Astrónomos revelan nuevos detalles sobre la influencia de la materia oscura en el Universo

El área del cielo seleccionada para el análisis, ubicada en la constelación de Sextans y de dimensiones equivalentes a unas 2,5 veces la Luna llena, se convierte en el terreno de comparación para todos los futuros mapas de materia oscura. La investigación, según detalló la revista Nature Astronomy, logró un nuevo nivel de resolución en el cartografiado de esta sustancia invisible que estructura el cosmos, matizando la comprensión sobre el modo en que, a través de su gravedad, ha configurado históricamente la formación de estrellas, galaxias y planetas.

Según informó Nature Astronomy, el trabajo fue resultado de una colaboración internacional liderada por la Universidad de Durham en Reino Unido, el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA y la École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) en Suiza. El grupo de astrónomos utilizó datos inéditos del Telescopio Espacial James Webb (Webb), lo que permitió representar la distribución y el impacto de la materia oscura con una claridad sin precedentes. El artículo señala que los hallazgos corroboran estudios previos y aportan elementos nuevos a la relación entre la materia no visible y aquella que compone las estrellas, los planetas y la materia observable.

Al inicio del Universo, ambas formas de materia —oscura y normal— presentaban una distribución dispersa. De acuerdo con Nature Astronomy, se estima que la materia oscura fue la primera en agruparse bajo la influencia de la gravedad, atrayendo posteriormente a la materia normal y originando sitios de concentración donde surgirían las galaxias y las estrellas. Esta dinámica estableció la actual estructura a gran escala del cosmos visible y también generó las condiciones para el desarrollo de los planetas. Los autores del estudio subrayan que, sin la existencia de la materia oscura, elementos cruciales para la vida, presentes en la Vía Láctea, podrían no haberse formado.

En palabras del doctor Gavin Leroy, del Instituto de Cosmología Computacional de la Universidad de Durham y coautor principal del estudio citado por Nature Astronomy, “al revelar la materia oscura con una precisión sin precedentes, nuestro mapa muestra cómo un componente invisible del Universo ha estructurado la materia visible hasta el punto de permitir el surgimiento de galaxias, estrellas y, en última instancia, la vida misma”. El mapa presentado permite observar cómo esta sustancia, incapaz de emitir o reflejar luz, ni de absorberla ni bloquearla, y que atraviesa la materia ordinaria sin detectarse, ha influido en el Universo palpable únicamente por la fuerza gravitatoria que ejerce.

Nature Astronomy detalla que la evidencia de la interacción entre la materia oscura y la materia normal radica en la coincidencia entre sus respectivos mapas, una alineación que valida la acción gravitacional ejercida a lo largo de la historia cósmica. Según los investigadores, los datos del Webb descartan que esta similitud sea una casualidad, remitiéndola a los efectos acumulados de la gravedad de la materia oscura sobre la distribución de la materia tradicional.

El profesor Richard Massey, también de la Universidad de Durham y coautor citado en el estudio, manifestó que “dondequiera que hoy en el Universo haya materia normal, también hay materia oscura. Miles de millones de partículas de materia oscura atraviesan tu cuerpo cada segundo. No hay daño, no nos detectan y simplemente siguen su camino. Pero, toda la nube de materia oscura que gira alrededor de la Vía Láctea tiene suficiente gravedad para mantener unida a toda nuestra galaxia. Sin materia oscura, la Vía Láctea se desintegraría en rotación”.

El nuevo mapeo se llevó a cabo después de observar durante 255 horas con el Webb la región designada, identificando casi 800.000 galaxias, muchas de ellas nunca antes detectadas. Los científicos aplicaron la técnica de lentes gravitacionales, observando cómo la masa de la materia oscura curva el espacio-tiempo y modifica la trayectoria de la luz proveniente de galaxias distantes, como si la luz atravesara un cristal deforme. Nature Astronomy indica que lo obtenido supera en diez veces el número de galaxias identificadas previamente por observatorios terrestres en la misma zona y dobla la cifra alcanzada, hasta el momento, por el telescopio espacial Hubble.

El equipo encabezado por la doctora Diana Scognamiglio, del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, explicó en Nature Astronomy: “Este es el mapa de materia oscura más grande que hemos hecho con Webb, y es dos veces más nítido que cualquier mapa de materia oscura hecho por otros observatorios. Antes, observábamos una imagen borrosa de la materia oscura. Ahora, gracias a la increíble resolución del Webb, vemos el andamiaje invisible del Universo con un detalle asombroso”.

Para precisar la distancia a las galaxias examinas, el equipo empleó el Instrumento de Infrarrojo Medio del Webb (MIRI), aparato en cuyo desarrollo participó la Universidad de Durham y cuya construcción y gestión inicial dependieron del JPL. Las capacidades de MIRI en el rango infrarrojo lo hacen especialmente funcional para detectar galaxias oscurecidas por polvo cósmico.

Entre los próximos objetivos, según Nature Astronomy, el grupo de investigación planea abordar el cartografiado de la materia oscura a escala global usando, además del Webb, el telescopio Euclid de la Agencia Espacial Europea (ESA) y el futuro telescopio espacial Nancy Grace Roman de la NASA. La pretensión es avanzar en la comprensión de las propiedades fundamentales de la materia oscura y detectar posibles variaciones en sus características a lo largo de la historia cósmica. El área de Sextans, mapeada en el presente estudio, funcionará como estándar de referencia para futuras comparaciones y afinamientos.

Los patrocinadores de esa investigación, detalló Nature Astronomy, incluyen a la NASA, el Science and Technology Facilities Council del Reino Unido, la Secretaría de Estado Suiza de Educación, Investigación e Innovación, la Instalación Láser Central RCUK/STFC en el Laboratorio Rutherford Appleton del STFC y el Centro Nacional de Estudios Espaciales.