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正如其名，黑洞是黑暗的。完全黑暗。黑洞的引力非常强大，以至于在其附近的一个特定边界之外，即所谓的事件视界，没有任何东西可以逃脱。无论是助推器全速运转的火箭，还是光子，都无法逃脱。什么都逃不掉。
尽管天文学家无法窥视事件视界内部的情况，但黑洞对其周围区域的引力效应使得一些间接观测成为可能。旋涡状的下落气体被加热并发出辐射，照亮黑洞的周围区域，而恒星围绕黑洞的轨道允许天文学家估计其质量。现在，研究人员提出了一种新的光学技术，通过测量黑洞应该在经过事件视界附近的光线上留下的印记来观察和研究黑洞。
黑洞的引力非常强大，以至于扭曲了周围的时空。如果黑洞旋转（就像由旋转恒星坍缩形成的黑洞一样），它会拖拽时空一起旋转，这种现象被称为框架拖拽。（质量较小的物体也会在较小尺度上引起框架拖拽；NASA的引力探测器B于2004年发射，旨在使用灵敏的陀螺仪测量地球自转的框架拖拽效应。）根据一项新的分析，黑洞的框架拖拽应该通过赋予附近光子一种称为轨道角动量的特性，在其上产生可探测到的扭曲。当绘制出光束的组成波时，具有轨道角动量的光束看起来有点像螺旋线或线圈。光束上任何一点是波峰、波谷还是介于两者之间的某个位置，取决于该点相对于螺旋线中心轴的位置。
“这是一种奇怪的、旋转的光，”乌普萨拉瑞典空间物理研究所的 Bo Thidé 说。“我们称之为扭曲光、螺旋光——还没有一个好名字来称呼它。” 轨道角动量与偏振不同，偏振与光波的方向有关。Thidé 和他在意大利帕多瓦大学、澳大利亚麦考瑞大学和西班牙光子科学研究所的同事在2月13日在线发表于《自然·物理学》杂志上的一篇论文中报告了他们的发现。（《大众科学》是自然出版集团的一部分。）
扭曲光在天文学中尚未得到充分利用；直到相对较近的时候，实验室中的物理学家才开发出创造和探测它的能力。“即使对于实验物理学家来说，也需要一些时间来理解它在做什么，”Thidé 说。但在2003年的一篇论文中，天文学家Martin Harwit 指出，从天体物理源观测轨道角动量可能有很多有用的应用，包括探测和表征黑洞。
Thidé 和他的同事现在计算出，黑洞对时空的拖拽确实应该会对从事件视界附近飞出的光子产生扭曲。更重要的是，目前这一代世界一流的望远镜可能能够探测和测量到这种扭曲光。“诀窍不在于观测有多难，而在于你必须寻找与你过去所做的不同的东西，”Thidé 说。他指出，需要一种称为全息探测器的特殊仪器，它可以扭曲入射光束的相位结构，以滤除没有适当扭曲的光。“这非常类似于偏光眼镜，”他补充道。Thidé 说，该小组正在与“主要望远镜”进行讨论，以探索通过这种新方法研究黑洞的可能性。
宾夕法尼亚州立大学的理论物理学家 Martin Bojowald 说，从黑洞中挑选出扭曲的光子将提供关于这些物体本身的新信息，并为广义相对论提供重要的检验。他为《自然·物理学》杂志撰写了关于 Thidé 及其同事工作的评论。“我认为这非常有前景，”他说。“到目前为止，我们还没有获得太多关于黑洞的信息。”
Bojowald 说：“对于天体物理学本身，它为我们提供了一种测量自旋并了解它们如何分布的新方法。” 但更宏大的意义可能来自于获得更多关于物质和光在极其强大的引力场中如何表现的信息。Bojowald 说，对相对论的一些修改甚至可能被来自黑洞的扭曲光测量所排除。他指出，至少值得一试，因为黑洞是如此重要的物理物体，但又令人沮丧地难以观测。“这还没有完成，所以尚不清楚可以多大程度上约束参数，但这至少是你可以尝试的东西，”他说。“而且你也没有太多其他可以做的了。”