La galaxie n'est pas un lac lisse, mais un étang parcouru d'ondulations. Ces ondulations sont créées par la matière noire ultra-légère (des particules des milliards de milliards de fois plus légères que l'électron). Les oscillations de son champ perturbent légèrement le rythme des pulsars lointains – ces phares cosmiques dont les signaux sont captés par les radiotélescopes terrestres.
Jusqu'à présent, les chasseurs de matière noire travaillaient avec deux extrêmes. Soit ils considéraient que l'ondulation était identique partout – comme si tout l'étang ondulait en synchronie. Soit ils supposaient que chaque pulsar avait sa propre agitation indépendante. Mais la véritable ondulation est plus complexe : elle présente des corrélations spatiales. Les points proches sur l'eau oscillent de manière similaire, les points éloignés différemment. La nouvelle étude, menée par un groupe d'astrophysiciens, construit pour la première fois une analyse où l'amplitude du champ de matière noire varie progressivement d'une cohérence totale à une indépendance totale – selon la distance entre les pulsars.
Les auteurs ont appliqué la méthode à deux variantes de l'interaction de la matière noire avec la matière ordinaire : linéaire et quadratique. Dans ce dernier cas, ils ont également pris en compte le signal gravitationnel universel provenant des oscillations de pression de la matière ultra-légère. Pour gérer les incertitudes sur les distances aux pulsars, ils ont utilisé un champ latent augmenté et un surrogate basé sur des flux normalisants. La méthode a été testée sur des données synthétiques, y compris des tests aveugles avec injection de signal – et elle a fonctionné correctement.
La matière noire ultra-légère est si légère que sa longueur d'onde peut atteindre la taille d'une galaxie entière – environ 100 000 années-lumière.
Dans le roman « La Forêt sombre » de Liu Cixin, les particules invisibles de matière noire servent de base à des super-technologies – peut-être un jour apprendrons-nous à les capter directement.