Plus d'un siècle après leur découverte théorique, les trous noirs restent des objets mystérieux. Ils sont caractérisés par trois grandeurs physiques : leur masse, leur charge électrique et leur moment angulaire (non nul s'ils tournent sur eux-mêmes). Cependant, comme une molécule peut produire autour d'elle un champ électrique multipolaire, un trou noir peut produire autour de lui un champ gravitationnel multipolaire.
Des chercheurs de l'IPhT ont calculé tous les « moments multipolaires » gravitationnels des trous noirs construits dans des sous-ensembles appelés « compactifications à 4 dimensions » de la théorie des cordes (une théorie dite au-delà du modèle standard de la physique des particules qui unifie gravitation et mécanique quantique).
Un cas limite particulier de ces trous noirs est le très commun trou noir de Kerr, en rotation autour de lui-même et de charge électrique nulle. Or pour ce trou noir, la moitié des moments multipolaires est nulle et l'autre non nulle et, de ce fait, les rapports des moments nuls sont indéfinis. Pour lever cette indétermination, les théoriciens ont pris la limite « Kerr » des trous noirs de la théorie des cordes et en ont déduit une nouvelle méthode pour calculer sans ambiguïté ces rapports et les calculer pour n'importe quel trou noir.
Cela leur a permis de mettre en évidence une infinité de paramètres, jusqu'alors inconnus, des trous noirs de Kerr, qui complète la description de cette classe d'objets et pourrait donner des contraintes expérimentales sur les ondes gravitationnelles émises au cours de leurs collisions.
Par ailleurs, ils ont utilisé une 2e méthode indépendante de la première pour calculer les mêmes grandeurs dans une configuration très similaire à celle d'un trou noir supersymétrique : une géométrie dite « sans horizon », possédant la même charge électrique et ne différant de lui qu'à proximité de son horizon (surface de non-retour de la matière en chute dans le trou noir). Des similitudes très frappantes ont été relevées entre les résultats fournis par les deux méthodes.