Gracias a la sensibilidad sin precedentes del telescopio Webb, los científicos están aprendiendo más sobre la influencia de la materia oscura en estrellas, galaxias e incluso planetas como la Tierra.
Utilizando datos del Telescopio Espacial James Webb de la NASA, científicos han creado uno de los mapas de materia oscura más detallados y de alta resolución jamás producidos. Muestra cómo este material invisible y fantasmal se superpone y se entrelaza con la materia “normal”, la que compone las estrellas, las galaxias y todo lo que podemos ver.
Publicado el lunes 26 de enero en Nature Astronomy, el mapa se basa en investigaciones previas para proporcionar confirmación adicional y nuevos detalles sobre cómo la materia oscura ha moldeado el universo en las escalas más grandes (cúmulos de galaxias de millones de años luz de diámetro) que, en última instancia, dan lugar a galaxias, estrellas y planetas como la Tierra.
“Este es el mapa de materia oscura más grande que hemos creado con el Webb, y es el doble de nítido que cualquier mapa de materia oscura realizado por otros observatorios”, afirmó Diana Scognamiglio, autora principal del artículo y astrofísica del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California. “Anteriormente, observábamos una imagen borrosa de la materia oscura. Ahora, gracias a la increíble resolución del Webb, vemos el andamiaje invisible del universo con un detalle asombroso”.
La materia oscura no emite, refleja, absorbe ni bloquea la luz, y atraviesa la materia ordinaria como un fantasma. Sin embargo, sí interactúa con el universo a través de la gravedad, algo que el mapa muestra con una claridad inédita. La evidencia de esta interacción reside 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 ella a lo largo de la historia cósmica.
“Dondequiera que veamos un gran cúmulo de miles de galaxias, también vemos una cantidad igualmente masiva de materia oscura en el mismo lugar. Y cuando vemos una delgada cadena de materia ordinaria que conecta dos de esos cúmulos, también vemos una cadena de materia oscura”, afirmó Richard Massey, astrofísico de la Universidad de Durham (Reino Unido) y coautor del nuevo estudio. “No se trata solo 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”.
Observación más de cerca
Ubicada en la constelación de Sextante, la zona cubierta por el nuevo mapa es una sección del cielo aproximadamente 2,5 veces más grande que la Luna llena. Una comunidad global de científicos ha observado esta región con al menos 15 telescopios terrestres y espaciales para el Estudio de la Evolución Cósmica (COSMOS). Su objetivo: medir con precisión la ubicación de la materia regular en esta zona y compararla con la de la materia oscura. El primer mapa de materia oscura de la zona se elaboró en 2007 con datos del Telescopio Espacial Hubble de la NASA, un proyecto dirigido por Massey y el astrofísico del JPL Jason Rhodes, coautor del artículo.
Webb observó esta región durante aproximadamente 255 horas e identificó cerca de 800.000 galaxias, algunas de las cuales se detectaron por primera vez. Scognamiglio y sus colegas buscaron materia oscura observando cómo su masa curva el propio espacio, lo que a su vez desvía la luz que llega a la Tierra desde galaxias distantes. Al ser observado por los investigadores, es como si la luz de esas galaxias hubiera atravesado un cristal deformado.
El mapa del Webb contiene aproximadamente 10 veces más galaxias que los mapas de la zona realizados por observatorios terrestres y el doble que el del Hubble. Revela nuevos cúmulos de materia oscura y captura una vista de mayor resolución de las áreas previamente observadas por el Hubble.
Para refinar las mediciones de la distancia a muchas galaxias para el mapa, el equipo utilizó el Instrumento de Infrarrojo Medio (MIRI) del Webb, diseñado y gestionado hasta su lanzamiento por el JPL, junto con otros telescopios espaciales y terrestres. Las longitudes de onda que detecta el MIRI también lo hacen experto en la detección de galaxias oscurecidas por nubes de polvo cósmico.
Por qué es importante
Cuando el universo comenzó, la materia regular y la materia oscura probablemente estaban dispersas. Los científicos creen que la materia oscura comenzó a acumularse primero y que esas acumulaciones luego atrajeron materia regular, creando regiones con suficiente material para que estrellas y galaxias comenzaran a formarse.
De esta manera, la materia oscura determinó la distribución a gran escala de las galaxias en el universo. Y al impulsar la formación de galaxias y estrellas antes de lo que habría ocurrido de otro modo, la influencia de la materia oscura también influyó en la creación de las condiciones para la formación de planetas. Esto se debe a que las primeras generaciones de estrellas fueron responsables de convertir el hidrógeno y el helio —que constituían la gran mayoría de los átomos en el universo primitivo— en la rica variedad de elementos que ahora componen planetas como la Tierra. En otras palabras, la materia oscura proporcionó más tiempo para la formación de planetas complejos.
“Este mapa proporciona evidencia más sólida de que sin materia oscura, podríamos no tener en nuestra galaxia los elementos que permitieron el surgimiento de la vida”, dijo Rhodes. “La materia oscura no es algo que encontremos en nuestra vida cotidiana en la Tierra, ni siquiera en nuestro sistema solar, pero definitivamente nos ha influenciado”.
Scognamiglio y algunos de sus coautores también cartografiarán la materia oscura con el próximo Telescopio Espacial Nancy Grace Roman de la NASA, en un área 4400 veces mayor que la región COSMOS. Los principales objetivos científicos de Roman incluyen aprender más sobre las propiedades fundamentales de la materia oscura y cómo pudieron haber cambiado a lo largo de la historia cósmica. Sin embargo, los mapas de Roman no superarán la resolución espacial del Webb. Un análisis más detallado de la materia oscura solo será posible con un telescopio de nueva generación como el Observatorio de Mundos Habitables, el próximo proyecto astrofísico insignia de la NASA.
Más sobre el Webb
El Telescopio Espacial James Webb resuelve misterios en nuestro sistema solar, observando mundos distantes alrededor de otras estrellas e investigando las misteriosas estructuras y orígenes de nuestro universo y nuestro lugar en él. El Webb es un programa internacional liderado por la NASA con sus socios, la ESA (Agencia Espacial Europea) y la CSA (Agencia Espacial Canadiense).
Para obtener más información sobre el Webb, visite https://science.nasa.gov/webb
Traducción no oficial con fines divulgativos del artículo original en Inglés.
Créditos: NASA / JPL-Caltech