Científicos que utilizan el Telescopio Espacial James Webb de la NASA han ensamblado el mapa de materia oscura más detallado y de mayor resolución jamás creado, revelando el andamiaje gravitacional oculto que moldeó la estructura del universo a lo largo de miles de millones de años. La investigación, publicada el lunes en la revista Nature Astronomy, analizó casi 800.000 galaxias observadas durante 255 horas como parte del sondeo COSMOS-Web, el mayor programa de observación del primer año de operaciones científicas del telescopio. El mapa resultante ofrece el doble de resolución que cualquier mapa de materia oscura anterior.
El equipo internacional, codirigido por investigadores de la Universidad de Durham, el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA y la Escuela Politécnica Federal de Lausana en Suiza, cartografió una región del cielo en la constelación de Sextans que cubre un área aproximadamente 2,5 veces mayor que la Luna llena. Mediante una técnica denominada lente gravitacional débil, los científicos midieron cómo la gravedad de la masa invisible curva la luz de aproximadamente 250.000 galaxias distantes de fondo, produciendo distorsiones sutiles de forma que revelan la distribución de la materia invisible. El mapa resolvió estructuras de materia oscura que se remontan a entre 8 y 10 mil millones de años, un período crítico para la formación de galaxias.
La autora principal Diana Scognamiglio, cosmóloga observacional del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, afirmó que el Telescopio Espacial James Webb es como ponerse unas gafas nuevas para el universo, permitiendo ver galaxias más tenues y distantes con una nitidez muy superior a la de cualquier instrumento anterior. Señaló que este mapa representa el mayor mapa de materia oscura producido con Webb y que es dos veces más nítido que cualquier mapa de materia oscura realizado por otros observatorios. El mapa midió las formas de 129 galaxias por minuto de arco cuadrado, conteniendo aproximadamente 10 veces más galaxias que los mapas de la misma región producidos por observatorios terrestres y el doble que los realizados por el Telescopio Espacial Hubble.
Los hallazgos revelaron una fuerte correlación entre los cúmulos de galaxias y las concentraciones de materia oscura en toda la región cartografiada. El profesor Richard Massey de la Universidad de Durham explicó que dondequiera que se encuentra materia normal en el universo actual, también se encuentra materia oscura. La investigación demostró que la gravedad de la materia oscura atrajo la materia ordinaria hacia ella a lo largo de la historia cósmica, actuando efectivamente como la columna vertebral y el plano fundacional sobre el cual se ensamblaron las galaxias visibles. Esto confirma las predicciones teóricas sobre el papel que desempeña la materia oscura en la estructuración de la arquitectura a gran escala del cosmos.
El sondeo COSMOS-Web examinó la misma zona del cielo durante 255 horas, basándose en un estudio pionero de 2007 que produjo el primer mapa detallado de materia oscura del mismo campo utilizando el Telescopio Espacial Hubble. Los datos de Webb revelaron filamentos, cúmulos y subdensidades previamente invisibles con una claridad sin precedentes. Los investigadores lograron este avance aprovechando la sensibilidad infrarroja de Webb, que les permitió detectar y medir galaxias mucho más distantes y tenues que cualquier instrumento anterior.
El equipo planea ampliar este trabajo utilizando el próximo Telescopio Espacial Nancy Grace Roman de la NASA, que se espera cartografíe la materia oscura sobre un área 4.400 veces mayor que la región COSMOS. Sin embargo, Roman no igualará la resolución espacial de Webb, lo que significa que vistas más detalladas de la estructura de materia oscura requerirán un telescopio de próxima generación como el propuesto Habitable Worlds Observatory. El estudio representa un paso significativo hacia la construcción de un mapa tridimensional de la distribución de materia oscura en el universo observable.
La materia oscura constituye aproximadamente el 27 por ciento del contenido total de masa y energía del universo, pero no puede observarse directamente porque no emite, absorbe ni refleja luz. Su existencia se infiere de los efectos gravitacionales sobre la materia visible, la radiación y la estructura a gran escala del cosmos. Comprender su distribución se considera esencial para explicar cómo se formaron y evolucionaron las galaxias a lo largo de los 13.800 millones de años de historia del universo.
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