Un equipo de investigadores del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) y del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) ha logrado el censo más preciso hasta ahora de los halos de materia oscura, las estructuras invisibles que rodean galaxias y cúmulos galácticos y que actúan como el “andamiaje” gravitacional del universo.
Estos halos no emiten luz ni pueden observarse directamente, pero su gravedad es esencial para mantener unidas a las galaxias y guiar su formación. El nuevo estudio describe con mayor exactitud su distribución a lo largo de los 13.800 millones de años de historia cósmica.
El trabajo se centra en la denominada “función de masa de los halos”, una herramienta matemática que determina cuántos halos existen en cada rango de masa en distintos momentos del universo. No se trata de un listado individual, sino de un modelo estadístico que permite entender cómo se estructuró la materia desde las primeras etapas tras el Big Bang.
El avance clave es el desarrollo del modelo teórico GPS+, que mejora de forma significativa las aproximaciones anteriores. Mientras algunos modelos previos podían desviarse hasta en un 80% al describir el universo primitivo, GPS+ reduce esas discrepancias a márgenes de entre 10% y 20%, especialmente en los extremos de masa, donde las incertidumbres eran mayores.
La innovación radica en incorporar que la materia no colapsa formando esferas perfectas, sino estructuras irregulares y complejas. Al integrar esta realidad física en los cálculos del colapso gravitatorio, el modelo reproduce con mayor fidelidad la formación de halos y, en consecuencia, la evolución de las galaxias.
Para validar el modelo, el equipo lo contrastó con las simulaciones cosmológicas Uchuu —“universo” en japonés—, ejecutadas en el superordenador Fugaku, uno de los más potentes del mundo. Estas simulaciones constituyen uno de los conjuntos de datos más completos disponibles para estudiar la estructura a gran escala del cosmos.
Los resultados también se compararon con observaciones actuales de instrumentos como el James Webb Space Telescope y el proyecto Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), que buscan mapear la distribución de materia y desentrañar la naturaleza de la energía oscura.
Contar con un censo más preciso de los halos de materia oscura permite conectar mejor las observaciones astronómicas con los modelos teóricos, poniendo a prueba la comprensión actual sobre la composición del universo, incluida la materia oscura y la energía oscura.
El modelo GPS+ ya está disponible para la comunidad científica internacional, lo que facilitará su incorporación en futuros estudios y simulaciones destinadas a reconstruir el mapa invisible más detallado del cosmos hasta la fecha.
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