Dans le cosmos lointain existe un objet hypothétique : un trou noir ultra-froid. Il est chargé et se trouve dans un univers en expansion (l'espace de Sitter). Sa température est proche du zéro absolu — environ un billionième de degré au-dessus. Le mouvement thermique des particules à l'intérieur est presque figé, comme dans un thé refroidi jusqu'au dernier degré possible.
Les physiciens ont tenté de décrire un tel trou noir dans le langage de la mécanique quantique. Pour cela, ils ont pris un modèle particulier — le modèle SYK doublement mis à l'échelle (un système de nombreux fermions en interaction avec des couplages aléatoires). Dans une certaine limite, il se réduit à la gravité JT plate (un modèle bidimensionnel où la gravité est décrite par un champ dilatonique). Mais cette gravité, en tant que système quantique, se comporte de manière capricieuse : elle possède une infinité d'états de même énergie — ce qu'on appelle la dégénérescence de Hagedorn. C'est comme un hôtel avec un nombre infini de chambres au même étage — impossible d'assigner les clients de manière sensée.
Les auteurs ont ajouté la première correction sous-dominante au potentiel du dilaton (le champ scalaire qui détermine la force de la gravité dans le modèle JT). Cela a brisé la dégénérescence infinie, mais n'a pas corrigé le problème structurel. Ils se sont alors tournés vers la description de jauge du modèle de gravité sinus-dilaton et ont proposé une nouvelle méthode de quantification de la dynamique près de l'horizon. En conséquence, les états de haute énergie (asymptotique du spectre) sont dynamiquement supprimés, et un espace-temps discret émerge — comme si la réalité devenait granulaire, telle une photo fortement agrandie.
Le résultat est un comportement inhabituel de la fonction de partition à basse température. Au lieu d'un refroidissement progressif, le système change brusquement de propriétés — contrairement à ce que prédisaient les anciens modèles de la physique froide et de Nariai. Cela peut être interprété comme la manière dont le système quantique veille lui-même à ce que les singularités ne soient pas exposées.
Le trou noir de Reissner-Nordström ultra-froid dans l'espace de Sitter possède deux horizons — l'horizon des événements et l'horizon cosmologique — qui fusionnent presque, donnant à la géométrie une forme de goulot de bouteille.
Dans le roman « Spin » de Robert Wilson, une enveloppe extraterrestre ralentit le temps sur Terre — rappelant en partie l'effet d'étirement de l'horizon d'un trou noir ultra-froid.