Gracias a la sensibilidad sin precedentes del telescopio Webb, los científicos están aprendiendo más sobre la influencia de la materia oscura en las estrellas, las galaxias e incluso en planetas como la Tierra.
Los científicos que utilizan datos del telescopio espacial James Webb de la NASA han creado uno de los mapas de la materia oscura más detallados y de mayor resolución jamás elaborados. Este mapa muestra cómo este material invisible y misterioso se superpone y se entrelaza con la materia “ordinaria”, la que compone las estrellas, las galaxias y todo lo que podemos ver.
Publicado el 26 de enero en la revista científica Nature Astronomy, el mapa se basa en investigaciones anteriores para proporcionar confirmación adicional y nuevos detalles sobre cómo la materia oscura ha dado forma al universo a las escalas más grandes —cúmulos de galaxias de millones de años luz de diámetro—, lo que termina dando origen a galaxias, estrellas y planetas como la Tierra.
“Este es el mapa de materia oscura más grande que hemos creado con Webb, y es dos veces más nítido que cualquier otro mapa de materia oscura elaborado por otros observatorios”, afirmó Diana Scognamiglio, autora principal del artículo y astrofísica del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL, por sus siglas en inglés) de la NASA en el sur de California. “Anteriormente, veíamos una imagen borrosa de la materia oscura. Ahora, gracias a la increíble resolución de Webb, podemos observar la estructura invisible del universo con un detalle impresionante”.
La materia oscura no emite, refleja, absorbe ni bloquea la luz, y pasa a través de la materia ordinaria como un fantasma. Sin embargo, sí interactúa con el universo por medio de la gravedad, algo que el mapa muestra con un nuevo nivel de claridad. La evidencia de esta interacción radica en el grado de superposición entre la materia oscura y la materia ordinaria. Según los autores del artículo, las observaciones de Webb confirman que esta estrecha alineación no puede ser una coincidencia, sino que se debe a que la gravedad de la materia oscura ha atraído a la materia ordinaria hacia sí a lo largo de la historia cósmica.
“Dondequiera que observamos un gran cúmulo de miles de galaxias, también vemos una cantidad igualmente masiva de materia oscura en el mismo lugar. Y cuando vemos un delgado hilo de materia ordinaria que conecta dos de esos cúmulos, también vemos un hilo de materia oscura”, dijo Richard Massey, astrofísico de la Universidad de Durham en el Reino Unido y coautor del estudio. “No solo se trata de que tengan la misma forma. Este mapa nos muestra que la materia oscura y la materia ordinaria siempre han estado en el mismo lugar. Crecieron juntas”.
Una mirada más cercana
Situada en la constelación de Sextans (el Sextante), la región que abarca el nuevo mapa es una porción del cielo unas 2,5 veces mayor que la Luna llena. Una comunidad internacional de científicos ha observado esta región con al menos 15 telescopios terrestres y espaciales para el proyecto Sondeo de la Evolución Cósmica (COSMOS, por su acrónimo en inglés). Su objetivo: medir con precisión la ubicación de la materia ordinaria en este lugar y luego compararla con la ubicación de la materia oscura. El primer mapa de materia oscura de esta región fue elaborado en 2007 utilizando datos del telescopio espacial Hubble de la NASA, el cual fue un proyecto liderado por Massey y Jason Rhodes, un astrofísico de JPL que es coautor del artículo.
Webb observó esta región durante un total de unas 255 horas e identificó casi 800.000 galaxias, algunas de las cuales fueron detectadas por primera vez. Scognamiglio y sus colegas buscaron la materia oscura observando cómo su masa curva el espacio mismo, lo que a su vez desvía la luz que viaja a la Tierra desde galaxias lejanas. Al ser observada por los investigadores, es como si la luz de esas galaxias hubiera pasado a través de un cristal de ventana deformado.
El mapa de Webb contiene alrededor de 10 veces más galaxias que los mapas de esta misma región elaborados por observatorios terrestres, y el doble que los de Hubble. Revela nuevos cúmulos de materia oscura y ofrece una vista de mayor resolución de las regiones observadas anteriormente por Hubble.
Para refinar las mediciones de la distancia a la que están muchas galaxias para este mapa, el equipo utilizó el instrumento de infrarrojo medio (MIRI, por sus siglas en inglés) de Webb, diseñado y gestionado por JPL hasta su lanzamiento, junto con otros telescopios espaciales y terrestres. Las longitudes de onda que detecta MIRI también lo hacen especialmente apto para la detección de galaxias ocultas por nubes de polvo cósmico.
Por qué la materia es importante
Cuando se originó el universo, la materia ordinaria y la materia oscura probablemente estaban distribuidas de forma dispersa. Los científicos creen que la materia oscura comenzó a agruparse primero y que esos cúmulos de materia oscura posteriormente atrajeron la materia ordinaria, creando regiones con suficiente material para que comenzaran a formarse estrellas y galaxias.
De esta manera, la materia oscura determinó la distribución a gran escala de las galaxias en el universo. Y al propiciar que la formación de galaxias y estrellas comenzara antes de lo que hubiera ocurrido de otro modo, la influencia de la materia oscura también contribuyó a crear las condiciones para la posterior formación de los planetas. Esto se debe a que las primeras generaciones de estrellas fueron responsables de transformar el hidrógeno y el helio —los cuales constituían la gran mayoría de los átomos en el universo primitivo— en la rica variedad de elementos que ahora conforman planetas como la Tierra. En otras palabras, la materia oscura proporcionó más tiempo para que se formaran planetas complejos.
“Este mapa proporciona evidencia más sólida de que sin la materia oscura, quizás no tendríamos los elementos en nuestra galaxia que permitieron la aparición de la vida”, dijo Rhodes. “La materia oscura no es algo con lo que nos encontramos en nuestra vida cotidiana en la Tierra, o incluso en nuestro sistema solar, pero definitivamente nos ha afectado”.
Scognamiglio y algunos de sus coautores también cartografiarán la materia oscura con el próximo telescopio espacial Nancy Grace Roman de la NASA, cubriendo una región 4.400 veces más grande que la región de COSMOS. Entre los principales objetivos científicos de Roman se encuentra el de comprender mejor las propiedades fundamentales de la materia oscura y cómo estas podrían o no haber cambiado a lo largo de la historia cósmica. Pero los mapas de Roman no superarán la resolución espacial de Webb. Observaciones más detalladas de la materia oscura solo serán posibles con un telescopio de próxima generación, como el Observatorio de Mundos Habitables, el próximo proyecto insignia de astrofísica de la NASA.
Más acerca del telescopio Webb
El telescopio espacial James Webb está resolviendo los misterios de nuestro sistema solar, viendo más allá de mundos lejanos alrededor de otras estrellas y explorando las misteriosas estructuras y los orígenes de nuestro universo, y nuestro lugar en él. Webb es un programa internacional dirigido por la NASA en colaboración con sus socios: la ESA (Agencia Espacial Europea) y la CSA (Agencia Espacial Canadiense).
Para obtener más información sobre Webb, visita el sitio web:
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