Los científicos han creado el mapa más detallado jamás realizado de la materia oscura que recorre el universo, revelando cómo ha afectado a la formación de estrellas, galaxias y planetas.
La investigación, en la que participan astrónomos de la Universidad de Durham en el Reino Unido, proporciona nuevos conocimientos sobre cómo este material invisible ayudó a unir la materia ordinaria, formando galaxias como la Vía Láctea y, finalmente, planetas como la Tierra.
Los hallazgos se basan en nuevas observaciones del Telescopio Espacial James Webb (WEBB) de la NASA y se publican en la revista Naturaleza Astronomía.
La investigación internacional fue realizada conjuntamente por la Universidad de Durham, el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA y la Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) en Suiza.
Cómo la materia oscura dio forma al universo que vemos hoy
El mapa recién creado confirma estudios previos y revela detalles finos sobre la relación entre la materia oscura y la materia normal que constituye todo lo que podemos ver, tocar e interactuar.
Al principio del universo, tanto la materia oscura como la materia normal probablemente estaban escasamente dispersas por el espacio. Los científicos creen que la materia oscura comenzó a agruparse. Luego, su gravedad atrae materia normal, creando regiones densas donde comienzan a formarse estrellas y galaxias.
Este proceso establece el patrón general de cómo se distribuyen las galaxias en el universo actual. Al permitir que las galaxias y las estrellas se formaran antes de lo que se habrían formado de otra manera, la materia oscura también ayudó a crear las condiciones necesarias para que se desarrollaran los planetas. Sin este efecto de preparación, los elementos necesarios para la vida nunca podrían haberse formado dentro de nuestra galaxia.
El coautor principal del estudio, el Dr. Gavin Leroy, del Instituto de Cosmología Computacional, Departamento de Física de la Universidad de Durham, dijo: “Al revelar la materia oscura con una precisión sin precedentes, nuestro mapa muestra cómo un componente invisible del Universo ha dado forma a la materia visible, permitiendo la formación de estrellas y el surgimiento de la vida.
“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 través de nuestros telescopios”.
Detectando lo invisible a través de la gravedad
La materia oscura no se puede ver directamente porque no emite, refleja, absorbe ni bloquea la luz. También se mueve a través de objetos normales sin interactuar con ellos, como un fantasma.
Su presencia se detecta por gravedad. El nuevo mapa muestra este efecto con mayor claridad que antes. Una prueba clave es qué tan cerca se alinean los mapas de materia oscura con los mapas de materia normal.
Según los investigadores, las observaciones de Webb muestran que esta alineación no es accidental. En cambio, refleja la atracción gravitacional de la materia oscura a lo largo de la historia del universo, atrayendo materia normal hacia él.
El coautor del estudio, el profesor Richard Massey, del Departamento de Física del Instituto de Cosmología Computacional de la Universidad de Durham, dijo: “Dondequiera que se encuentre materia normal en el Universo hoy en día, también se encuentra materia oscura.
“Miles de millones de partículas de materia oscura pasan a través de nuestro cuerpo cada segundo. No causan daño, no nos notan y simplemente siguen adelante.
“Pero toda la nube arremolinada de materia oscura alrededor de la Vía Láctea tiene suficiente gravedad para mantener unida a toda nuestra galaxia. Sin la materia oscura, la propia Vía Láctea se desmoronaría”.
Una visión más profunda del cosmos web
El mapa cubre un área del cielo aproximadamente 2,5 veces el tamaño de la Luna llena, ubicada en la constelación de Sextans.
Webb observó el área durante unas 255 horas e identificó unas 800.000 galaxias, muchas de ellas vistas por primera vez. Para detectar la materia oscura, el equipo midió cómo su masa curva el espacio, lo que hace que la luz que llega a la Tierra desde galaxias distantes se doble, como si esa luz hubiera pasado a través de una ventana deformada.
El mapa resultante incluye casi diez veces más galaxias que los mapas terrestres anteriores de la misma región y el doble de galaxias producidas con el Telescopio Espacial Hubble. Revela nuevas concentraciones de materia oscura y proporciona una visión mucho más nítida de áreas previamente observadas por el Hubble.
La coautora principal del estudio, la Dra. Diana Scognamiglio, del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, dijo: “Este es el mapa de materia oscura más grande que hemos producido con la web y es dos veces más nítido que cualquier mapa de materia oscura producido por otros observatorios.
“Antes veíamos una imagen borrosa de la materia oscura. Ahora podemos ver la estructura invisible del universo con sorprendente detalle gracias a la increíble resolución de la Web”.
Instrumentación e investigaciones futuras.
Para mejorar las mediciones de distancia de muchas de las galaxias en el mapa, el equipo de investigación utilizó el Instrumento de Infrarrojo Medio (MIRI) de Webb.
El Centro de Astronomía Extragaláctica de la Universidad de Durham contribuyó al desarrollo de MIRI, que fue diseñado y operado de un lanzamiento a otro por el JPL. El instrumento es particularmente útil para detectar galaxias escondidas detrás de densas nubes de polvo cósmico.
El equipo planea ampliar su trabajo mapeando la materia oscura en todo el universo utilizando el Telescopio Euclid de la Agencia Espacial Europea (ESA) y el próximo Telescopio Espacial Nancy Grace Roman de la NASA. Estas futuras observaciones ayudarán a los científicos a comprender mejor las propiedades fundamentales de la materia oscura y cómo puede evolucionar a lo largo del tiempo cósmico.
La región del cielo analizada en este estudio servirá como punto de referencia, permitiendo comparar y perfeccionar con mayor precisión futuros mapas de materia oscura.
La última investigación ha sido financiada por la NASA, el RCUK/Science and Technology Facilities Council (STFC), la Secretaría de Estado Suiza para Educación, Investigación e Innovación (SERI), la RCUK/STFC Central Laser Facility, el STFC Rutherford Appleton Laboratory y el Centre National d’Etudes Spatiles.
