El eclipse que le dio la razón a Einstein

Por Consuelo Doddoli, Ciencia UNAM-DGDC

Sin duda, uno de los científicos más reconocidos del siglo XX es Albert Einstein. A lo largo de su vida, este físico alemán hizo contribuciones importantes para la ciencia. En particular, en 1915 dio una conferencia en la Academia de las Ciencias prusianas donde presentó la “Teoría de la Relatividad General”.

Hasta entonces, la física había estado dominada por la de Isaac Newton y su ley de la gravedad universal, con la que durante más de dos siglos se explicó desde el movimiento de lo que está sobre la Tierra hasta el movimiento de los cuerpos en el Universo. Esta ley establece que cualesquiera dos cuerpos se atraen mutuamente.  Esto es: F = G (m1.m2)/r2

Lo que significa que la fuerza (F) entre los dos objetos depende de sus masas (m1 y m2). Cuanto mayores son las masas, mayor es la fuerza. Además, la fuerza es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre los dos objetos (r2), lo que significa que la fuerza se va haciendo menor a medida que los objetos se van separando.

La constante gravitacional (G) es siempre igual a 6,67 x 10-11 Nm2kg-2, y refleja la fuerza de la gravedad comparada con otras fuerzas como el magnetismo, explica la doctora Silvia Torres, investigadora del Instituto de Astronomía de la UNAM.

Pero la mente humana siempre busca nuevas explicaciones; entonces apareció en el escenario de la física Albert Einstein.

La teoría de la relatividad

Durante los primeros años del siglo XX, mientras las principales potencias europeas caminaban hacia la Primera Guerra Mundial, Einstein trabajaba sobre el comportamiento de la luz y su velocidad.

Llegó a la conclusión de que la luz viaja siempre a la misma velocidad de 300,000 km/seg. Además, en su Teoría General de la Relatividad afirma que tanto la gravedad como la aceleración tienen la misma causa y que esta es la capacidad de los objetos con mucha masa (como los planetas, las estrellas y los hoyos negros) para curvar una especie de tejido formado por el espacio y el tiempo.

Esto es como si imaginamos una enorme tela estirada horizontalmente en el aire. Si colocamos una canica en esta tela, se hundirá un poco, pero si colocamos lejos una pelota grande, la tela se curvará mucho más de tal forma que la canica se moverá hacia la pelota.

Para Einstein, esto es lo que sucede en el Universo. Nosotros o los objetos en la Tierra seríamos la canica que casi no curvan la tela, mientras que los planetas, las estrellas serían la pelota grande que causa una deformación importante en la tela y nos atrae hacia ella.

Así, Einstein asegura que la gravedad no es una fuerza, sino una consecuencia de la curvatura del espacio-tiempo, este es, sin lugar a duda, uno de los resultados más importantes de la física durante el siglo pasado, asegura la investigadora emérita.

Agrega que para que la teoría de Einstein fuera aceptada por toda la comunidad científica era necesario ponerla a prueba. Esto se logró cuatro años más tarde de la presentación de la Teoría de la Relatividad General, durante el eclipse total de Sol del 28 de mayo de 1919.

¿Por qué fue necesario un eclipse?

Según la Teoría de la Relatividad, la fuerza de gravedad es consecuencia de la curvatura del espacio-tiempo, por lo que un cuerpo de gran masa, como el Sol, distorsiona el espacio-tiempo a su alrededor. Incluso la luz de las estrellas, en su trayectoria hacia la Tierra, sufre una alteración cuando pasa cerca del Sol, esto provoca que la posición aparente de una estrella distante cambie ligeramente, de tal forma que parece que la estrella se encuentra en otro lugar.

Para probar lo anterior, se podría medir la posición aparente de las estrellas cuando el Sol pasa cerca de ellas y comparar con la posición cuando el Sol se encuentra lejos de ellas. Es decir, fotografiar las estrellas al medio día y en la noche.

Pero fotografiar las estrellas cerca del borde del Sol solamente es posible en el momento de un eclipse solar, ya que cuando la sombra de la Luna alcanza a la Tierra y oculta al Sol, la oscuridad permite a los astrónomos observar las estrellas y los planetas cercanos al borde solar y medir sus posiciones, explica la astrónoma.

El momento esperado

En 1917, los astrónomos ingleses Frank Watson Dyson, director del Observatorio Real de Greenwich y Arthur Stanley Eddington buscaban la forma de confirmar la teoría de Einstein.

Según los cálculos el 28 de mayo de 1919 habría un eclipse total de Sol que sería visible en Sudamérica y África. Además, el astro estaría cerca de un grupo de estrellas muy brillantes, por lo que ambos científicos decidieron aprovechar esta oportunidad que les brindaba la naturaleza para realizar su trabajo.

Para lograrlo, mandaron dos equipos de astrónomos a lugares distintos: uno a Sobral, en Brasil, y el segundo a la Isla de Príncipe, en la costa de África occidental.

Ambos equipos volvieron con las fotografías que se requerían y que compararon con fotografías nocturnas de la misma zona. El resultado lo alcanzaron después de meses de mediciones y cálculos matemáticos. Eddigton comprobó que la luz de las estrellas es desviada debido a la gravedad del Sol, dando así la razón a Einstein y a su Teoría de la Relatividad. Vale la pena aclarar que las desviaciones son muy leves, por lo que representó gran esfuerzo medirlas con precisión.

A partir de entonces, la teoría de Einstein se ha validado con diferentes experimentos una y otra vez. Así que, cuando puedas observar un eclipse total de Sol, si ves un punto de luz cerca de la corona, será una estrella, pero recuerda que no está exactamente donde la ves, asegura la astrónoma Silvia Torres.

¿Newton o Einstein?

El trabajo de los científicos es buscar explicaciones y predecir los fenómenos naturales de la manera más exacta posible.

Una teoría puede ser considerada válida durante décadas o siglos, pero finalmente los científicos pueden desarrollar nuevas teorías más precisas o que funcionen en una gama más amplia de situaciones, que expliquen fenómenos previamente inexplicados.

La teoría de Einstein ha sido probada en repetidos casos, además del experimento de la desviación de la luz al pasar cerca de cuerpos de gran masa, también explicó el corrimiento del perihelio de Mercurio y la detección de las ondas gravitacionales.

Asimismo, ha permitido el desarrollo de muchas tecnologías nuevas, por ejemplo, los televisores de rayos catódicos, los radares, el sistema de posicionamiento global (GPS), entre otros.

En tanto, la teoría de la gravedad de Newton se sigue utilizando para explicar las fuerzas de las mareas, los viajes espaciales, la colocación de satélites en el espacio, entre otras muchas cosas, concluye la doctora Torres.