Astrónomos logran el censo más preciso de halos de materia oscura

Un equipo 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, las estructuras invisibles cuya gravedad mantiene unidas a las galaxias y actúa como el “andamiaje” cósmico.

El estudio, publicado en Astronomy & Astrophysics Letters, reconstruye la llamada “función de masa de los halos” a lo largo de los 13 mil 800 millones de años de historia cósmica. Este registro no es un catálogo individual de objetos, sino una descripción matemática que determina cuántos halos existen en cada rango de masa en distintas épocas del Universo.

“No todos los halos son iguales: algunos albergan galaxias muy pequeñas; otros contienen galaxias como la Vía Láctea; y los más masivos pueden reunir cúmulos con cientos o miles de galaxias”, explica Elena Fernández García, investigadora del IAA-CSIC y primera autora del trabajo.

El avance se sustenta en un modelo teórico denominado GPS+, que permite predecir con alta precisión la abundancia de halos en diferentes etapas de la evolución cósmica. A diferencia de aproximaciones anteriores —que podían desviarse hasta en 80% al describir el universo primitivo—, el nuevo modelo reduce esas discrepancias a un rango de 10-20%, especialmente en los extremos de masa, donde las incertidumbres eran mayores.

Según Juan Bencort Rijo, investigador del IAC, la mejora radica en incorporar que la materia no colapsa formando esferas perfectas, sino estructuras irregulares y complejas, lo que ofrece una representación más fiel del proceso de colapso gravitatorio y, en consecuencia, de la formación y evolución de las galaxias.

Para validar el modelo, el equipo lo contrastó con Uchuu (“universo” en japonés), una de las simulaciones cosmológicas más completas realizadas hasta ahora. Desarrollada por Tomoaki Ishiyama, de la Universidad de Chiba, fue ejecutada en Fugaku, uno de los superordenadores más potentes del mundo. Los catálogos derivados de estas simulaciones están disponibles en la base de datos Skies & Universes, creada en el IAA-CSIC.

Las nuevas predicciones permitirán interpretar con mayor precisión observaciones obtenidas por el James Webb Space Telescope, que estudia galaxias formadas en las primeras etapas del Universo, así como los resultados de grandes cartografiados como Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), cuyo objetivo es reconstruir la distribución de materia a gran escala y esclarecer la naturaleza de la energía oscura.

Contar con un censo más exacto de halos de materia oscura, subrayan los investigadores, es clave para contrastar los modelos teóricos con los datos observacionales y evaluar si la descripción actual del Universo —incluida la naturaleza de la materia y la energía oscura— se ajusta a la evidencia disponible. El modelo GPS+ ya está accesible para la comunidad científica internacional.

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