Han pasado 100 años desde que un eclipse solar de 1919 (el 29 de mayo de aquel año) permitiese comprobar que la teoría de la relatividad de Einstein estaba en lo cierto. No solo fue uno de los eclipses más largos del siglo pasado. Fue importante en muchos más sentidos…

El eclipse solar del 29 de mayo de 1919 y su importancia

Si nos ceñimos únicamente al fenómeno, el eclipse solar que se produjo el 29 de mayo de 1919 no habría sido particularmente destacable. Es cierto que fue uno de los más largos del siglo XX, al durar 6 minutos y 51 segundos. De hecho, no había uno tan largo desde el 27 de mayo de 1416. Aunque fue superado en dos ocasiones en ese mismo siglo. Primero el 8 de junio de 1937, con un eclipse solar que duró 7 minutos 1 segundo. El más largo desde el que tuvo lugar el 1 de julio del año 1098. Después, volvió a ser superado apenas dos décadas más tarde.

Eclipse solar de 1919: 100 años de la victoria de Einstein
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Albert Einstein. Crédito: Orren Jack Turner

El eclipse solar del 20 de junio de 1955 tuvo una duración de 7 minutos 8 segundos. Una duración que no será superada hasta el eclipse solar del 16 de julio de 2186, que tendrá una duración de 7 minutos 29 segundos. Así que, sin duda, fue un eclipse solar meritorio. Pero lo que hizo que pasase a la historia fue las circunstancias que lo rodearon. El eclipse del 29 de mayo de 1919 permitió poner a prueba la teoría de la relatividad de Einstein por primera vez. Fue posible gracias a un experimento llevado a cabo por el astrónomo británico Sir Arthur Eddington.

En 1919, las leyes de la gravedad de Newton seguían siendo uno de los pilares de la ciencia de la época. Era capaz de dar mediciones muy precisas a muchas observaciones. Sin embargo, Albert Einstein entendió que no era perfecta. El caso más famoso, probablemente, es el de Vulcano, un supuesto planeta, entre Mercurio y el Sol, que sería el responsable de que la precesión orbital del planeta más cercano a nuestra estrella no encajase con la teoría de Newton. La precesió orbital es la rotación que describe el eje de una órbita a lo largo del tiempo.

El espacio-tiempo como un conjunto

Esa rotación de la órbita no encajaba con la teoría de Newton y, en ese marco de explicaciones, solo podía deberse a la influencia de un objeto adicional. Tenía que haber algo más, otro planeta, todavía no descubierto, que estaba afectando a la órbita de Mercurio. Einstein, sin embargo, no compartía esa misma visión. La teoría de la relatividad le había permitido explicar que el espacio y el tiempo parte de un mismo conjunto. Nuestro universo está formado por tres dimensiones físicas (arriba-abajo, izquierda-derecha, delante-detrás) y una temporal.

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Sir Arthur Eddington. Crédito: George Grantham Bain Collection, Library of Congress Prints and Photographs Division Washington, D.C.

En presencia de masa, el espacio-tiempo se curva a su alrededor. Cuanta más masa haya, más pronunciada será esa curvatura. Así, un planeta curva el espacio-tiempo a su alrededor (esto es aplicable también, por supuesto, a la Tierra). Una estrella lo curva más, y un agujero negro lo curva muchísimo más. La precesión orbital de Mercurio podía explicarse sencillamente dentro de la relatividad. Está tan cerca del Sol que su órbita lo lleva a esa región más curvada, por culpa de nuestra estrella, del espacio-tiempo.

No era la única discrepancia que observó Einstein. La relatividad explicaba que, por tanto, podemos imaginar la gravedad como la curvatura del espacio-tiempo y no como la fuerza ejercida entre dos objetos (como describía Isaac Newton). Esto, a su vez, nos permite hacer otras predicciones. La luz no debería viajar por el espacio en una línea perfectamente recta. Cerca de la curvatura en el espacio-tiempo, provocada por un objeto masivo, su rumbo debería verse desviado. Eso sí, por una cantidad muy pequeña. Casi inapreciable.

Intentando medir un cambio mínimo

En el caso del Sol, la luz debería curvarse, al pasar por su borde, solo 1,75 segundos de arco. Es, aproximadamente, el ángulo que describrían un triángulo equilátero con una altura de 2,5 cm y 3 kilómetros de largo. La teoría de la gravedad de Newton también predecía que la luz debería curvarse por la gravedad, pero solo en la mitad de lo que predecía la relatividad. Pero era una diferencia tan pequeña que, en aquella época, se pensaba que podía ser imposible medirla con experimentos realizados desde la Tierra.

Las dos teorías, a pesar de partir de bases opuestas, funcionaban en prácticamente todos los escenarios. Era difícil saber cuál daba unos resultados más certeros. Así que, en 1917, el astrónomo Sir Frank Watson Dyson pensó en un experimento que podría resolver esta cuestión. El 29 de mayo de 1919 se produciría un eclipse que coincidiría con el paso del Sol por delante del cúmulo de las Híades. Uno de los más brillantes del firmamento. El astrónomo se dio cuenta de que su luz tendría que pasar por el campo gravitacional del Sol.

Así que, aprovechando la oscuridad del eclipse solar, debería ser posible medir, con precisión, el cambio de posición de las estrellas en el cielo por culpa del campo gravitacional de nuestra estrella. Sería un cambio mínimo pero detectable. Aunque Frank Watson Dyson propuso el experimento, fue Arthur Eddington el que lo lideró. Primero, en enero y febrero de 1919, midió la posición de las Híades. Después, ya en mayo de 1919, llegaría el momento de llevar a cabo el experimento. Para asegurar las mediciones, no participó él solo…

La observación del eclipse solar de 1919

Ya en mayo de 1919, Eddington viajó hasta la isla de Príncipe (en el golfo de Guinea, en la costa oeste de África) para medir las posiciones de las estrellas durante el eclipse, tal y como se verían a través de la lente gravitacional. Es el nombre que recibe el fenómeno de la distorsión de la luz provocada por la gravedad de un objeto muy masivo. Al mismo tiempo, Eddington envió un grupo de astrónomos a Sobral, en Brasil, como precaución por si las nubes impidiesen ver el eclipse desde Príncipe. Por suerte, los dos lugares tuvieron cielos claros.

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Imagen del eclipse solar del 29 de mayo de 1919. Crédito: F. W. Dyson, A. S. Eddington, y C. Davidson

Así que los astrónomos pudieron tomar diferentes imágenes durante los 6 minutos del eclipse solar total. Con los datos recopilados, hubo que esperar hasta noviembre de 1919 para que Eddington publicase sus resultados. Confirmó que la luz se curvaba tal y como indicaba la relatividad de Einstein. Sus estudios se publicaron el 6 de noviembre de 1919 y, al día siguiente, Albert Einstein se convirtió en toda una celebridad al convertirse en la portada de gran cantidad de periódicos de todo el mundo. Si bien es cierto que no era completamente desconocido.

Pero la curva que describe la luz alrededor de objetos masivos como el Sol no es una simple curiosidad. Ese efecto de lente gravitacional permite, entre otras cosas, ampliar la luz procedente de objetos aún más lejanos. Puede permitir, por ejemplo, observar galaxias muy lejanas que, de otro modo, no podrían ser visibles. Así que no solo es una herramienta para demostrar la relatividad de Einstein. También permite observar y entender el universo, pudiendo estudiar fenómenos como, por ejemplo, la expansión del universo y el papel de la materia oscura.

Referencias: Wired