Revelaron el mapa de materia oscura más nítido de la historia: cómo es el esqueleto del universo

El universo conocido se encuentra compuesto en su mayoría por un elemento invisible y enigmático: la materia oscura.

Aunque la materia ordinaria, formada por protones y neutrones, constituye tan solo una fracción de la composición total, la oscura domina la estructura cósmica al condicionar la formación de galaxias, estrellas y planetas.

Resulta particularmente difícil de estudiar porque no refleja, absorbe ni emite luz, lo que la hace invisible para los telescopios tradicionales y obliga a los científicos a detectarla únicamente a través de su influencia gravitatoria sobre la materia visible.

Hasta ahora, la comprensión de este componente esencial se sustentaba en mapas y modelos de baja resolución, lo que limitaba el alcance de los descubrimientos científicos sobre su comportamiento y su influencia en la evolución del cosmos.

Sin embargo, un equipo internacional publicó en Nature Astronomy el mapa de materia oscura de mayor resolución realizado hasta la fecha, elaborado a partir de datos obtenidos por el telescopio espacial James Webb (JWST).

La investigación fue liderada por expertos de la Universidad de Durham, el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA y la École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL).

El entramado oculto que modela el cosmos

El nuevo mapa de materia oscura revela la distribución de este misterioso componente en un sector del cielo ubicado en la constelación Sextans.

Según el estudio, para lograrlo utilizaron una técnica conocida como lente gravitacional débil.

Observaron cómo la gravedad de la materia oscura curva el espacio y deforma la luz que llega desde galaxias lejanas, actuando como una especie de lupa cósmica que delata su presencia. Esto permitió dibujar el esqueleto invisible sobre el que se construyen las grandes estructuras del universo.

El artículo detalla que, mientras la materia ordinaria (lo que podemos ver y tocar) representa solo una sexta parte de todo lo que existe, la materia oscura compone el resto. Gracias a la potencia del telescopio James Webb (JWST), este nuevo mapa tiene el doble de nitidez que los anteriores hechos por el Hubble.

Esta mejora en el enfoque permitió observar con claridad cómo la materia visible y la invisible crecen juntas, entrelazándose en filamentos y cúmulos. Además, el mapa logra mirar profundamente hacia el pasado, por lo que revela estructuras lejanas que existieron cuando el universo era mucho más joven (lo que los científicos llaman alto desplazamiento al rojo).

El estudio destaca que la sensibilidad del Webb es crucial para entender cómo eran los entornos galácticos durante la época de mayor nacimiento de estrellas en la historia del cosmos. Este mapa servirá como la nueva referencia para poner a prueba las teorías sobre qué es realmente la materia oscura.

El hallazgo confirma que la materia oscura funcionó como un “andamiaje invisible”: una estructura base que atrajo a la materia normal, creando las condiciones necesarias para que nacieran galaxias como la Vía Láctea y planetas como la Tierra. El doctor Gavin Leroy, coautor de la investigación, lo resumió así: “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, de la vida misma”.

El desafío tecnológico detrás del nuevo mapa cósmico

La elaboración del mapa requirió más de 255 horas de observación con el James Webb Space Telescope, durante las cuales el equipo identificó cerca de 800.000 galaxias.

La información recogida resultó diez veces más abundante que la de mapas previos elaborados con observatorios terrestres y duplicó la cantidad de galaxias detectadas por el telescopio Hubble en la misma región.

La técnica de lente gravitacional débil consiste en medir cómo la masa de materia oscura curva el espacio, modificando la trayectoria de la luz proveniente de galaxias remotas. El análisis de la deformación de las imágenes permitió inferir la localización de las concentraciones invisibles de masa.

Con la colaboración de científicos de la Universidad de California, Riverside, lograron identificar estructuras a gran escala, como cúmulos y filamentos, que complementan la cartografía de materia oscura con la distribución de materia luminosa, la cual constituye apenas el 4% del contenido total de materia del universo. Según Bahram Mobasher, miembro fundador del proyecto COSMOS y profesor distinguido de física y astronomía en UC Riverside, “el mapa de materia oscura del JWST es más profundo y tiene una mayor resolución espacial en comparación con el mapa inicial que realizamos con datos del telescopio Hubble”.

Este avance se logró mediante el empleo del instrumento de infrarrojo medio del JWST (MIRI), diseñado para detectar galaxias ocultas por nubes de polvo cósmico. La mejora en la definición permitió observar detalles inéditos, como agrupaciones menores de materia oscura y la delimitación precisa de cúmulos en la imagen.

El impacto del hallazgo en la comprensión del universo

Este nuevo mapa marca un antes y un después en el estudio de la materia oscura y su rol en la historia del universo.

Según explica la NASA, la gravedad de esta sustancia invisible funcionó como un acelerador: provocó que las galaxias y las estrellas nacieran mucho antes de lo que lo hubieran hecho sin ella.

Gracias a este “apuro” cósmico, se pudieron formar a tiempo los elementos químicos complejos que son, ni más ni menos, los ingredientes necesarios para la vida.

Richard Massey, astrofísico de la Universidad de Durham y coautor del trabajo, lo resume de forma contundente: “Dondequiera que hoy encontremos materia normal en el universo, también hay materia oscura”. Para el experto, este mapa es la prueba de que la materia visible y la invisible son compañeras inseparables que crecen y evolucionan juntas desde el principio de los tiempos.

El próximo paso de esta colaboración internacional será usar el telescopio Euclid (de la Agencia Espacial Europea) y el futuro Nancy Grace Roman (de la NASA) para crear mapas mucho más grandes.

Sin embargo, este sector analizado por el James Webb será la “regla de oro”: servirá como el modelo de alta precisión contra el cual se compararán y calibrarán todos los estudios futuros.

Para la comunidad científica, tener imágenes tan nítidas permite pulir las teorías sobre cómo se construyó el cosmos. Al poder ver con claridad dónde están exactamente los cúmulos de materia oscura y qué tamaño tienen (diferenciándolos mejor que en las observaciones anteriores), se abren nuevos caminos para entender cómo nacieron las galaxias y las inmensas redes que conectan todo el universo observable.