Un «GPS cósmico» revela el mapa más detallado de la materia invisible del universo

Un equipo de cosmólogos del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) y del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) ha obtenido el censo más preciso hasta la fecha de los halos de materia oscura del Universo.

Estas estructuras invisibles rodean las galaxias y los cúmulos de galaxias; son concentraciones de materia que no emite luz ni puede observarse directamente, pero cuya gravedad mantiene unidas a las galaxias y guía su formación actuando como el «andamiaje» del universo.

El estudio liderado por el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) y el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) ha logrado el censo más preciso hasta la fecha de estas estructuras a lo largo de los 13.800 millones de años de historia.

Este registro, que los cosmólogos denominan «función de masa de los halos», no es una lista individual de objetos, sino una descripción matemática que indica cuántos halos de materia oscura existen en cada rango de masa en una época determinada del universo.

«Esto es importante porque no todos los halos son iguales: algunos albergan galaxias muy pequeñas; otros contienen galaxias como la Vía Láctea; y los más masivos pueden reunir enormes cúmulos con cientos o miles de galaxias», explica Elena Fernández García, investigadora del IAA-CSIC y primera autora del artículo, publicado en la revista Astronomy & Astrophysics Letters.

Este nuevo resultado se basa en el desarrollo de un modelo teórico denominado GPS+, que permite predecir con gran precisión la abundancia de halos de materia oscura en distintas etapas de la historia del universo.

El trabajo supone un avance significativo porque corrige limitaciones de aproximaciones anteriores, que podían desviarse hasta en un 80 % al describir el universo primitivo.

El nuevo modelo reduce esas discrepancias, especialmente en los extremos de masa, hasta situarlas en torno al 10-20 %, manteniendo una alta precisión a lo largo de casi toda la historia cósmica.

«La clave está en una idea sencilla. La materia del universo no se agrupa formando esferas perfectas, sino estructuras irregulares y complejas. Al incorporar esta realidad y otros detalles del proceso de colapso gravitatorio, el modelo GPS+ describe con mayor fidelidad cómo se forman los halos de materia oscura y, en consecuencia, cómo nacen y evolucionan las galaxias», señala Juan Bencort Rijo, investigador del IAC.

Estas simulaciones no solo han servido para poner a prueba el modelo, sino también para mejorar las herramientas con las que interpretar las observaciones astronómicas actuales.

Las nuevas predicciones permitirán analizar con mayor precisión los datos obtenidos por telescopios como el James Webb Space Telescope, que observa galaxias muy lejanas, formadas durante las primeras etapas del universo.

El modelo GPS+ ya está disponible para la comunidad científica internacional, lo que facilitará su incorporación a futuros análisis y simulaciones.