El telescopio James Webb confirma el papel crucial de la materia oscura en la distribución de galaxias: "Es la verdadera arquitecta del Universo"

Tan slo el 5% del universo est compuesto por materia visible u ordinaria -que es la materia de la que estamos hechos, y de la que est hecho todo lo que podemos ver o tocar-. La materia oscura abarca el 25% y la energa oscura, un 70%, segn las estimaciones de los cosmlogos. Y pese a esta abundancia, la materia y la energa oscura que constituye buena parte del universo sigue siendo uno de los mayores enigmas de la ciencia: es difcil de detectar porque no emite, refleja, absorbe ni bloquea la luz y, por lo tanto, es invisible para los telescopios convencionales. Atraviesa la materia normal como si fuera un fantasma, pero s afecta al movimiento y a la distribucin de las fuentes visibles, como las galaxias, pues interacta con el resto del universo a travs de la gravedad.

Por ello, los telescopios y observatorios espaciales estn permitiendo, literalmente, abrir una ventana al enigma de la materia oscura. Si ya las observaciones con el Hubble, lanzado en 1990, posibilitaron hacer mapas sobre la distribucin de la materia oscura, la puesta en marcha a principios de esta dcada del James Webb, el ms potente que se ha puesto en rbita, ha permitido elaborar el mapa de la masa del Universo con mayor resolucin obtenidos hasta ahora. Un trabajo que se ha publicado este lunes en la revista Nature Astronomy y que revela nuevos detalles sobre cmo la materia oscura influye en las estructuras del Universo.

As, tiene ms del doble de resolucin que su predecesor y abarca periodos anteriores de la evolucin del Universo, cuyo nacimiento se sita hace 13.800 millones de aos: “Antes, veamos una imagen borrosa de la materia oscura. Ahora, gracias a la increble resolucin del Webb, podemos ver la estructura invisible del universo con un detalle asombroso”, ha declarado en un comunicado Diana Scognamiglio, coautora del estudio e investigadora del Laboratorio de Propulsin a Chorro (JPL) de la NASA, cuyos cientficos han elaborado este mapa conjuntamente con investigadores de la Universidad de Durham, en Reino Unido, y de la Escuela Politcnica Federal de Lausana (EPFL), en Suiza.

La nueva cartografa muestra muchas ms galaxias de las que se vean en mapas anteriores, hechos con telescopios terrestres o basados en el Hubble, pues por sus limitaciones, slo mostraban las estructuras ms grandes y masivas.

El rea cubierta por el nuevo mapa es una seccin del cielo en la constelacin de Sextans, que el James Webb observ durante 255 horas, identificando casi 800.000 galaxias, muchas de ellas detectadas por primera vez.

Segn explican sus autores, muestra cmo la materia oscura ha moldeado el crecimiento de las galaxias durante los ltimos 10.000 millones de aos (el pico de formacin estelar se dio hace 8.000-11.000 aos), confirma los resultados de anteriores investigaciones y ofrece nuevos detalles sobre la interaccin entre la materia oscura y la materia ordinaria. El estudio confirma que la materia oscura desempea un papel clave en la formacin de galaxias debido a cmo interacta con la gravedad.

“Este mapa revela el papel invisible pero esencial de la materia oscura, la verdadera arquitecta del universo, que organiza gradualmente las estructuras que observamos a travs de nuestros telescopios”, resume en un comunicado Gavin Leroy, investigador del Instituto de Cosmologa Computacional del Departamento de Fsica de la Universidad de Durham y uno de los lderes del estudio.

Cuando se origin el universo, la materia oscura y la materia normal probablemente estaban distribuidas de forma dispersa. Los cientficos creen que la materia oscura se aglutin primero y luego atrajo a la materia normal, creando regiones donde comenzaron a formarse estrellas y galaxias. De esta manera, la materia oscura determin la distribucin a gran escala de las galaxias que vemos hoy en da en el universo.

La gravedad de la materia oscura afecta las trayectorias de la luz procedente de galaxias distantes. Al medir las ligeras distorsiones en las formas de un gran nmero de galaxias distantes, los cientficos pueden rastrear cmo se distribuye la masa intermedia, independientemente de su naturaleza. La comparacin con las estructuras luminosas conocidas muestra entonces dnde debe estar la materia oscura.

De este modo, al revelar dnde se encuentra la materia oscura con una precisin sin precedentes hasta la fecha, el mapa muestra cmo un componente invisible del universo ha estructurado la materia visible hasta el punto de permitir la aparicin de galaxias, estrellas y, en ltima instancia, la vida misma, segn los autores.

El nuevo mapa permite ver enormes cmulos de galaxias, as como redes de filamentos o hebras de materia oscura a lo largo de las cuales se distribuyen el gas y las galaxias, formando la estructura esqueltica del Universo, y grupos de galaxias de baja masa que, de otro modo, seran demasiado tenues o demasiado distantes para ser vistos con telescopios convencionales, segn aseguran los autores.

Como explica Richard Massey, coautor del estudio e investigador del Instituto de Cosmologa Computacional del Departamento de Fsica de la Universidad de Durham, “en cualquier lugar donde haya materia normal en el universo actual, tambin hay materia oscura. Cada segundo, miles de millones de partculas de materia oscura atraviesan nuestro cuerpo. No causan ningn dao, simplemente siguen su camino. Pero toda la nube de materia oscura que gira alrededor de la Va Lctea tiene suficiente gravedad como para mantener unida toda nuestra galaxia. Sin la materia oscura, la Va Lctea se desintegrara”, asegura.

El estudio de la materia oscura vive una poca de oro, pues adems de las observaciones con el James Webb, en junio de 2023 la Agencia Espacial Europea (ESA) lanz Euclid, una misin que est cartografiando miles de millones de galaxias en ms de un tercio del cielo para investigar cmo evolucion el universo y estudiar la energa y la materia oscura, componentes fundamentales. Tambin el futuro Telescopio Espacial Nancy Grace Roman de la NASA tendr como misin elaborar un mapa que permita comprender mejor la distribucin de la materia oscura, el pegamento que mantiene unido al universo.