En el vasto universo, lo que vemos representa apenas una pequeña fracción de lo que existe. Las estrellas, planetas y toda la materia visible apenas alcanzan el 5 por ciento del contenido total del cosmos. El resto está compuesto principalmente por materia oscura, una sustancia invisible que no emite ni absorbe luz pero cuya gravedad deja rastros claros en el movimiento de las galaxias. Una investigación de la Universidad Nacional de Colombia ahora revela cómo esta materia invisible juega un papel fundamental en la formación de las galaxias.

La doctora Yeimy Dallana Camargo, investigadora de la UNAL, utilizó IllustrisTNG300, una de las simulaciones cosmológicas más avanzadas que existen, para estudiar esta relación. A través de este laboratorio virtual, analizó más de 200 mil galaxias y los halos de materia oscura que las rodean. La materia oscura se agrupa en enormes estructuras llamadas halos, cuya gravedad funciona como un "andamio" donde nacen las galaxias, atrayendo gas del espacio que eventualmente forma estrellas. "Las observaciones funcionan como una fotografía del universo en un momento específico, mientras que las simulaciones permiten ver la película completa de cómo evolucionan las galaxias", explica la investigadora.

El análisis reveló un patrón fascinante: en galaxias relativamente pequeñas, aquellas cuyo halo de materia oscura se formó temprano en la historia del universo tienden a comenzar la formación de estrellas también más pronto. Es como si estas estructuras conservaran una "memoria" del momento en que se ensambló la gravedad que las sostiene. Esta conexión es especialmente fuerte en galaxias centrales pequeñas, con halos de materia oscura cuya masa es hasta un billón de veces mayor que la del Sol. Sin embargo, en sistemas más masivos la relación se debilita y otros procesos, como el crecimiento de agujeros negros supermasivos, influyen más en su evolución.

El entorno del universo también cumple un papel importante. La materia oscura no crece de forma aislada, sino dentro de una estructura gigantesca llamada red cósmica, que funciona como una telaraña donde se organizan cúmulos de galaxias, filamentos que los conectan y enormes vacíos. La forma en que la gravedad actúa en cada región de esa red influye en cómo crecen los halos de materia oscura y, en consecuencia, en la evolución de las galaxias que contienen. "En algunos lugares la gravedad tira con mayor intensidad en ciertas direcciones, lo que puede influir en la forma en que crecen los halos de materia oscura, y en consecuencia en la evolución de las galaxias que viven dentro de ellos", comenta Camargo.

Este trabajo colombiano contribuye a un objetivo más amplio de la cosmología: entender cómo el universo pasó de ser una nube casi uniforme después del Big Bang a convertirse en la compleja red de galaxias que hoy observamos. Comprender estas conexiones entre la materia oscura invisible y el crecimiento visible de las galaxias acerca a los científicos a una mejor comprensión del cosmos y sus orígenes.