La materia oscura podría haberle dado forma al Universo, revela nuevo mapa galáctico

Por Julio García G. / Periodista de Ciencia

El 85% del Universo, según las últimas estimaciones, está formado por materia oscura que no emite ningún tipo de radiación electromagnética y, por consiguiente, no puede considerársele materia ordinaria. Esta última, en cambio, representa apenas el 5% del total de materia existente y está constituida por lo que observamos: desde planetas y estrellas hasta galaxias y todo aquello que es capaz de emitir radiación.

La única manera que tienen los científicos de saber sobre la existencia de materia oscura es a través de los efectos gravitacionales que ésta ejerce sobre la materia ordinaria ya que, al no emitir ningún tipo de radiación, es imposible que pueda detectarse con telescopios y radiotelescopios.

Ahora bien, sobre cómo afecta la materia oscura a la estructura del Universo y a su contenido, recientemente un grupo de investigadores se dio a la tarea de reconstruir casi 9 mil millones de años de evolución cósmica.  Para ello, rastraron el brillo -a través de la emisión de rayos X, una forma de radiación electromagnética- de cúmulos de galaxias distantes.

Un cúmulo de galaxias no es otra cosa que un conjunto formado por más de varias decenas de ellas que suelen agruparse -gracias a los efectos de la gravedad- como si se tratase de racimos. Estos racimos, a su vez, son parte de estructuras más grandes a las que los astrónomos denominan supercúmulos. Y cada supercúmulo, por increíble que parezca, está constituido por varios racimos y por cientos de galaxias.

Pero volviendo al asunto del rastro dejado por el brillo de los cúmulos galácticos, los científicos lograron, por primera vez, realizar un mapa detallado de alrededor de 900,000 fuentes de rayos X, desde agujeros negros hasta explosiones de supernovas.

Además, el mapa fue el resultado de los primeros seis meses de funcionamiento de la nave eROSITA (Extended Roentgen Survey with an Image Telescope Array), un telescopio diseñado para captar rayos X, lanzado al espacio por una nave rusa en julio de 2019.

eROSITA ha tenido la encomienda de rastrear el cielo y de recopilar datos que resultan muy relevantes para la comprensión de la estructura del Universo, ya que ha podido observar a través de grandes distancias y de esta forma retroceder en el tiempo. Porque, cuando un telescopio mira el Cosmos, siempre lo hace mirando hacia el pasado.

Hay que mencionar también que, a medida que el Universo se expande (su expansión fue descubierta en 1929 por el astrónomo estadounidense Edwin Hubble), el espacio entre las galaxias tiende a crecer, pero, al mismo tiempo, éstas son atraídas unas hacia otras por la gravedad de ellas mismas y especialmente por la materia oscura, de cuya composición poco se sabe hasta ahora.

Como resultado de todo esto, en el Universo tienden a formarse y a expandirse vacíos cósmicos realmente inmensos. No obstante, dentro de estos vacíos, la materia se agrupa cada vez más, a pesar de que el Universo continúa expandiéndose, formando una red de cúmulos gigantes de galaxias.

Como ya he mencionado, las observaciones de eROSITA abarcan una vasta área de espacio y un gran periodo de tiempo: aproximadamente 9 mil millones de años. Esto ha permitido a los investigadores -cuyo trabajo ha sido publicado el pasado 13 de febrero en el repositorio Arxiv– calcular algunos de los parámetros más importantes de la evolución cósmica como la llamada “grumosidad”.

Esta “grumosidad”, que proviene de la palabra grumo, hace referencia a la masa total de materia que ha podido concentrarse en la red cósmica. Esta red cósmica -cuya existencia explica cómo se distribuye la materia a gran escala en el Universo- se ha mantenido sin muchos cambios en el transcurso del tiempo. Por lo tanto, gracias a los resultados de estas observaciones con eROSITA, se concluye que todo está en armonía en relación con el Modelo Estándar de la Cosmología.

El Modelo Estándar de la Cosmología que actualmente rige, señala que el Universo fue creado a partir de una Gran Explosión o “Big Bang” hace unos 13,800 millones de años y que éste se expande cada vez con mayor velocidad.

Si alguno de los parámetros, a la hora de ser medidos, se saliese del rango de normalidad, entonces seguramente el Modelo Estándar de la Cosmología tendría que replantearse. Y, al hacerlo, lo más probable es que la teoría actual sobre el origen y la expansión del Universo también tendría que ponerse en cuestionamiento. Algo que, por el momento, no ha sucedido ni parece que vaya a suceder.

La materia oscura funciona como una especie de pegamento que permite que las galaxias tengan estructura. Video: NASA

Con respecto a la composición de la materia oscura -de qué está hecha- los científicos llevan décadas intentando acercarse un poco a algo que les permita decir qué es, tanto desde el punto de vista teórico como experimental. Sin embargo, esta tarea ha resultado infructuosa. 

Afortunadamente, la Agencia Espacial Europa (ESA, por sus siglas en inglés) tiene planeado que, en 2030, una nave de nombre ARRAKIHS, “desentrañe el enigma de la naturaleza de la materia oscura”. Este proyecto está liderado por el doctor Rafael Guzmán del Instituto de Física de Cantabria, España y en éste participan también investigadores de varias universidades de Suiza, Suecia, Australia y Estados Unidos.

Para finalizar, solamente habrá que señalar que únicamente a través de la comprensión de qué es la materia oscura, se podrá determinar no solamente cómo fue el origen del Universo (cómo era el escenario en aquellos primeros instantes de su existencia), sino también cómo seguirá evolucionando porque así los científicos podrán conocer su estructura a gran escala.

Y la materia oscura tan solo representa una parte del rompecabezas ya que la llamada energía oscura, es la responsable de que el Universo se expanda a velocidades cada vez mayores.

¿De qué está constituida esta energía oscura que tampoco interactúa con la materia ordinaria? ¿Por qué el Universo se expande y lo hace cada vez más rápido? Todo esto continúa siendo uno de los grandes misterios de la cosmología actual.