Когда массивная звезда взрывается как сверхновая, остаётся сверхплотный шар — нейтронная звезда. Она размером с город, но весит больше Солнца. Если бы остаток был ещё чуть тяжелее, он превратился бы в чёрную дыру. Вокруг таких звёзд может собираться загадочная тёмная материя — невидимое вещество, которое, по расчётам астронома Веры Рубин, возникло после Большого взрыва и заполняет космос.

Представьте снежок, который катится в разных порошках. Лёгкая пудра налипает снаружи, делая его пушистым и большим. Тяжёлые металлические шарики, наоборот, проваливаются к центру, образуя твёрдый комок. Примерно так же тёмная материя ведёт себя внутри нейтронной звезды. Лёгкие частицы создают разреженное гало, раздувая звезду, а тяжёлые — скапливаются в крошечное ядро, сжимая её.

Учёные исследовали, как такие превращения отражаются на наблюдениях. Раздутое гало делает звезду более податливой — она сильнее сжимается и растягивается в поле гравитации соседа. Это измеряется по гравитационным волнам — ряби пространства, которую впервые поймали детекторы, созданные Райнером Вайсом. А вот плотное тёмное ядро уменьшает звезду, что можно заметить в рентгеновских лучах с помощью спектроскопии (анализа излучения). Оказалось, что для лёгкой тёмной материи её доля не может превышать примерно 11%, иначе звезда стала бы слишком большой. Более тяжёлые частицы разрешены в большем количестве.

Такой подход не требует точного знания природы тёмной материи — он работает почти для любой теории за пределами Стандартной модели физики. А значит, наблюдения нейтронных звёзд становятся универсальным детектором невидимого вещества.