El telescopio espacial James Webb (JWST), lanzado en 2022, ha remodelado drásticamente nuestra comprensión del universo primitivo. Sin embargo, uno de los mayores enigmas de la cosmología –la naturaleza de la materia oscura – sigue siendo difícil de alcanzar. Una nueva investigación sugiere que el JWST pronto podría ofrecer un gran avance, no al ver directamente la materia oscura (que no interactúa con la luz), sino al revelar sus huellas gravitacionales en las formas de las galaxias antiguas.
Se estima que la materia oscura constituye el 85% de toda la materia del universo. El problema es que no emite, absorbe ni refleja luz, lo que hace imposible la detección directa. Los científicos saben que existe debido a sus efectos gravitacionales sobre la materia visible y la luz. Esto significa que la materia oscura no está formada por protones, neutrones y electrones ordinarios. A pesar de décadas de búsqueda, las hipotéticas partículas de materia oscura siguen siendo frustrantemente sin confirmar.
El nuevo estudio, publicado en Nature Astronomy, propone que la influencia gravitacional de la materia oscura podría explicar las formas inesperadamente alargadas de algunas galaxias jóvenes. Tradicionalmente, las simulaciones suponen que las galaxias se forman a medida que el gas se acumula a lo largo de hilos de materia oscura, lo que da como resultado estructuras esféricas. Pero el JWST observa cada vez más galaxias filamentosas y estiradas en el universo temprano que no se ajustan fácilmente a este modelo.
Investigadores liderados por Álvaro Pozo, del Centro Internacional de Física de Donostia, probaron simulaciones con diferentes tipos de materia oscura. Descubrieron que la “materia oscura difusa” (partículas ultraligeras con comportamiento ondulatorio) o la “materia oscura cálida” (partículas que se mueven más rápido) podrían explicar estas formas extrañas.
“Si las partículas de axiones ultraligeras componen la materia oscura, su comportamiento similar a una onda cuántica impediría que se formen escalas físicas menores que unos pocos años luz durante un tiempo, contribuyendo al suave comportamiento filamentoso que ahora JWST ve a distancias muy grandes”, explicó Pozo.
La clave es que estos modelos alternativos de materia oscura crean filamentos más suaves que el modelo estándar Lambda Cold Dark Matter (LCDM). El gas y las estrellas fluyen a lo largo de estos filamentos, dando como resultado galaxias alargadas. El JWST seguirá escaneando estas primeras galaxias, mientras los investigadores perfeccionan las simulaciones. Combinar estas observaciones con modelos teóricos puede ayudar finalmente a resolver el misterio de la materia oscura.
Este es un paso crítico porque comprender la materia oscura no se trata sólo de completar nuestra imagen cosmológica; se trata de revelar los componentes fundamentales del universo. La capacidad del JWST para observar el universo primitivo con una claridad sin precedentes proporciona la mejor esperanza hasta ahora para desentrañar este misterio de décadas de antigüedad.
