El mapa más preciso de la materia oscura: un avance hacia la comprensión de la estructura oculta que sostiene el universo | Ciencia

Desde su debut en 2021, el telescopio espacial James Webb ha estado desentrañando algunos de los enigmas más asombrosos del universo. Ha proporcionado imágenes de planetas gigantes con una resolución impresionante, ha identificado misteriosos objetos rojos que resultan ser agujeros negros y ha presentado la primera imagen de dióxido de carbono fuera de nuestro sistema solar. Este lunes, se suma un nuevo hito: el mapa más detallado de la materia oscura, esa substancia enigmática que representa el 85% de toda la materia del cosmos, pero que no emite luz. La cartografía, divulgada hoy en Nature Astronomy, revela no solo los masivos conglomerados de galaxias, sino también las delgadas tuberías de materia oscura que los enlazan y los vacíos que quedan entre ellos.

Un equipo internacional, liderado por Diana Scognamiglio, investigadora del JPL (Laboratorio de Propulsión a Chorro) de la NASA en Pasadena (EE.UU.), utilizó observaciones del James Webb sobre el campo COSMOS, una región del universo estudiada a fondo desde hace décadas. Este nuevo mapa tiene más del doble de precisión que los anteriores confeccionados con el telescopio Hubble.

La materia oscura es la substancia más común en el universo y, curiosamente, la más misteriosa. Constituye cerca del 85% de toda la materia existente, pero no emite ni absorbe luz y no interactúa con la radiación electromagnética. Por ello es oscura: no puede ser observada directamente con telescopios convencionales. Los astrónomos solo pueden detectarla indirectamente, gracias a su efecto gravitacional sobre la materia visible —estrellas, galaxias, gas y polvo— y sobre la luz que viaja por el cosmos.

Lo que se ha comprendido es que la materia oscura crea un andamiaje gravitacional invisible que sostiene toda la estructura del universo: sin ella, las galaxias no podrían formarse, las estrellas no se mantendrían en sus órbitas, y el cosmos sería radicalmente distinto. A pesar de décadas de estudio, los científicos aún no saben a ciencia cierta qué es. Cartografiar su distribución de manera detallada, como es posible ahora con el James Webb, es fundamental para entender cómo surgió, se desarrolló y sigue evolucionando el universo.

La hazaña técnica presentada este lunes es significativa. El equipo analizó las formas de 129 galaxias mediante un fenómeno conocido como lentes gravitacionales débiles. Cuando la luz de galaxias distantes se dirige a la Tierra, pasa a través de la materia oscura intermedia, que desvía sutilmente sus trayectorias. Al medir estas mínimas desviaciones, los científicos pueden cartografiar la distribución de toda la materia, tanto visible como invisible.

“Lo que hace único nuestro mapa es que identifica estructuras a distancias cósmicas mayores que las que antes eran posibles”, aclara Scognamiglio a este periódico. El James Webb revela formas de galaxias más distantes y tenues que sus predecesores, permitiendo así observar épocas cuando el universo tenía apenas 4.000 millones de años.

El mapa divulgado este lunes recupera 15 cúmulos de galaxias previamente conocidos. Sin embargo, también descubre nuevas estructuras y abre una ventana al universo joven. Durante el periodo denominado “mediodía cósmico”—cuando el universo tenía entre 3.000 y 5.000 millones de años—se produjo la mayor formación estelar en la historia cósmica. Las estructuras que el James Webb detecta en esta época son, en muchos casos, sistemas en formación que aún carecen del gas caliente suficiente para brillar como otros sistemas, como los rayos X.

El mapa también revela lo que los cosmólogos denominan el “esqueleto cósmico”: filamentos delgados de materia oscura que conectan los grandes cúmulos entre sí, delineando una red tridimensional en el espacio. “Estos resultados corroboran las predicciones del modelo cosmológico actual (ΛCDM) y ofrecen una herramienta poderosa para estudiar cómo la distribución de materia oscura en el universo ha influido en la formación de galaxias y la estructura a gran escala del cosmos”, indica Alberto Casas, investigador del Instituto de Física Teórica (CSIC-UAM) de Madrid, quien no participó en el estudio. “Es probable que esta contribución marque el inicio de una nueva era en la cartografía precisa del cosmos, lo que permitirá probar de manera más efectiva diversas teorías sobre la naturaleza de la materia oscura, un misterio fundamental aún sin resolver”, añade.

Scognamiglio ya está trabajando en el próximo paso: reconstrucciones tridimensionales que no solo mostrarán la ubicación de las estructuras, sino también cuándo se formaron. “La verdadera revolución se producirá cuando combinemos estos mapas de materia oscura con las historias detalladas de la formación estelar en COSMOS”, resalta. “Podremos conectar cómo la materia oscura, el gas y las galaxias crecen juntas durante el mediodía cósmico”.

Futuras misiones como el telescopio Nancy Grace Roman de la NASA y la sonda Euclid de la Agencia Espacial Europea emplearán estas técnicas a volúmenes mucho mayores del universo, cartografiando la telaraña cósmica a escalas sin precedentes.