Вселенная похожа на огромный невидимый каркас. Мы не видим его напрямую, но знаем, что он есть: галактики и скопления держатся вместе именно благодаря ему. Этот каркас — тёмная материя, гипотетическая форма материи, не испускающая и не поглощающая свет, но проявляющая себя через гравитацию. Самая популярная версия говорит, что она «холодная» и состоит из тяжёлых медленных частиц. Но у этой картины есть проблема: она предсказывает слишком много мелких сгустков материи вокруг больших галактик, а наблюдения этого не подтверждают.

Одно из возможных решений — тёплая тёмная материя, состоящая из частиц легче и быстрее, чем в холодной модели. Эти частицы «сглаживают» мелкие неоднородности в ранней Вселенной, как лёгкий ветер разравнивает рябь на песке. Но чтобы эта идея работала, частицы должны иметь определённую массу. И вот тут на сцену выходят гамма-всплески — самые мощные взрывы в космосе, возникающие при коллапсе массивных звёзд или слиянии нейтронных звёзд. Они настолько яркие, что видны с огромных расстояний, почти от края наблюдаемой Вселенной.

Авторы работы взяли данные 118 гамма-всплесков, зарегистрированных спутником Swift за два десятилетия, и сравнили их частоту на разных расстояниях с тем, сколько в те времена рождалось звёзд. Логика проста: если тёплая тёмная материя слишком лёгкая, её частицы будут слишком быстро двигаться и «размажут» первичные сгустки, из которых формируются звёзды. Это помешает формированию первых звёзд, а значит, и гамма-всплесков будет меньше. Такой подход позволил установить нижнюю границу массы частицы: не менее 1,3 кэВ (килоэлектронвольт — это примерно в 500 тысяч раз легче протона). А если предположить, что частота всплесков строго повторяет темп звездообразования, ограничение становится ещё жёстче — 3,4 кэВ.

Это не просто абстрактная цифра. Она сужает круг поисков, отсекая целый класс моделей тёмной материи. Гамма-всплески оказались удивительно точным инструментом для «взвешивания» невидимого. И чем больше мы узнаем о связи этих взрывов с рождением звёзд, тем точнее будут наши весы.