Галактика — не гладкое озеро, а пруд, по которому идёт рябь. Эту рябь создаёт сверхлёгкая тёмная материя (частицы в миллиарды миллиардов раз легче электрона). Колебания её поля чуть сбивают ритм далёких пульсаров — космических маяков, чьи сигналы ловят земные радиотелескопы.
До сих пор охотники за тёмной материей работали с двумя крайностями. Либо считали, что рябь везде одинакова — как если бы весь пруд волновался синхронно. Либо полагали, что у каждого пульсара своя независимая зыбь. Но настоящая рябь сложнее: у неё есть пространственные корреляции. Близкие точки на воде колеблются похоже, далёкие — по-разному. Новая работа, выполненная группой астрофизиков, впервые строит анализ, где амплитуда поля тёмной материи плавно меняется от полной согласованности до полной независимости — в зависимости от расстояния между пульсарами.
Авторы применили метод к двум вариантам взаимодействия тёмной материи с обычным веществом: линейному и квадратичному. В последнем случае учитывался и универсальный гравитационный сигнал от колебаний давления сверхлёгкой материи. Чтобы справиться с неопределённостями расстояний до пульсаров, использовали расширенное скрытое поле и суррогат на основе нормализующих потоков. Метод проверили на синтетических данных, включая слепые тесты с впрыскиванием сигнала — и он отработал корректно.
Сверхлёгкая тёмная материя настолько легка, что её длина волны может достигать размеров целой галактики — примерно 100 000 световых лет.
В романе «Тёмный лес» Лю Цысиня невидимые частицы тёмной материи используются как основа для сверхтехнологий — возможно, когда-нибудь мы научимся улавливать их напрямую.