Маяк в открытом море не только вращается — его лампа сама по себе то тускнеет, то разгорается. Примерно так ведут себя магнитные белые карлики, сверхплотные остатки звёзд вроде нашего Солнца. Их мощные магнитные поля способны превращать свет в аксионы — гипотетические частицы, которые могли бы объяснить скрытую массу Вселенной. Но как понять, что именно вызвало изменение блеска: экзотическое превращение фотонов или обычная «дрожь» самой звезды?
Группа исследователей изучила звезду PG 1015+014 по данным космического телескопа TESS. Они построили математическую модель, которая одновременно учитывает и вращение звезды, и её собственное сложное мерцание — не просто ровную синусоиду, а кривую с добавочными гармониками (дополнительными волнами, как обертоны у струны). Оказалось, что если упрощённо считать фон звезды простым, можно ошибочно увидеть намёк на аксионы. Но как только в модель добавили вторую гармонику — второй «обертон» — мнимый сигнал исчез.
Такой подход позволил установить одни из самых строгих ограничений для аксионов с массой меньше микроэлектронвольта (это в миллиарды раз легче электрона). Учёные также вывели простую формулу, чтобы заранее оценить, какие из множества магнитных белых карликов, наблюдаемых TESS, лучше всего подходят для будущей охоты за этими частицами-призраками.
Магнитное поле белого карлика может быть в миллиард раз сильнее земного — достаточно мощное, чтобы заставить луч света на мгновение стать аксионом и обратно.