Un boceto cósmico sin borrones: JWST confirma la materia oscura fría ✦

En los años 1930, Fritz Zwicky fue el primero en notar que las galaxias en cúmulos se movían demasiado rápido — las sostenía algo invisible. Más tarde, Vera Rubin midió la rotación de galaxias espirales y confirmó que el cosmos está impregnado de materia oscura. Hoy sabemos que ella dibuja la telaraña cósmica, pero la naturaleza de sus partículas sigue siendo un misterio. Imaginen el Universo en expansión temprano como un dibujo al carboncillo: si las partículas de materia oscura fueran ligeras y veloces, como una mano temblorosa habrían emborronado las líneas finas mucho antes de que la gravedad fijara los trazos. El alcance de este emborronamiento — la longitud de libre recorrido — es como la firma de la partícula, dejada en el momento del nacimiento de las estructuras. Ahora, los astrónomos han usado el propio cosmos como lupa para comprobar cuán nítido es el dibujo.

Veintiocho cuásares lejanos, cada uno dividido en cuatro imágenes por una galaxia masiva que actúa como lente, se convirtieron en un laboratorio ideal. El telescopio JWST captó su luz con el instrumento MIRI, sensible a la radiación del polvo cósmico cálido que rodea los cuásares. El truco está en que la pantalla de polvo, de aproximadamente un pársec de tamaño, emborrona los efectos de microlente de estrellas individuales en la galaxia lente, que de otro modo añadirían ruido a la imagen. Solo queda el patrón sutil de millones de grumos de materia oscura... o su ausencia. Combinando mediciones fotométricas precisas de flujos con datos de espectroscopia del observatorio Keck, los científicos separaron la estructura a gran escala de la lente y su relleno oscuro granular. Es como leer la letra pequeña con una lupa: las ligeras distorsiones revelan defectos ocultos.

El veredicto es claro: la longitud de libre recorrido de la materia oscura no supera los 6–7 mil pársecs. En el lenguaje de las partículas, esto significa que si la materia oscura es un remanente térmico del Big Bang, su masa debe ser superior a unos 7 keV, es decir, casi cien mil veces más ligera que el protón. Si las partículas fueran más ligeras, el plano temprano del Universo se habría emborronado hasta ser irreconocible. En cambio, la imagen es nítida, exactamente según las predicciones de la materia oscura fría. De paso, se ha medido la densidad superficial de subhalos oscuros alrededor de galaxias elípticas masivas: unos impresionantes 1.7×10⁷ masas solares por kilopársec cuadrado, lo que concuerda muy bien con las simulaciones cosmológicas.

Esto es más que una confirmación: es apretar el lazo sobre los modelos alternativos. La materia oscura tibia con sus atractivos neutrinos estériles casi se ha quedado sin margen de maniobra, y con ella, nuestra Galaxia perdería muchas de sus galaxias enanas satélite. El resultado empuja a los cazadores de partículas hacia candidatos más pesados y refuerza la fe en el crecimiento jerárquico frío de las estructuras. Cuando los cartografiados de nueva generación —LSST, Euclid— nos inunden con nuevas lentes, el método sondeará escalas aún más finas y comprobará si la materia oscura tiene viscosidad interna o peculiaridades cuánticas. Por ahora, el boceto cósmico está ejecutado de manera impecable, y acabamos de leer sus trazos más sutiles.