Un trou noir aspire tout ce qui s'approche trop près. Mais si on y lance non pas un objet unique, mais une paire, l'un des deux peut ressortir en emportant une partie de l'énergie de rotation du trou. Cette astuce, imaginée par Roger Penrose en 1969, ne fonctionne que parce que le trou noir possède un horizon – une frontière au-delà de laquelle rien ne revient. Or, il s'avère que l'horizon n'est pas indispensable.
Prenons un amas de matière en rotation rapide, semblable à une étoile mais sans surface solide. Autour de lui, l'espace lui-même est entraîné par la rotation, comme l'eau dans un entonnoir. Une particule qui y pénètre peut se désintégrer en deux : l'une reçoit une énergie négative et reste à tourbillonner à l'intérieur, l'autre s'échappe avec une énergie supérieure à celle de la particule initiale. On pensait autrefois qu'un tel tour de passe-passe nécessitait un horizon qui « avale » le fragment négatif. Il s'avère qu'il suffit que ce fragment reste coincé dans la zone de rotation, comme un copeau dans un tourbillon.
Les auteurs ont testé l'idée sur un exemple concret – une étoile dite bosonique. C'est un nuage de particules ultra-légères maintenu par sa propre gravité, sans frontière nette. Les calculs montrent qu'une particule peut se désintégrer, un fragment reste piégé dans la zone en rotation, l'autre s'échappe avec une énergie supplémentaire. Et il s'échappe de manière garantie si l'étoile est symétrique par rapport à l'équateur.
Il en résulte que pour extraire l'énergie de rotation, un trou noir n'est pas nécessaire. Un objet compact en rotation rapide sans horizon suffit. Cela change notre vision de la structure des noyaux actifs de galaxies et d'autres sources de rayonnement intense. Peut-être que certains d'entre eux ne sont pas des trous noirs, mais quelque chose de plus exotique.
Le pulsar le plus rapide connu effectue plus de 700 tours par seconde – sa surface se déplace à environ un quart de la vitesse de la lumière.