Un article du directeur Ooguri Hirosi du Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (Kavli IPMU) et du chercheur du projet Matthew Dodelson sur les effets théoriques des cordes en dehors de la sphère des photons du trou noir a été sélectionné pour la "Suggestion des rédacteurs" de la revue. Examen physique D . Leur article a été publié le 24 mars 2021.

Dans une théorie quantique des particules ponctuelles, une grandeur fondamentale est la fonction de corrélation, qui mesure la probabilité qu'une particule se propage d'un point à un autre. La fonction de corrélation développe des singularités lorsque les deux points sont reliés par des trajectoires lumineuses. Dans un espace-temps plat, il y a une telle trajectoire unique, mais quand l'espace-temps est courbé, il peut y avoir de nombreuses trajectoires lumineuses reliant deux points. Ceci est le résultat de la lentille gravitationnelle, qui décrit l'effet de la géométrie courbe sur la propagation de la lumière.

Dans le cas d'un espace-temps de trou noir, il y a des trajectoires lumineuses qui s'enroulent plusieurs fois autour du trou noir, résultant en une sphère de photons de trou noir, comme le montrent les images récentes du télescope Event Horizon (EHT) du trou noir supermassif au centre de la galaxie M87.

Sortie le 10 avril 2019, les images de la collaboration EHT ont capturé l'ombre d'un trou noir et sa sphère de photons, l'anneau de lumière qui l'entoure. Une sphère de photons peut apparaître dans une région d'un trou noir où la lumière entrant dans une direction horizontale peut être forcée par la gravité à se déplacer sur diverses orbites. Ces orbites conduisent à des singularités dans la fonction de corrélation précitée.

Cependant, il existe des cas où les singularités générées par les trajectoires s'enroulant autour d'un trou noir à plusieurs reprises contredisent les attentes physiques. Dodelson et Ooguri ont montré que de telles singularités sont résolues en théorie des cordes.

En théorie des cordes, chaque particule est considérée comme un état excité particulier d'une corde. Lorsque la particule se déplace le long d'une trajectoire presque semblable à la lumière autour d'un trou noir, la courbure de l'espace-temps entraîne des effets de marée, qui tendent la corde.

Dodelson et Ooguri ont montré que, si l'on tient compte de ces effets, les singularités disparaissent de manière cohérente avec les attentes physiques. Leur résultat fournit la preuve qu'une gravité quantique cohérente doit contenir des objets étendus tels que des cordes comme degrés de liberté.

Ooguri dit, "Nos résultats montrent comment les effets théoriques des cordes sont améliorés près d'un trou noir. Bien que les effets que nous avons trouvés ne soient pas assez forts pour avoir une conséquence observable sur l'image du trou noir de l'ETH, des recherches supplémentaires pourraient nous montrer un moyen de tester la théorie des cordes à l'aide de trous noirs."