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Un modelo desarrollado por el Instituto de Astrofísica de Andalucía y el Instituto de Astrofísica de Canarias permite calcular con mayor precisión los halos de materia oscura y entender cómo nacen y evolucionan las galaxias

El universo que vemos (galaxias, estrellas, cúmulos) está sostenido por algo que no podemos observar directamente. La materia oscura, que no emite ni refleja luz, constituye cerca del 85 % de la materia del cosmos. No se deja fotografiar, pero su gravedad es decisiva: mantiene unidas a las galaxias y organiza la estructura a gran escala del universo.

Desde hace décadas, los cosmólogos saben que esta materia se agrupa en grandes concentraciones llamadas halos de materia oscura. Son regiones donde la gravedad es lo suficientemente intensa como para atraer gas y permitir que, con el tiempo, nazcan galaxias. Entender cuántos halos existen, qué masa tienen y en qué momento se formaron es clave para reconstruir la historia cósmica.

Ahora, un equipo del Instituto de Astrofísica de Andalucía y del Instituto de Astrofísica de Canarias ha logrado el censo más preciso hasta la fecha de estos halos a lo largo de los 13 mil 800 millones de años de evolución del universo. El resultado fue publicado en Astronomy & Astrophysics Letters y se basa en un nuevo modelo teórico llamado GPS+.

Qué significa hacer un “censo” del universo

El registro obtenido no es una lista con nombre y apellido de cada halo. Se trata de una herramienta matemática conocida como función de masa de los halos. En términos sencillos, indica cuántos halos existen en cada rango de masa en una época determinada del universo.

No todos los halos son iguales. Algunos alojan galaxias pequeñas. Otros sostienen sistemas como la Vía Láctea. Los más masivos pueden contener cúmulos con cientos o miles de galaxias. Saber cómo se distribuyen en el tiempo permite conectar lo que observamos hoy con lo que ocurrió en los primeros instantes tras el Big Bang.

Hasta ahora, los modelos disponibles tenían limitaciones importantes. En especial cuando intentaban describir el universo primitivo o los halos más extremos en tamaño. En ciertos casos, las estimaciones podían desviarse hasta un 80 por ciento. El modelo GPS+ reduce esas discrepancias a un rango aproximado del 10 al 20 por ciento, manteniendo precisión durante casi toda la historia cósmica.

Una idea simple que cambia el cálculo

El avance parte de algo fundamental: la materia no colapsa formando esferas perfectas. Las estructuras reales son irregulares, dinámicas, complejas. Al incorporar esa geometría más realista y detalles más finos del colapso gravitatorio, GPS+ describe mejor cómo se forman los halos y cómo evolucionan con el tiempo.

Para comprobar que el modelo funciona, el equipo lo comparó con Uchuu, una de las simulaciones cosmológicas más completas realizadas hasta ahora. Uchuu —que significa “universo” en japonés— fue ejecutada en el superordenador Fugaku y reproduce con enorme detalle la evolución de la materia oscura desde etapas muy tempranas hasta la actualidad.

Los datos generados por estas simulaciones están disponibles en la base Skies & Universes, lo que permite que otros investigadores contrasten resultados y desarrollen nuevas herramientas.

Por qué importa ahora

La cosmología vive un momento de gran precisión observacional. Telescopios como el James Webb Space Telescope están captando galaxias formadas cuando el universo era muy joven. Al mismo tiempo, proyectos como Dark Energy Spectroscopic Instrument cartografían la distribución de millones de galaxias para entender cómo se expande el cosmos y qué papel juega la energía oscura.

Para interpretar correctamente esos datos, es necesario saber cuántos halos deberían existir en cada etapa y con qué masa. Sin ese marco teórico, las observaciones quedan incompletas. Un modelo más afinado permite comprobar si la descripción actual del universo realmente encaja con lo que muestran los telescopios.

GPS+ ya está disponible para la comunidad científica internacional. Eso significa que podrá incorporarse en futuras simulaciones y análisis, y servir como puente entre teoría y observación.

La materia oscura sigue siendo invisible. No sabemos aún de qué está hecha. Pero cada vez entendemos mejor cómo organiza el cosmos. Afinar el mapa de sus halos no solo mejora las cuentas: nos acerca al esqueleto profundo que sostiene todo lo que sí podemos ver.


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Imagen de portada: El confidencial