Маяк вращается в густом тумане. Его луч пробивает мглу, но сам туман остаётся невидимым. Примерно так астрономы ищут тёмную материю: она не излучает свет, однако способна влиять на сигналы, которые до нас доходят. В новой работе учёные превратили полсотни пульсаров — быстро вращающихся нейтронных звёзд — в гигантскую распределённую антенну, чтобы уловить «дыхание» аксионной тёмной материи.
Пульсары испускают радиоимпульсы с точностью часов. Когда такая волна проходит сквозь облако аксионов (лёгких частиц-кандидатов на роль тёмной материи), её поляризация — направление колебаний — слегка поворачивается. Это похоже на то, как ветер отклоняет струю воды из шланга. Шесть лет подряд телескоп MeerKAT в Южной Африке записывал эти импульсы, а специальная программа очищала сигнал от помех земной ионосферы.
Никакого явного сигнала найдено не было. Но отсутствие находки — тоже результат: оно позволило наложить самые жёсткие на сегодня ограничения на силу взаимодействия аксионов с электромагнитным полем. Для масс от одной стотысячной до одной тысячной массы электрона эта сила должна быть чрезвычайно мала — примерно как если бы вы пытались услышать шёпот на другом конце футбольного поля. Исследование показало, что обычные пульсары могут работать не хуже специальных, и открыло дорогу для ещё более чувствительных поисков. Тот самый невидимый туман, сквозь который светит маяк, стал чуть понятнее — даже если мы пока не видим его напрямую.
Пульсар размером с город вращается быстрее, чем кухонный блендер — некоторые делают сотни оборотов в секунду.