Cloud-9: un investigador argentino lideró el hallazgo con el telescopio Hubble de una estructura cósmica jamás observada

Durante décadas, la astronomía se apoyó en la premisa de observar la luz de las estrellas para entender el universo. Pero una parte decisiva de la historia cósmica ocurre allí donde no hay brillo alguno. En esas regiones invisibles incluso para los telescopios más potentes, domina una sustancia esquiva que no emite luz ni forma planetas, pero cuya gravedad sostiene la arquitectura del cosmos: la materia oscura.

Hoy se sabe que más del 85% de la materia del universo pertenece a esa categoría. Sin embargo, su naturaleza sigue siendo uno de los grandes misterios de la física moderna. Para estudiarla, los astrónomos suelen recurrir a sus efectos indirectos, como la rotación de las galaxias o las huellas que dejó en el universo primitivo. Rara vez pueden observar estructuras dominadas casi por completo por materia oscura, sin la interferencia de estrellas o galaxias brillantes.

Ese escenario cambió con el hallazgo de Cloud-9, una nube de gas sin estrellas, dominada por materia oscura, que fue observada con el Telescopio Espacial Hubble y difundida recientemente por la NASA. El descubrimiento, publicado en The Astrophysical Journal Letters, representa la primera detección confirmada de un objeto de este tipo y ofrece una oportunidad inédita para poner a prueba las teorías actuales sobre cómo se generan las galaxias.

Detrás de este descubrimiento hay una fuerte impronta argentina. Uno de los investigadores principales es Alejandro Benítez-Llambay, astrofísico nacido en Jujuy, formado en la Universidad Nacional de Córdoba y hoy docente e investigador en la Universidad de Milano-Bicocca, en Italia. Especialista en astrofísica computacional, Benítez-Llambay combina observaciones con simulaciones numéricas para estudiar cómo la materia oscura moldea el universo, incluso en escalas tan pequeñas que nunca llegan a encender estrellas.

Detrás de Cloud-9 hay algo más que un objeto astronómico nuevo. Hay una forma distinta de mirar el universo, que es prestar atención a lo que no brilla, a lo que no llegó a convertirse en galaxia, a las estructuras que quedaron a mitad de camino. Para la ciencia –y para la Argentina–, Cloud-9 no es solo un hallazgo, también es una ventana inédita hacia la parte menos visible del cosmos.

–Para empezar desde lo esencial, ¿qué es la materia oscura y por qué sabemos que existe si no la podemos ver?

–La materia oscura es un componente fundamental del universo porque provee la gravedad necesaria para que se formen todas las estructuras que observamos. La llamamos “oscura” porque no interactúa con la radiación como la materia ordinaria, la que forma estrellas, planetas y personas, pero sabemos que existe porque podemos medir sus efectos gravitacionales. Los vemos, por ejemplo, en cómo rotan las galaxias, en el movimiento de galaxias satélite o en las huellas que dejó en el fondo cósmico de microondas, que muestra cómo era el universo unos 300.000 años después del Big Bang. Aunque no sepamos exactamente qué es, su presencia es indispensable para explicar el universo que observamos.

–¿Qué proporción del universo ocupa frente a la materia “normal”?

–Sabemos que constituye más del 85% de toda la materia gravitante del universo. La materia ordinaria, de la que están hechos todos los objetos conocidos, representa apenas el 15%. Esa diferencia explica por qué estudiar solo lo visible puede inducir sesgos importantes. Estamos observando una fracción pequeña del sistema completo.

–¿Por qué entender la materia oscura es clave para explicar cómo se formaron las galaxias y la estructura del universo?

–Porque un solo componente que interactúa con la materia ordinaria únicamente a través de la gravedad puede explicar fenómenos que ocurren en escalas muy distintas. Desde por qué las galaxias rotan a ciertas velocidades, hasta por qué los cúmulos de galaxias se mantienen unidos o por qué la materia del universo se distribuye siguiendo una estructura de red, la llamada cosmic web. Además, la materia oscura permite explicar las fluctuaciones de temperatura del fondo de radiación cósmica, es decir, cómo estaba distribuido el gas cuando el universo era extremadamente joven. Que un mismo modelo explique tanto el universo temprano como el actual es, para mí, extraordinario.

—Durante décadas, la astronomía se basó en observar estrellas y galaxias brillantes. ¿Cuáles son las limitaciones de ese enfoque?

—Sigue siendo la principal herramienta, pero tiene límites claros. Si más del 85% de la materia es oscura y solo inferimos sus propiedades estudiando el 15% restante, inevitablemente introducimos sesgos. Las simulaciones numéricas nos ayudaron mucho en este sentido. Al incluir materia oscura y materia ordinaria podemos entender cómo interactúan y qué observables nos permiten corregir esas distorsiones. Además, hoy estudiamos el universo en muchas longitudes de onda, no solo en luz visible. Cada ventana nos muestra procesos distintos.

–¿Qué cambia cuando empezamos a estudiar el universo a través del gas y no solo de la luz?

–Cambia la escala a la que podemos mirar. El gas suele extenderse mucho más allá de la parte visible de las galaxias, lo que permite estudiar directamente la influencia de la materia oscura. En cúmulos de galaxias, por ejemplo, el gas está tan caliente que emite rayos X, y la única manera de explicar esa temperatura es mediante la gravedad de enormes cantidades de materia oscura. En el caso de Cloud-9, al no haber estrellas, el gas es la única vía para inferir la presencia y la distribución de la materia oscura.

–Ustedes describen a Cloud-9 como una “galaxia fallida”. ¿Qué es lo que falló en su formación?

–Lo que no ocurrió fue el encendido del proceso de formación estelar. El halo de materia oscura de Cloud-9 tiene una masa muy cercana a la masa crítica necesaria para formar una galaxia, pero creemos que creció demasiado tarde. Cuando otros halos similares ya estaban formando estrellas, el gas del universo estaba más caliente y su presión era tan alta que la gravedad de Cloud-9 no pudo capturarlo. Estadísticamente, sistemas así son muy raros, y eso hace que encontrar uno sea tan interesante.

–El Telescopio Espacial Hubble fue clave para confirmar que no había estrellas. ¿Cómo se accede a un instrumento tan demandado?

–Todos los años se abre una convocatoria pública a nivel mundial para enviar propuestas de observación. Las propuestas son anónimas y se evalúan por pares, cada una es leída por varios árbitros expertos de todo el mundo, que la puntúan según distintos criterios científicos. Las mejores pasan a una segunda etapa, donde un panel temático decide qué proyectos se aprueban. Luego hay una evaluación técnica para verificar que la observación sea factible y, si todo está en orden, se planifica y se ejecuta. Es un instrumento con una demanda muy superior a su disponibilidad, por lo que solo se aprueban las propuestas con mayor potencial de retorno científico. No existe un acuerdo previo con la NASA, si la propuesta es sólida y convincente, se obtiene el tiempo.

–¿Por qué el hecho de que Cloud-9 no tenga estrellas es, en realidad, la prueba más fuerte de que se trata de un objeto nuevo?

–Porque encontrar una galaxia débil habría sido interesante, pero no novedoso. En cambio, no encontrar ninguna estrella refuerza la idea de que se trata de un RELHIC, es decir, una nube de gas limitada por la reionización, alojada en un halo de materia oscura. Estos objetos eran predicciones de simulaciones numéricas que hicimos hace años, pero nunca habían sido observados. Que Cloud-9 cumpla con todas esas propiedades lo convierte en un hito científico y abre la posibilidad de estudiar, por primera vez de manera directa, estructuras dominadas casi por completo por materia oscura.