Imagina que pudieras explorar un “videojuego del universo”. Un mapa 3D donde aparecieran miles de millones de galaxias, cada una con su brillo, su tamaño y hasta su movimiento. Ahora imagina que ese mapa no sirve solo para jugar, sino para ayudar a resolver uno de los mayores misterios de la ciencia: ¿qué son la materia oscura y la energía oscura?

Eso es lo que acaba de presentar un equipo internacional de investigadores entre los que figura Pablo Fosalba, nuestro invitado en Hablando con Científicos. Se trata del mayor catálogo de galaxias simuladas jamás creado, desarrollado para apoyar la misión espacial Euclid de la Agencia Espacial Europea (ESA). El proyecto ha estado liderado por el Instituto de Ciencias del Espacio en Barcelona y el Port d’Informació Científica.
El catálogo, llamado Euclid Flagship 2 Galaxy Mock, contiene nada menos que 3.400 millones de galaxias simuladas. Cada una tiene calculadas más de 400 propiedades distintas, desde su forma hasta su brillo o velocidad. Todo pensado para imitar con la mayor fidelidad posible cómo es el universo real que observará Euclid.

Euclid: un telescopio para lo invisible

Para entender la importancia de este catálogo, Pablo Fosalba nos invita primero a conocer a Euclid. Se trata de una misión lanzada en junio de 2023 con un objetivo claro: explorar la cara oculta del universo.

Aunque suene extraño, todo lo que vemos —estrellas, planetas, galaxias, gas— representa apenas un 5% del cosmos. El resto es invisible: un 27% corresponde a materia oscura y un 68% a energía oscura. La materia oscura no emite luz, pero su gravedad mantiene unidas a las galaxias. La energía oscura, aún más misteriosa, es responsable de que el universo se expanda cada vez más rápido.

Durante seis años, Euclid observará alrededor de un tercio del cielo, tomando imágenes y espectros de miles de millones de galaxias. Con esos datos se construirá un gigantesco mapa 3D del universo para entender cómo surgieron las grandes estructuras cósmicas y cuál es el papel de lo invisible en esa historia.

Un universo virtual como banco de pruebas

Antes de que Euclid entregue sus primeras observaciones completas, los científicos necesitaban entrenarse. Y ahí entra el catálogo Flagship 2: un universo virtual que reproduce lo que el telescopio verá. Gracias a él, los equipos pueden comprobar que sus programas informáticos funcionan, ensayar técnicas de análisis y prever problemas. Es como tener un simulador de vuelo antes de pilotar un avión real.

Un reto de supercomputación

El proceso para crear este catálogo fue titánico. La Universidad de Zúrich realizó una simulación con 4 billones de partículas sometidas a la gravedad. De ahí se identificaron 16.000 millones de halos de materia oscura, que actúan como andamios invisibles donde se forman las galaxias.

“La idea es que allá donde hay más materia oscura, también se concentra mayor cantidad de gas y ese gas, cuando se enfría, es lo que produce las estrellas… La luz de las estrellas es lo que vemos. Realmente cuando abrimos nuestros telescopios, estamos viendo la luz que emiten esas estrellas dentro de esas galaxias. Nosotros podemos reproducir ese proceso, es decir, simplemente modelizando la materia oscura, sabemos dónde va a estar también el gas y dónde van a estar concentradas las galaxias.”

A partir de esos halos de materia oscura, gracias al trabajo de los investigadores del se poblaron 3.400 millones de galaxias simuladas, ajustadas para coincidir con lo que observamos en el universo real. Cada galaxia cuenta con más de 400 propiedades calculadas, como brillo, forma, masa estelar o velocidad.
El catálogo ocupa varios terabytes de datos y está disponible en CosmoHub, una plataforma de big data que cualquiera puede consultar.

La red cósmica
Pablo Fosalba explica lo que se obtiene en la simulación “Se ve como un mallado cósmico, como una malla, que llena todo el universo… Donde se entrelazan esos filamentos de mallado cósmico, es donde se forma la mayor concentración de galaxias.”

Estudiar esta red, que refleja la influencia de la materia oscura en la evolución cósmica, es clave para entender cómo se organizó el universo a lo largo de 10.000 millones de años.

Aunque diseñado para Euclid, este catálogo tiene aplicaciones mucho más amplias. Como explica el investigador Pablo Fosalba durante la entrevista. Eso significa que el catálogo puede servir de referencia para otros grandes proyectos, como el Sloan Digital Sky Survey, el Cosmic Evolution Survey o futuros telescopios como el Vera Rubin y el Nancy Grace Roman.

Además, al estar disponible públicamente, se convierte en una herramienta accesible para toda la comunidad científica y también para estudiantes interesados en la cosmología.

Preparados para lo que venga

Ahora, con el telescopio en marcha, el siguiente paso será comparar las observaciones reales con las simulaciones. Si coinciden, confirmaremos que nuestros modelos del universo son sólidos. Si no, quizá aparezcan nuevas pistas para descifrar qué son la materia y la energía oscuras.

Escucha la entrevista en Hablando con Científicos

Si quieres conocer más sobre este fascinante trabajo, te invitamos a escuchar la entrevista que realizamos a Pablo Fosalba. En ella, el investigador explica con claridad cómo se han creado estas simulaciones y por qué son tan importantes para descifrar los misterios del cosmos.

Quizá dentro de unos años, gracias a esta misión y a sus simulaciones, podamos responder preguntas que hoy parecen imposibles. Mientras tanto, cada galaxia simulada en este catálogo nos recuerda lo pequeño que es nuestro lugar en el universo… y lo apasionante que resulta intentar comprenderlo.

Os invitamos a escuchar a Pablo Fosalba, investigador del Investigador del Instituto de Ciencias del Espacio ICE-CSIC y del Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC).

Referencia:

Castander, Fosalba et al V. The Flagship galaxy mock catalogue: A comprehensive simulation for the Euclid mission A&A
Volume 697, May 2025

Un universo virtual para la misión Euclid: publicado el mayor catálogo de simulaciones cosmológicas