Un phare tourne dans un épais brouillard. Son faisceau perce l'obscurité, mais le brouillard lui-même reste invisible. C'est à peu près ainsi que les astronomes cherchent la matière noire : elle n'émet pas de lumière, mais elle peut influencer les signaux qui nous parviennent. Dans cette nouvelle étude, les scientifiques ont transformé une cinquantaine de pulsars — des étoiles à neutrons en rotation rapide — en une immense antenne distribuée pour capter le « souffle » de la matière noire axionique.

Les pulsars émettent des impulsions radio avec la précision d'une horloge. Lorsqu'une telle onde traverse un nuage d'axions (de légères particules candidates au rôle de matière noire), sa polarisation — la direction de ses oscillations — est légèrement déviée. C'est comme si le vent déviait le jet d'eau d'un tuyau d'arrosage. Pendant six années consécutives, le télescope MeerKAT, en Afrique du Sud, a enregistré ces impulsions, et un programme spécial a nettoyé le signal des perturbations de l'ionosphère terrestre.

Aucun signal explicite n'a été trouvé. Mais l'absence de découverte est aussi un résultat : elle a permis d'imposer les contraintes les plus strictes à ce jour sur la force de l'interaction des axions avec le champ électromagnétique. Pour des masses allant d'un cent-millième à un millième de la masse de l'électron, cette force doit être extrêmement faible — comme si vous tentiez d'entendre un murmure à l'autre bout d'un terrain de football. L'étude a montré que les pulsars ordinaires peuvent être aussi efficaces que des pulsars spécialisés, et ouvre la voie à des recherches encore plus sensibles. Ce brouillard invisible à travers lequel brille le phare est devenu un peu plus compréhensible — même si nous ne le voyons pas encore directement.