Толстый резиновый жгут скручивают всё сильнее. В какой-то момент он не выдерживает — рвётся и хлещет по сторонам, высвобождая накопленную энергию. Примерно так же ведут себя магнитные поля внутри нейтронных звёзд — сверхплотных остатков взорвавшихся светил. Когда линии поля разрываются и мгновенно пересоединяются (этот процесс называют магнитным пересоединением), энергия выплёскивается наружу. Но не только в виде тепла или света.

Авторы новой работы показали, что в таких разрывах рождаются аксионы — сверхлёгкие частицы, которые могут составлять скрытую массу Вселенной. Обычно считалось, что аксионы очень слабо связаны с обычным веществом. Но в горячей плазме нейтронной звезды, где магнитное поле в миллиарды раз сильнее земного, эта связь усиливается. Когда магнитный жгут рвётся, он не просто хлещет — он ещё и «свистит», излучая аксионы, как антенна. Это излучение уносит часть энергии поля.

Самое интересное, что аксионы не просто улетают — они могут смешиваться с магнитными волнами (альвеновскими), которыми пронизана звезда. Возникает гибридная волна — наполовину магнитная, наполовину аксионная. Это похоже на то, как если бы звук в гитарной струне вдруг начал превращаться в свет и обратно. Такое смешивание позволяет энергии перетекать из магнитного поля в аксионы особенно эффективно. А значит, вспышки магнетаров (загадочные выбросы энергии, которые фиксируют телескопы) могут быть не просто магнитными, но и аксионными.

Это открытие даёт новый способ поиска аксионов. Вместо того чтобы строить огромные лабораторные магниты, можно просто наблюдать нейтронные звёзды. Если вспышка магнетара сопровождается характерным сигналом в рентгеновских или гамма-лучах (ведь аксионы могут превращаться в фотоны в сильном поле), мы сможем «увидеть» эти частицы-невидимки. Чувствительность такого метода, как рассчитали авторы, сравнима с наземными экспериментами, но охватывает другой диапазон параметров.