Desde su lanzamiento en 2022, el telescopio espacial James Webb (James Webb Space Telescope, JWST) ha supuesto un verdadero avance para la astronomía. Gracias a sus instrumentos ultraprecisos, los científicos han podido observar las primeras etapas de la formación del Universo. Sin embargo, uno de los mayores enigmas de la cosmología —la naturaleza de la materia oscura— seguía siendo inalcanzable incluso para este instrumento único. Nuevos estudios, publicados en 2025, señalan que la situación podría cambiar pronto.
Según los astrofísicos, la materia oscura representa alrededor del 85% de toda la materia del Universo. No interactúa con la radiación electromagnética, lo que significa que ni emite ni absorbe luz. Esto la hace invisible para la mayoría de los telescopios. Las partículas de materia oscura no se parecen a los conocidos protones, neutrones y electrones que componen toda la materia visible, desde las estrellas hasta los organismos más diminutos. Pese a décadas de búsqueda, ninguno de los candidatos propuestos como partícula de materia oscura ha sido detectado de forma directa.
La única manera de ‘ver’ la materia oscura es observar su influencia gravitatoria sobre el espacio circundante, la materia ordinaria y la luz. Precisamente este enfoque es la base de una nueva investigación, en la que los científicos se centraron en las inusuales formas alargadas de galaxias jóvenes detectadas por el JWST. En su opinión, la gravedad de la materia oscura podría explicar esta extraña morfología.
Galaxias inusuales
Los astrónomos señalan que el JWST ha permitido observar la época en la que apenas comenzaban a formarse las primeras galaxias. A diferencia de las estructuras esféricas o espirales habituales, muchas de ellas resultaron ser alargadas, como si fueran hilos. Esto contradice los resultados de simulaciones informáticas basadas en el modelo cosmológico estándar, la llamada Lambda-CDM (Lambda-Materia Oscura Fría), según la cual las galaxias deberían ser más redondeadas.
Un equipo de investigadores liderado por Rogier Windhorst de la Universidad Estatal de Arizona sugirió que la forma alargada podría estar relacionada con las características de la materia oscura. En particular, si la materia oscura está compuesta por axiones ultraligeros con propiedades cuánticas, su comportamiento ondulatorio podría suavizar las estructuras pequeñas y formar filamentos extensos que conectan regiones de formación estelar.
Ondas y partículas
Para comprobar la hipótesis, los científicos realizaron una serie de simulaciones por computadora utilizando diferentes escenarios: desde la materia oscura fría clásica hasta variantes alternativas, como la materia oscura ‘cálida’ y la ‘ondulatoria’. Descubrieron que son precisamente los axiones ultraligeros, de naturaleza ondulatoria, los que pueden explicar la morfología alargada de las primeras galaxias observada por el JWST.
Según Álvaro Pozo, del Donostia International Physics Center en San Sebastián, si la materia oscura realmente está compuesta por este tipo de partículas, sus propiedades cuánticas impiden la formación de estructuras por debajo de cierto tamaño. Como resultado, se crean filamentos suaves por los que el gas y las estrellas fluyen gradualmente, formando galaxias alargadas.
Otra hipótesis alternativa es la existencia de materia oscura “cálida”, como los neutrinos estériles, que se mueven más rápido que sus contrapartes frías. En este caso, también se forman estructuras extensas, aunque el mecanismo de su aparición es diferente. En ambos escenarios, las formas observadas de las galaxias podrían ser la clave para descifrar la naturaleza de la materia oscura.
El futuro de la investigación
El JWST sigue detectando nuevos y sorprendentes objetos en el límite del universo observable. Paralelamente, los científicos perfeccionan modelos computacionales para reproducir con mayor precisión los procesos ocurridos hace miles de millones de años. Comparar las observaciones reales con los cálculos teóricos podría acercar a la humanidad, en los próximos años, a resolver uno de los mayores misterios del cosmos.
El estudio, publicado en diciembre de 2024 en la revista Nature Astronomy, ya ha generado un intenso debate en la comunidad científica. Muchos expertos creen que el JWST no solo podrá confirmar o refutar las teorías actuales, sino también abrir completamente nuevos horizontes en la comprensión del universo.
Si no lo sabía, el Telescopio Espacial James Webb (James Webb Space Telescope, JWST) es el instrumento astronómico más grande y complejo jamás lanzado al espacio. Su principal objetivo es estudiar las primeras etapas de la evolución del universo, la formación de galaxias, estrellas y sistemas planetarios. El proyecto fue desarrollado por la NASA en colaboración con las agencias espaciales Europea y Canadiense. Gracias a las capacidades únicas del JWST, los científicos ya han realizado numerosos descubrimientos que están cambiando nuestra comprensión del cosmos.
