Un caillou tombe dans une mare et des cercles se propagent à la surface. Après une collision avec un autre trou noir, un trou noir fait quelque chose de similaire : il émet des ondes gravitationnelles qui rappellent le tintement d'une cloche qui s'éteint. Ce tintement possède un ensemble précis de fréquences qui ne dépend que de la masse et de la rotation du trou – comme la hauteur du son d'un diapason dépend de sa taille.
Mais d'où viennent ces fréquences ? On sait depuis longtemps qu'elles sont liées à l'anneau de photons – cette frontière invisible autour du trou noir où la lumière peut tourner indéfiniment sans tomber à l'intérieur. Les auteurs de l'article vont plus loin : ils montrent que cet anneau se comporte comme un objet chauffé. Si l'on y plaçait mentalement une minuscule corde, elle ressentirait de la chaleur, comme si elle se trouvait près d'un radiateur brûlant. La température de ce « chauffage » est déterminée par la vitesse à laquelle les rayons lumineux s'échappent de l'anneau – comme des gouttes d'une poêle brûlante.
Dans cette image, le chant du trou noir n'est rien d'autre que la réponse de l'anneau de photons chaud à une secousse. Comme si l'on frappait une plaque de fer chaude et qu'elle vibrait à ses propres fréquences. Les scientifiques ont dérivé les fréquences du chant de deux manières : en suivant les vibrations d'une corde imaginaire près de l'anneau et en calculant comment le système thermique répond à une impulsion. Les résultats coïncident avec les formules connues, mais ils ont désormais une signification physique simple.
L'anneau de photons d'un trou noir est 2,5 fois plus large que son horizon des événements – cette frontière d'où rien ne peut s'échapper. Pour un trou d'une masse solaire, cet anneau a un diamètre d'environ 15 kilomètres.
Dans le film « Interstellar », l'anneau de photons est représenté comme un anneau lumineux autour de l'ombre du trou noir – ce fameux « cercle de feu » qui pourrait en réalité être la source thermique des ondes gravitationnelles.