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DIARIO ASTRONÓMICO

El eclipse que cambió nuestra visión del universo

Una eclipse solar confirmó hace un siglo la teoría de la relatividad general de Einstein

Un equipo británico confirmaba la teoría de un alemán, justo después del final de la Gran Guerra

Eduard Masana

Eclipse solar captado en Indonesia el 9 de marzo de 2016.

Eclipse solar captado en Indonesia el 9 de marzo de 2016. / Fotos Danton Llapart

El 29 de mayo de 1919 amaneció nublado en la Isla de Príncipe, una pequeña extensión de tierra situada en el Golfo de Guinea. Hasta allí se había desplazado Arthur Eddington, astrónomo británico, para fotografiar el que quizá sea el eclipse de sol más importante de la historia. Afortunadamente, con el paso de las horas el cielo se fue despejando, y en el momento en que el Sol quedó totalmente oculto por la Luna, tan solo unas finas nubes impedían la perfecta observación del fenómeno.

Para entender la importancia de este eclipse nos hemos de remontar a unos años antes. En 1916 Albert Einstein había publicado la Teoría General de la Relatividad, auténtica revolución en el mundo de la física. Como suele pasar con todas las teorías que suponen un cambio de paradigma, la teoría de Einstein no fue aceptada de forma inmediata por sus colegas.

Al contrario, tres años después de su publicación únicamente un puñado de físicos se atrevían a defenderla. Y es que la nueva teoría rompía con más de dos siglos de física newtoniana. Entre otras cosas, la relatividad general ya no explicaba la gravedad como una fuerza de atracción entre las masas, sino como la deformación que éstas provocan en el espacio-tiempo y que obliga al resto de cuerpos a seguir unas trayectorias determinadas.

¿Por qué un eclipse?

Dado que las sutilezas de la relatividad general solo se ponen de manifiesto en campos gravitatorios muy intensos, y aun así las diferencias respecto de la teoría newtoniana de la gravedad son muy pequeñas, su comprobación experimental era muy difícil. Existía sin embargo un experimento que Einstein ya había propuesto mientras elaboraba la versión definitiva de su teoría.

Según la relatividad general un rayo de luz que pasa cerca de un objeto masivo, como el Sol, se desvía ligeramente de su trayectoria rectilínea. Este fenómeno, conocido como deflexión de la luz, también está predicho por la teoría newtoniana de la gravitación, si además consideramos que la luz está compuesta por corpúsculos que son atraídos por la gravedad.

Además, se da la feliz circunstancia de que la desviación predicha por la relatividad general es exactamente el doble de la predicha por la teoría newtoniana. Por tanto, es suficiente medir el valor de la deflexión para saber cuál es la teoría correcta. Pero, ¿cómo hacerlo?

Aquí surge la idea de utilizar un eclipse de sol: durante la fase de totalidad podemos ver estrellas muy próximas al Sol, cuyas posiciones estarán afectadas por la deflexión. Si comparamos estas posiciones con las posiciones de estas mismas estrellas una noche cualquiera, lejos del efecto del Sol, podremos determinar el valor de la deflexión.

Y ese era precisamente el motivo por el que Eddington se encontraba el 29 de mayo de 1919 en la Isla de Príncipe: obtener placas fotográficas de las estrellas próximas al Sol durante el eclipse para poder determinar su desviación debido a la deflexión.

Condiciones excepcionales

El eclipse era especialmente favorable para este objetivo, tanto por su duración (más de cinco minutos) como por encontrarse el Sol en una zona del cielo especialmente rica en estrellas, en las proximidades del cúmulo de las Hyades. La expedición estaba organizada por la Royal Astronomical Society londinense, dirigida por Frank Dyson.

Además del grupo de Eddington, otro grupo comandado por Charles Davidson observó y fotografió el eclipse desde Sobral, en Brasil. Allí, al contrario que en Príncipe, el tiempo fue excelente, pero uno de los telescopios quedó ligeramente desenfocado, posiblemente debido al cambio de temperatura durante el eclipse, y las imágenes obtenidas con él no mostraron la calidad esperada.

Tras varios meses de análisis de las placas fotográficas (dos conjuntos de placas tomadas en Brasil con dos instrumentos diferentes, más un tercer conjunto de la Isla de Príncipe) los resultados fueron presentados por Dyson ante la Royal Astronomical Society el 6 de noviembre de 1919.

De los tres valores obtenidos, dos eran totalmente compatibles con la relatividad general, mientras que el tercero, el obtenido con el instrumento ligeramente desenfocado de Brasil, se aproximaba más a la predicción newtoniana. Debido a la poca calidad de estas últimas fotografías, este resultado discordante fue desestimado.

Revolución en la ciencia

Al día siguiente en el Times de Londres se podía leer: “Revolución en la Ciencia. Nueva teoría del Universo. Las ideas de Newton derrocadas”. La teoría general de la relatividad había sido comprobada y Einstein empezaba a convertirse en el científico más popular de la historia.

Pero no todo el mundo aceptó estos resultados sin poner objeciones. Eddington había sido el introductor de la teoría general de la relatividad en Gran Bretaña y era uno de sus máximos defensores, hasta el punto de no tener ninguna duda sobre su validez. Se le llegó a acusar de manipular los datos, rechazando aquellos discordantes para que los resultados fueran los deseados.

Al fin y al cabo, parte de las placas fotográficas no ofrecían una buena calidad, bien por el desenfoque del instrumento, bien por las nubes presentes durante el eclipse. Ello provocaba que el error de las medidas fuese grande y ofrecía un cierto margen a la elección del material válido para el análisis.

La polémica se prolongó durante años, pero poco a poco la comunidad científica fue aceptando la nueva teoría. El valor de la deflexión de la luz ha sido determinado posteriormente con otros métodos, como la observación de radioestrellas, y su valor coincide plenamente con el predicho por Einstein. La honestidad de Eddington ha quedado también fuera de toda duda, gracias a un re-análisis de los datos de 1919 efectuados con posterioridad y que arroja resultados similares.

Alemanes y británicos juntos

Eddington siempre valoró que la relatividad, una teoría de un físico alemán, hubiese sido validada por un equipo británico, resaltando la importancia de la colaboración internacional en la ciencia en un momento en que Europa acababa de dejar atrás el desastre del Primera Guerra Mundial.

Solo queda añadir que hasta fecha de hoy la teoría general de la relatividad ha superado con éxito todas las pruebas experimentales a las que ha sido sometida, incluyendo la predicción de las ondas gravitatorias recientemente detectadas.

Sección en colaboración con el Parc Astronòmic Montsec - Centre d'Observació de l'Univers i l'Institut de Ciències del Cosmos de la Universitat de Barcelona (ICC-UB-IEEC).