La materia oscura tiene fama de fantasma cósmico: no emite luz, no la refleja, no la absorbe y tampoco la bloquea. Si fuera un objeto cotidiano, sería como el aire en una habitación: no lo ves, pero su presencia se delata por lo que mueve y por cómo cambia el entorno. En el universo, ese “aire” se manifiesta con gravedad, y esa gravedad deja huellas medibles. Con datos del telescopio espacial James Webb (JWST), un equipo liderado por la astrofísica Diana Scognamiglio, del Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA, ha producido uno de los mapas de materia oscura más detallados y nítidos logrados hasta ahora, publicado en Nature Astronomy.
La idea central es potente por sencilla: si no puedes fotografiar directamente una sustancia, observa cómo deforma el escenario. El equipo ha reconstruido la distribución de materia oscura como una especie de “andamiaje” que sostiene y guía a la materia ordinaria: gas, polvo, estrellas y galaxias. Según describen, la nueva cartografía gana nitidez respecto a mapas anteriores: no es solo un “más de lo mismo”, sino un salto en resolución que permite ver grumos y filamentos con mayor claridad, como pasar de una imagen desenfocada a otra donde los bordes y las texturas por fin encajan.
El truco físico: la gravedad como lupa y como pista
¿Cómo se encuentra algo que no interactúa con la luz? Con lente gravitacional. La masa curva el espacio-tiempo y, al hacerlo, desvía la trayectoria de la luz que viene de galaxias lejanas. Imagina mirar un paisaje a través de un cristal viejo: el vidrio no crea montañas nuevas, pero sí retuerce lo que ves. La materia oscura actúa como ese cristal, solo que a escala cosmológica. Al medir pequeñas distorsiones en la forma aparente de cientos de miles de galaxias de fondo, los investigadores pueden inferir dónde hay masa “invisible” y cuánta.
El resultado es un mapa en el que la distribución de materia oscura aparece superpuesta a la de materia visible. Lo interesante no es únicamente que haya “mucho” de ambas, sino el grado de coincidencia entre estructuras: cúmulos de galaxias que se acompañan de grandes concentraciones de materia oscura, y “cuerdas” o filamentos de galaxias conectadas que se corresponden con filamentos similares de masa invisible. Richard Massey, de la Universidad de Durham, coautor del estudio, subraya esa alineación como evidencia de una historia compartida: las dos clases de materia no solo se parecen en el mapa; han evolucionado juntas, guiadas por la gravedad desde etapas tempranas del universo.
COSMOS: una región pequeña en el cielo, enorme en información
La zona cartografiada pertenece al campo COSMOS (Cosmic Evolution Survey), un área muy estudiada por una comunidad internacional con un gran conjunto de telescopios terrestres y espaciales. Está en la constelación de Sextans y cubre un parche del cielo de tamaño modesto para el ojo humano: alrededor de 2,5 veces el diámetro de la Luna llena. Esa aparente pequeñez es engañosa, como mirar una gota de agua al microscopio y descubrir un ecosistema entero.
Este campo tiene historia. En 2007, una primera versión del mapa de materia oscura se construyó con datos del Hubble, en un proyecto liderado por el propio Massey junto al astrofísico del JPL Jason Rhodes, también coautor del nuevo trabajo. El aporte del Webb es su combinación de sensibilidad y resolución, que permite detectar más galaxias, incluidas algunas que antes quedaban por debajo del umbral de observación. En las cifras del estudio, el Webb identificó cerca de 800.000 galaxias tras acumular alrededor de 255 horas de observación, y con esa muestra se consigue un trazado más fino del relieve gravitatorio.
Por qué el Webb ve lo que otros no: resolución, profundidad y el apoyo de MIRI
Cuando se habla de “mapa más nítido”, no es una frase publicitaria: es una consecuencia directa de ver más objetos y medir con más precisión sus distorsiones. El equipo indica que el mapa basado en Webb reúne muchas más galaxias útiles para este tipo de análisis que mapas previos realizados desde observatorios terrestres, y supera también a los conjuntos construidos con el Hubble en esa misma región. Más galaxias de fondo equivalen a más “puntos de control” para reconstruir el campo gravitatorio, como tener más chinchetas para tensar una tela y ver su forma real.
Un detalle técnico que ayuda a aterrizar la novedad es el papel de MIRI, el instrumento de infrarrojo medio del Webb. Este rango de longitudes de onda resulta especialmente valioso para identificar galaxias ocultas tras polvo cósmico, y también para afinar estimaciones de distancia. Dicho de forma doméstica: si intentas contar personas en una habitación con humo, cambiar a una “cámara” que atraviesa mejor esa niebla te da un recuento más fiel. En el estudio, el equipo combina MIRI con datos de otros telescopios para mejorar la caracterización de muchas galaxias, lo que refuerza la calidad del mapa final.
Lo que nos dice sobre el “andamiaje” cósmico y nuestra propia historia
La materia oscura importa porque actúa como una estructura de soporte. En los modelos actuales, tras el Big Bang tanto la materia ordinaria como la oscura estaban distribuidas de forma relativamente difusa. La diferencia es que la materia oscura empezó a agruparse antes, formando “grumos” gravitatorios que atrajeron gas y polvo. Con más material reunido en menos tiempo, se encendieron antes las primeras generaciones de estrellas y se formaron galaxias con mayor rapidez. Es como si, al construir una ciudad, primero levantaras un armazón de vigas: el entramado no es el edificio terminado, pero condiciona dónde se levantan las paredes y cómo crecen los barrios.
Ese proceso tiene una consecuencia que suele sorprender: la conexión con los elementos químicos necesarios para planetas como la Tierra. El universo temprano estaba dominado por hidrógeno y helio. Los elementos más pesados, los que forman rocas, agua y bioquímica compleja, se fabrican en el interior de las estrellas y se dispersan con explosiones y vientos estelares. Si la materia oscura facilitó que estrellas y galaxias aparecieran antes, también permitió más tiempo para “cocinar” esos elementos y reciclarlos en nuevas generaciones estelares. Jason Rhodes, del JPL, lo plantea en términos directos: aunque no “tropezamos” con materia oscura en la vida diaria, su influencia gravitatoria pudo ser determinante para que existieran las condiciones que hicieron posible planetas complejos y, en última instancia, vida.
De Webb a Roman y más allá: un mapa gigante frente a un mapa finísimo
Este trabajo no se queda como una pieza aislada. Parte del equipo planea extender el estudio con el futuro telescopio espacial Nancy Grace Roman, también de la NASA. La promesa de Roman es la amplitud: cartografiar materia oscura en un área muchísimo mayor que COSMOS, lo que permitirá estudiar propiedades fundamentales y comprobar si ciertos comportamientos cambian a lo largo de la historia cósmica. La contrapartida es que Roman no alcanzará la resolución espacial del Webb; su fortaleza es cubrir un “continente” del cielo, mientras Webb ofrece el detalle de “una ciudad” con lupa.
Para ir todavía más lejos en detalle, la NASA menciona la necesidad de una generación posterior de observatorios, como el concepto del Habitable Worlds Observatory, pensado como próximo buque insignia en astrofísica. La idea de fondo es complementaria: mapas extensos para entender patrones globales y mapas ultra detallados para examinar regiones clave con precisión milimétrica. En ciencia, como al planificar un viaje, conviene tener tanto el mapa de carreteras como el plano del barrio.
Webb como proyecto internacional y lo que viene para la cosmología
El James Webb Space Telescope es un programa internacional liderado por la NASA con participación de la ESA y la CSA. Esa colaboración sostiene un observatorio que, en la práctica, está ayudando a responder preguntas que llevan décadas abiertas: cómo crece la estructura del universo, cómo se distribuye la masa, qué papel juega lo invisible en lo visible. Este nuevo mapa de materia oscura encaja en esa línea: no “descubre” la materia oscura de cero, pero refuerza con más resolución la relación íntima entre el entramado invisible y la arquitectura de galaxias.
La lección para el lector curioso es clara: aunque la materia oscura no sea algo que podamos “tocar”, su firma gravitatoria puede medirse con paciencia, estadística y telescopios capaces de ver muy lejos y muy fino. El Webb está convirtiendo esa firma en un dibujo cada vez menos borroso, y con cada mejora de nitidez se abren nuevas formas de poner a prueba cómo entendemos el universo.
☞ El artículo completo original de Natalia Polo lo puedes ver aquí