Un trou noir ressemble à une toupie qui ne s'arrête jamais d'elle-même. Mais si un nuage de particules ultralégères — des bosons — apparaît autour de lui, la donne change. Ce « brouillard » se met à agir comme un frein invisible : les particules extraient la rotation du trou, le forçant à ralentir. En échange, le nuage oscille et commence à émettre des ondes gravitationnelles — des ondulations de l'espace-temps, semblables aux cercles produits par une pierre jetée dans l'eau, sauf que la pierre est invisible et que l'étang est l'Univers lui-même.
Les auteurs de l'étude ont estimé ce que le futur détecteur spatial LISA pourrait voir en observant les fusions de trous noirs massifs. Ils ont envisagé deux méthodes pour traquer les bosons. La première consiste à mesurer directement la vitesse de rotation de chaque trou avant et après la fusion : si la rotation est plus faible que prévu, cela pourrait indiquer l'action d'un nuage de bosons. La seconde est une recherche ciblée d'ondes gravitationnelles émises par le résidu de la fusion, lorsque le nuage est particulièrement actif à réémettre l'énergie accumulée.
Les résultats dépendent du modèle de formation des trous noirs massifs : à partir de « graines » légères ou lourdes. Mais dans tous les cas, les mesures des spins (vitesses de rotation) des trous permettront de sonder une gamme de masses de bosons allant d'environ 5×10⁻¹⁸ à 10⁻¹⁴ électronvolts — c'est comme chercher une pièce de monnaie non pas au toucher, mais par son ombre sur le sable. La recherche d'ondes gravitationnelles provenant des résidus de fusions est plus étroite, mais elle pourrait fournir une détection certaine si les bosons tombent dans la zone sensible. Pour certains modèles, la probabilité de trouver un tel signal est proche de cent pour cent.
Si le boson ultraléger existe, le nuage autour d'un trou noir pourrait avoir la taille du Système solaire, mais être composé de particules chacune des milliards de fois plus légère que l'électron.
Dans le roman « Spin » de Robert Wilson, une membrane invisible ralentit le temps sur Terre — ici, un nuage invisible de particules ralentit la rotation d'un trou noir, et cela peut être entendu.