Julio Navarro, de las aulas del Observatorio Astronómico al descubrimiento que revolucionó nuestra comprensión de la materia oscura

Novedades on 5 Oct , 2020

El astrónomo egresado de la Universidad Nacional de Córdoba fue incluido en un selecto grupo de científicos a nivel internacional cuyos aportes a la física son comparables a los realizados por quienes recibieron el premio Nobel. Su nombre figura en ‘Citation Laureates‘, un listado elaborado por el Institute for Scientific Information a partir del análisis de las citaciones que recibieron sus publicaciones. En diálogo con UNCiencia, recuerda sus años de estudio en el Observatorio Astronómico de Córdoba y repasa cómo surgió la idea que terminó por revolucionar la comprensión de cómo se distribuye la materia oscura en los halos de galaxias. El martes 6 de octubre la Real Academia de las Ciencias de Suecia anunciará al Nobel de Física de 2020.


“¿Adónde vas a publicar esa basura?”, desafió un encumbrado científico a Julio Navarro, en aquel entonces un estudiante posdoctoral que presentaba, en una conferencia, los resultados de las simulaciones computacionales que luego marcarían un punto de inflexión en la astronomía.

La anécdota que Navarro comparte con UNCiencia, desde su residencia en Canadá, sirve para ilustrar la resistencia que inicialmente tuvo el descubrimiento que realizó junto a Carlos Frenk y Simon White.

Los tres fueron autores de dos papers –publicados entre 1996 y 1997– sobre el perfil de densidad de la materia oscura, esto es, cómo cambia su densidad a medida que se aleja del centro de una galaxia. La clave de su hallazgo radica en que, al escalarlo, este modelo aplica perfectamente tanto a pequeñas galaxias, como a cúmulos inmensos.

Por el impacto que esa propuesta tuvo para la astronomía y la física en las décadas subsiguientes, los tres fueron incluidos recientemente en la nómina ‘Citation Laureates‘, que reconoce a científicos y científicas cuyos aportes a sus campos disciplinares son equivalentes al de aquellos que han recibido el premio Nobel.

“Esos resultados fueron bastante discutidos en su momento. Me decían que habíamos hecho todo mal”, comenta Navarro y recuerda que al escribir esos papers, otros trabajos ya contaban con los mismos datos e incluso las simulaciones también existían.

“De lo que nos dimos cuenta es que los halos grandes, los chicos y los medianos eran todos iguales, solamente había que escalarlos. No era trivial darse cuenta de ello y cuando lo hicimos, empezamos a entender”, apunta.

Un dato ayuda a dimensionar la vigencia de ese descubrimiento, realizado hace 23 años. “Los halos que analizábamos cuando publicamos ese paper, tenían del orden de las cinco mil partículas, algo importante en esa época. Ahora podemos hacer las mismas simulaciones pero con miles de millones de partículas y encontramos exactamente lo mismo. Con un poco más de detalle, pero lo mismo”, completa.

Su paso por las aulas de Observatorio Astronómico

Oriundo de Santiago del Estero, Navarro estudió Astronomía en la Universidad Nacional de Córdoba. Su doctorado fue dirigido por José Luis Sérsic, quien enseñó prácticamente tres décadas en el Observatorio Astronómico de Córdoba y se desempeñó como director de la institución entre 1982-1983. De aquella época, Navarro rememora la ayuda de Diego García Lambas y Mirta Mosconi en la elaboración de su tesis final.

Episodio del ciclo “Científicos por el mundo” (2012), del programa UNC Presenta, una producción de la Prosecretaría de Comunicación Institucional de la UNC emitida por la pantalla de Canal 10.

De las anécdotas que atesora de su época de estudiante en la universidad pública, rescata la vez que un profesor amenazó con no dejarlo tomar su curso, si volvía a ingresar al aula con una perrita que había encontrado en la calle y lo seguía a todas partes

En aquel entonces, un guardia en el ingreso del Observatorio no permitía el ingreso de animales al predio y la perrita se quedaba afuera, esperándolo. Hasta que en una oportunidad, logró escabullirse y saltó por una de las pequeñas ventanas que tenía un aula ubicada en el subsuelo, para refugiarse debajo de su banco.

“El profesor era una persona adusta, seria y me echó de la clase”, recuerda entre risas. La perrita se llamaba ‘Guri’ y, según comenta, en su honor luego nombraron a la agrupación (Grupo de Unidad de Reforma del IMAF) que logró en ese momento la conducción del centro de estudiantes de la actual Facultad de Matemática, Astronomía, Física y Computación.

El hallazgo, entre las publicaciones más citadas desde 1970

‘Citation Laureates‘ es una nómina de las y los científicos de distintos países del mundo cuyos trabajos se ubican entre los más citados en medicina/fisiología, química, física o economía. Es elaborado por Institute for Scientific Information, una división de Clarivate, firma especializada en el análisis de datos.

Navarro, Frenk y White integran uno de los tres grupos que días pasados fueron incluidos en ese listado, en el campo de la física.

Formar parte de ‘Citation Laureates‘ constituye un reconocimiento en sí mismo, ya que solo superan satisfactoriamente el proceso de selección los investigadores e investigadoras cuyos trabajos registran más de un millar de citaciones en la Web of Science, una plataforma que indexa artículos y papers de más de 34 mil revistas y publicaciones científicas.

De los más de 50 millones de artículos indexados en la Web of Science entre 1970 y 2020, solo 992 tienen entre 5000 y 9999 citaciones. Entre estos se encuentran los dos papers de Navarro, Frenke y White: The Structure of Cold Dark Matter Halos (1996), mencionado 5679 veces; y A Universal Density Profile from Hierarchical Clustering (1997), citado en 7241 oportunidades.

En general se suele ponderar a los integrantes de ‘Citation Laureates‘ como potenciales candidatos al Premio Nobel, aunque Clarivate aclara que no se debe tomar este reconocimiento como un pronóstico de quiénes efectivamente recibirán ese reconocimiento.

Respecto a qué significa para él encontrarse en esa nómina, Navarro se expresa orgulloso de contribuir algo que la gente considera útil e interesante, y que además haya resistido al paso del tiempo. “Podría haber ocurrido que nos hubiéramos equivocado, que la computadora no anduviera bien o el código no fuera bueno. Siempre las cosas se mejoran”, se sincera.


Una respuesta para un sinnúmero de preguntas

En las dos publicaciones icónicas, sus autores investigaron la estructura de la materia oscura en los halos de galaxias.

Se llama materia oscura a todo lo que no es materia ordinaria. Compone aproximadamente un 25% del inventario de materia y energía del Universo y, al parecer, no interactúa con la materia ordinaria de ninguna otra forma que no sea la gravitación. Fue propuesta en 1933 por F. Zwicky ante la evidencia de una “masa no visible” y posteriormente reafirmada en los años ‘70 con mediciones de la velocidad de rotación de galaxias espirales.

Cuando se observan las galaxias, se las imagina como millones de estrellas girando en un disco, pero en realidad están sumergidas dentro de un enorme halo de materia oscura.

En el caso de la Vía Láctea, donde se encuentra nuestro sistema solar, ese halo es 30 veces más grande que la galaxia misma. “La Vía Láctea es, apenas, una gota de luz dentro de un mar de materia oscura”, apunta Navarro

El descubrimiento de Navarro, Frenk y White radica en un modelo realizado mediante simulaciones computacionales que explica cómo se distribuye la materia oscura en estos halos galácticos.

Esto permite explicar la proporción de materia oscura que posee una galaxia, las diferentes relaciones de interacción (por qué cuando la masa de la galaxia aumenta, también se incrementa la velocidad a la que se acumulan las estrellas) y muchos fenómenos que antes de este descubrimiento no se terminaban de comprender.

>Más específicamente, su hallazgo está relacionado al perfil de densidad. Es decir, cómo cambia la densidad de la materia oscura a medida que uno se aleja den centro del mismo, y cómo ese perfil se aplica a todos los halos de materia oscura: desde pequeñas galaxias hasta cúmulos inmensos. “Es un único perfil, al que llamamos ‘autosimilar’”, explica Navarro.

Para entender de manera más simple el concepto, vale tomar como ejemplo la atmósfera de la Tierra, que se torna cada vez más delgada a medida que se aleja de la superficie, lo que equivale a decir que es menos densa a medida que uno se acerca al espacio. Esto explica lo que sería un perfil de densidad y se aplica a los halos de materia oscura.

Lo importante del descubrimiento es cómo este perfil –al escalarlo– se aplica a todos los halos, independientemente de sus dimensiones. Por ello se utiliza en otras investigaciones y se cita como base al momento de utilizarlo en trabajos que, por ejemplo, quieren medir un cúmulo de galaxias: se utiliza este modelo, el cual provee una predicción clara y fácil de contrastar con las observaciones.

Evolución de la tecnología

Respecto a los cambios que motorizaron los avances tecnológicos en la forma de producir conocimiento, Navarro sintetiza: “Ahora somos más ambiciosos”. Apunta que en el pasado solo era factible simular la evolución de la materia oscura, pero actualmente es posible simular la materia oscura y la materia ordinaria en conjunto. “Entendemos la física lo suficiente como para hacer eso de manera bastante fidedigna y robusta”, completa.

“Podemos simular directamente la formación de una galaxia, a tal nivel que podemos generar una imagen artificial de una galaxia y observarla con los mismos filtros, técnicas e instrumentos que usamos para las galaxias de verdad. Y las diferencias, en las simulaciones más recientes, son mínimas. Todavía hay cosas que resolver, pero ha habido un avance enorme, posibilitado por el avance tecnológico y computacional”, cierra.

Esta nota puede leerse en la agencia de noticias científicas de la Universidad Nacional de Córdoba.