Тёмная материя — невидимый каркас Вселенной. Её существование выводится из гравитационного влияния на движение звёзд и галактик, но состав этого каркаса остаётся загадкой. Одна из гипотез — сверхлёгкие частицы, напоминающие аксионы. Они почти не взаимодействуют с обычным веществом, однако в редких случаях могут проявлять себя.

Авторы исследования построили модель, в которой внутри гало тёмной материи эти частицы-невидимки сталкиваются с протонами космических лучей. Космические лучи — это заряженные частицы, ускоренные взрывами сверхновых до околосветовых скоростей. При столкновении рождается гамма-излучение — самая энергичная форма света. Его можно зарегистрировать телескопом, но сигнал слаб и распределён по всему небу. Чтобы выделить его из фона, учёные предлагают совместить карту гамма-свечения, полученную спутником Fermi, с каталогом близких галактик 2MRS. Если в областях с большей концентрацией галактик свечение систематически ярче — это служит косвенной уликой.

Такой перекрёстный анализ открывает новый путь в поисках тёмной материи. Вместо прямого детектирования частиц достаточно заметить их «тень» на космическом фоне. Метод обещает проникнуть в те области теоретического пространства параметров, которые ранее были недоступны, и, возможно, наконец уловить сигнал невидимого каркаса.