Astrónomos liderados por la Universidad de Durham han elaborado el mapa de mayor resolución de la materia oscura en el Universo, un componente invisible cuya gravedad ha sido clave en la formación de galaxias, estrellas y planetas. El trabajo, basado en nuevas observaciones del Telescopio Espacial James Webb de la NASA, se publica en la revista Nature Astronomy.
La investigación ha sido dirigida conjuntamente por la Universidad de Durham, el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA y la Escuela Politécnica Federal de Lausana, en Suiza. El nuevo mapa confirma resultados de estudios anteriores y aporta nuevos detalles sobre la relación entre la materia oscura y la materia normal, de la que están formados los planetas, las estrellas y los seres humanos.
Según los científicos, en los primeros momentos del Universo la materia oscura y la materia ordinaria estaban distribuidas de forma dispersa. Con el tiempo, la materia oscura se agrupó primero y, gracias a su gravedad, atrajo a la materia normal, creando las regiones donde comenzaron a formarse las primeras galaxias y estrellas. Este proceso determinó la distribución a gran escala del Universo observable en la actualidad.
El papel de la gravedad invisible
La materia oscura no emite ni refleja luz y no puede observarse directamente con telescopios convencionales. Tampoco absorbe ni bloquea la radiación, y atraviesa la materia normal sin interactuar con ella, salvo a través de la gravedad. El nuevo mapa permite observar este efecto con un nivel de detalle sin precedentes, al mostrar la superposición entre las regiones de materia oscura y de materia visible.
Las observaciones del James Webb confirman que esta alineación no es casual. Los astrónomos explican que responde a la influencia gravitatoria ejercida por la materia oscura a lo largo de la historia cósmica, atrayendo progresivamente a la materia normal hacia las mismas zonas del espacio.
Galaxias, estrellas y planetas
Al favorecer la formación temprana de galaxias y estrellas, la materia oscura también contribuyó a crear las condiciones necesarias para la aparición de planetas. Los investigadores señalan que, sin este proceso, galaxias como la Vía Láctea podrían no haber acumulado los elementos necesarios para la formación de sistemas planetarios como el nuestro.
El doctor Gavin Leroy, coautor principal del estudio e investigador del Instituto de Cosmología Computacional de la Universidad de Durham, explica que el nuevo 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".
Un área del cielo analizada en detalle
El mapa cubre una región del cielo situada en la constelación de Sextans, con un tamaño aproximado 2,5 veces mayor que el de la Luna llena. El Telescopio Espacial James Webb observó esta zona durante unas 255 horas, identificando cerca de 800.000 galaxias, muchas de ellas detectadas por primera vez.
Para localizar la materia oscura, el equipo analizó cómo su masa curva el espacio-tiempo, provocando que la luz procedente de galaxias lejanas se desvíe en su camino hacia la Tierra, un efecto conocido como lente gravitacional. Gracias a la resolución del Webb, el mapa contiene diez veces más galaxias que los realizados previamente desde observatorios terrestres y el doble que los obtenidos con el telescopio espacial Hubble.
Más precisión gracias al infrarrojo
Para mejorar la estimación de distancias a las galaxias observadas, los científicos utilizaron el Instrumento de Infrarrojo Medio del Webb (MIRI), desarrollado con la participación del Centro de Astronomía Extragaláctica de la Universidad de Durham. MIRI es especialmente eficaz para detectar galaxias ocultas tras nubes de polvo cósmico.
La doctora Diana Scognamiglio, coautora principal del estudio e investigadora del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, señala que se trata del mapa de materia oscura más grande y más nítido realizado hasta ahora con el Webb, superando en resolución a los obtenidos por otros observatorios.
Próximos pasos de la investigación
El equipo planea ampliar este trabajo mediante el uso del telescopio Euclid de la Agencia Espacial Europea y del futuro Telescopio Espacial Nancy Grace Roman de la NASA. Estos instrumentos permitirán mapear la materia oscura en regiones aún más extensas del Universo y estudiar sus propiedades fundamentales.