Academia Mexicana de Ciencias
Boletín AMC/131/14
México, D.F., 16 de abril de 2014

• En 1985, Carlos Frenk simuló por primera vez en una computadora un Universo virtual con base en las leyes de la física
• Los próximos dos años serán los más emocionantes en la historia de la cosmología por experimentos encaminados a descubrir la materia oscura, destacó el investigador

En 2014 la Real Sociedad Astronómica otorgó a Carlos Frenk la medalla de oro.
Foto: Cortesía del doctor Frenk.
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Carlos Frenk estudió Física en la Facultad de Ciencias de la UNAM en 1976. Hoy en día es considerado pionero en el mundo de la cosmología por haber formulado en 1985 junto con Simon White, George Efstathiou y Marc Davis el modelo de Materia Oscura Fría con Constante Cosmológica, que explica cómo se forman las galaxias atraídas por la fuerza gravitacional de la materia oscura (que conforma al 25% del Universo). Desde 2001 es director del Instituto de Cosmología Computacional de la Universidad de Durham en Inglaterra.

El doctor Frenk nos platicó por qué emigró al otro lado del mar: “En 1976 no había doctorados en México en esa especialidad, me iba a ir a Estados Unidos pero Claudio Firmani, mi director de tesis, me convenció de ir a Europa. En Cambridge hice una especie de maestría llamada Parte III del Trípode Matemático, y el doctorado en Astrofísica en el Instituto de Astronomía”.

Al terminar su doctorado en 1981, una de las personas a las que conoció en Cambridge, Simon White, lo invitó a trabajar a la Universidad de California en Berkeley. “En esa época, por primera vez en la historia de la astronomía, se había hecho un mapa de la distribución de galaxias. Marc Davis era uno de los autores y había tardado varios años en construirlo observando galaxias del vecindario cercano. A mí me contrataron para interpretar ese mapa, para ver qué nos decía sobre el Universo, sobre la naturaleza de éste y su geometría”, relató el astrofísico.

Carlos Frenk, Simon White y Marc Davis se dieron cuenta que para poder entender ese mapa se tenía que imitar la formación y evolución del Universo, desde el Big Bang hasta hoy. En ese proceso conocieron a otra persona clave: George Efstathiou. “Él tenía el programa computacional para poder hacer las simulaciones. Configuramos una computadora con las leyes de la física y creamos un Universo virtual con materia oscura. Ahora es una técnica muy usada en cosmología”, asentó el doctor Frenk.

Primero configuraron la computadora bajo la hipótesis de que la materia oscura estaba formada por partículas de neutrinos pero “fue un fracaso total”, en palabras del doctor Frenk; después, la configuraron con la hipótesis de que estaba compuesta por neutralinos, materia oscura fría, y resultó que se parecía mucho más al mapa real. Esta investigación les llevó 5 años para poder verla publicada.

El doctor Frenk relató cómo fue acogida de esta propuesta por la comunidad de astrofísicos: “Con gran escepticismo porque la existencia de la materia oscura no era universalmente reconocida. Había científicos muy distinguidos que se rehusaban porque también era muy revolucionaria la propuesta de relacionarla con partículas elementales. Los astrónomos son muy conservadores. Ahora se ha vuelto el modelo… para mi ha sido una sorpresa total”.

Brillar es una hazaña cósmica

Si la materia oscura existe, apareció en los primeros momentos del Big Bang cuando el Universo tenía un mil millonésimo de segundo. “En ese momento, la energía estaba a tan altas temperaturas que el estado de supersimetría podría haber existido y esas partículas de materia oscura se crearon ahí”, señaló Frenk. La teoría de supersimetría explica que existen partículas, entre otras, las de materia oscura que atraen gravitacionalmente a la materia ordinaria desde esa época tan temprana.

“Que se forme una estrella es un éxito de la ingeniería cósmica porque se debe coleccionar una enorme cantidad de materia ordinaria, en una esfera de gas que se concentra y tiene un reactor nuclear en el centro. Tienen que haber condiciones muy específicas de temperatura y densidad. Sólo 5% de la materia cumple con esas condiciones. Brillar es una hazaña cósmica”, comenta el doctor Frenk.

El investigador mexicano considera que los próximos dos años serán los más emocionantes en la historia de la cosmología por experimentos encaminados a descubrir la materia oscura con evidencias directas. Hay tres vías: “El Gran Colisionador de Hadrones puede recrear las condiciones del Universo, una millonésima de segundo después del Big Bang y, en principio, puede fabricar materia oscura, colisionando protones a muy altas energías que se destruyan y se partan en componentes elementales”.

Otra vía puede ser experimentar en minas a gran profundidad con detectores muy sensibles. Y la última es con el telescopio Fermi, “si la materia oscura existe, ésta tiene su antimateria, así que otra forma de detectarla es que choquen una contra la otra y esa colisión produzca rayos gamma. Esto puede ocurrir en ciertas condiciones como en el centro de la Vía Láctea. El telescopio tiene el objetivo de medir esos rayos y es una de las predicciones de nuestra teoría”, destacó.

En enero de 2014 la Real Sociedad Astronómica en Londres otorgó al doctor Carlos Frenk la medalla de oro, la más alta distinción de esa organización; hace dos años también recibió con sus colegas Simon White, George Efstathiou y Marc Davis, el premio Gruber Cosmolgy, la más alta distinción en el mundo de la cosmología, entre otros premios y galardones. En 2002 fue el quinto físico más citado en Inglaterra desde 1980 y en 2004 ocupó el segundo puesto en el listado de los autores más citados del mundo de las ciencias espaciales en los últimos 10 años. Él también ha logrado la hazaña cósmica de brillar como las estrellas.

Luz Olivia Badillo