Un trou noir n'est pas simplement un aspirateur cosmique. S'il tourne, il peut amplifier les ondes autour de lui, comme un écho de montagne répète un son. Pour la matière noire ultra-légère (des particules des milliards de fois plus légères que l'électron), cet effet, appelé superradiance, peut créer un nuage immense. Les physiciens ont supposé qu'un tel nuage ressemble à un gaz raréfié où toutes les particules se déplacent de manière cohérente, comme des danseurs obéissant à un rythme unique.
Mais que se passe-t-il si les particules se repoussent légèrement ? Les calculs précédents ignoraient cela ou ne tenaient pas compte de la rotation du trou. Les auteurs de cette nouvelle étude ont combiné les deux approches. Ils ont résolu les équations du champ de matière noire sur le fond de l'espace-temps courbé d'un trou noir en rotation, progressant pas à pas vers une solution cohérente. Le résultat principal : la rotation modifie la force de l'interaction. Près de l'horizon, là où l'espace est le plus tordu, la répulsion mutuelle des particules semble s'éteindre.
Les calculs confirment : le moment cinétique total du nuage est simplement égal au nombre de particules multiplié par la constante de Planck. Aucune correction due à l'interaction. Ainsi, le trou noir dirige son orchestre invisible : tant que 𝒩 est petit, la musique est pure ; lorsque le nombre de particules augmente, l'interaction déforme la forme du nuage, mais pas le rythme.
La vitesse de croissance d'un nuage de matière noire ultra-légère dépend du spin du trou noir à la puissance cinq, sept, voire neuf — un infime changement de rotation accélère le processus des centaines de fois.
Dans le roman « Spin » de Robert Wilson, une forme hypothétique de matière enveloppe la Terre, modifiant le cours du temps. Ici, un nuage de matière noire autour d'un trou noir pourrait « voler » de l'énergie de rotation, ralentissant progressivement le trou.