légères, l'effet s'affaiblit, et le trou croît comme d'habitude — jusqu'à cent masses solaires par an. Ces chiffres sont importants : ils montrent que la danse entre le trou noir et la matière noire peut être non seulement une absorption, mais aussi un combat, où le trou perd parfois de la masse. À l'avenir, cela aidera à comprendre pourquoi certains trous noirs supermassifs semblent « affamés ».
L'ergosphère est la région autour d'un trou noir en rotation où rien ne peut rester immobile : l'espace lui-même entraîne tout avec lui, comme un tourbillon emporte un brin de bois.
Dans le film « Interstellar », les héros utilisent la rotation du trou noir pour leur manœuvre — la superradiance décrite dans l'article fonctionne sur un principe similaire, en extrayant l'énergie de rotation.