В центре галактики огромная чёрная дыра окутана невидимым облаком — роем сверхлёгких частиц, которые она сама и породила. В это облако ныряет другая чёрная дыра, размером со звезду, и начинает долгий танец по спирали. Сближение длится миллионы лет, но самые драматичные события разворачиваются у самого горизонта.

Орбита маленькой дыры редко бывает идеальным кругом. Обычно она вытянута, как эллипс, и наклонена к экватору большой. Раньше расчёты упрощали: движение считали круговым и лежащим в одной плоскости. Новая работа впервые честно учла и вытянутость, и наклон. Выяснилось, что вытянутая орбита рождает густой частокол резонансов — моментов, когда частота сближения совпадает с собственной частотой облака. В такие моменты обмен энергией идёт особенно бурно.

Наклон тоже преподнёс сюрприз. Если орбита наклонена слабо (меньше критического угла), то на малых расстояниях от большой дыры энергия начинает перетекать не от дыры к облаку, а наоборот — от облака к маленькой дыре. Облако на время становится не тормозом, а ускорителем. При большой вытянутости резонансы сохраняются при любых наклонах, но их узор различается для движения по вращению большой дыры и против него.

Танец малой дыры сквозь облако оставляет след в гравитационных волнах — ряби пространства-времени, которую будут ловить детекторы вроде LISA. Резонансы и смена ролей облака отпечатаются в частоте и громкости сигнала. Это поможет не только увидеть невидимое облако, но и заглянуть в самые сильные гравитационные поля Вселенной.