Acerca de los Eclipses y la Relatividad: una historia curiosa

Si ha tenido la oportunidad de presenciar un eclipse, ya sea solar o lunar, seguramente le habrá sorprendido el cambio de apariencia de los objetos más  notables del cielo. Normalmente este tipo de eventos nunca pasa desapercibido, pues la prensa y todos los medios de comunicación se refieren a ellos en cuanto se acerca uno. Por ejemplo, en el siglo II A.C. Hiparco de Nicea, al comparar las posiciones de las estrellas visibles en el momento de obscuridad con las reportadas por los antiguos Caldeos dos mil años antes, notó que había una diferencia importante, dando lugar al descubrimiento de que la orientación del eje de rotación de la Tierra no es fija, sino que cambia con el tiempo, fenómeno que se conoce como la precesión de los equinoccios.

Otra gran oportunidad de contribuir de manera importante fue el 29 de mayo de 1919, pues gracias al registro de estrellas durante el eclipse solar, esta vez se trató de verificar las predicciones basadas en una nueva teoría sobre la gravedad, propuesta por Albert Einstein en 1905. Cabe mencionar que en esa época, la primera guerra mundial acababa de terminar y había muchos resentimientos nacionalistas sobre la ciencia, y dado que la propuesta había sido hecha por un alemán y que las expediciones para corroborarla fueran principalmente europeas, era un signo de concordia importante. Aquí me referiré al artículo original en el que se basó la confirmación observacional de dicho fenómeno: Dyson, F. W.; Eddington, A. S.; Davidson, C., “A Determination of the Deflection of Light by the Sun’s Gravitational Field, from Observations Made at the Total Eclipse of May 29, 1919” Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences 220 pp 571-581, 1920. (Determinación de la deflexión de la luz por el campo gravitacional del Sol, basado en observaciones realizadas durante el eclipse total del 29 de mayo de 1919).

Comenzaré comentando que esta expedición fue integrada por tres magníficos y, al menos dos de ellos, casi olvidados astrónomos, cada uno con particulares capacidades que se complementaron para llevar a pleno éxito la misión encomendada. Como se acostumbra en la literatura científica, los nombres de los autores reflejan en alguna medida la participación, jerarquía o grado de contribución al trabajo publicado, en ese sentido quisiera hacer notar que el autor al que se le hace referencia de manera tradicional a este hecho es Sir Arthur Stanley Eddington, como podemos notar, no es el primer autor, siendo este el real astrónomo de ese tiempo Sir Frank Watson Dyson del que me permitiré hacer una breve reseña.

Frank W. Dyson nació en Ashby, Inglaterra. Desde temprana edad mostró una particular habilidad para resolver y afrontar problemas matemáticos, lo que le permitió recibir becas y reconocimientos del área, hasta su ingreso en el afamado Trinity College. Posteriormente obtuvo la beca Isaac Newton por sus trabajos en teoría de potencial, recibiendo la sugerencia de que “tratara de aplicar, en la medida de lo posible, los métodos desarrollados a la astronomía”, lo que lo indujo a abordar el problema de anillos con sección altamente elíptica y posteriormente aplicarlo a los anillos de Saturno. En 1894, su brillante carrera como matemático terminó, pues el astrónomo real W.H.M. Chistie lo nombró asistente en jefe del Observatorio de Greenwich. Ahí surgió su capacidad de impulsar y dirigir trabajos en colaboración, estableciendo toda una época en el Observatorio. Un ejemplo de esto fue la participación en el proyecto internacional Cart du Ciel, del que México también fue parte, que consistió en registrar fotográficamente la esfera celeste. Durante el, Dyson se involucró en la medición de las posiciones estelares en placas fotográficas con precisión, desarrollando un método conocido como el “de las tres constantes”, que se adoptó mundialmente para dicho fin. Otro de sus intereses fue la observación de eclipses de Sol, particularmente estudiando la corona solar. Se le llegó a conocer como el astrónomo con suerte, pues en las seis ocasiones en las que dirigió expediciones con este fin, sí había una parte de cielo despejada, en ella se encontraba el equipo de Dyson. En 1917, propuso que el siguiente eclipse, el mencionado del 29 de mayo de 1919, sería particularmente propicio para probar la predicción de Einstein, pues la trayectoria del Sol incluiría un cúmulo de estrellas brillantes conocido como la Hiadas y al menos en dos de ellas, el desplazamiento esperado sería de un segundo de arco, cantidad que podrían medir con suficiente precisión. Con este fin, organizó dos equipos; él y su joven colaborador Charles Rundle Davidson que irían a una región del norte de Brasil conocida como Sobral y otro, integrado por Arthur Eddington y Edwin Cottingham que se dirigirían a la Isla Príncipe, una posesión portuguesa en la costa de África Occidental. Infortunadamente, como se puede notar del artículo, Edwin Cottingham de origen zapatero y posteriormente fabricante de relojes, si bien asistió a Eddingthon encargándose de una parte de los cálculos y el mecanismo de relojería sobre el que estaba montada la cámara, no aparece como autor en el reporte de los resultados. Cottingham construyó posteriormente el reloj patrón del Observatorio de Greenwich, con la variación diaria garantizada menor a una centésima de segundo.

Regresando a la expedición de Dyson y Davidson, aunque el día del eclipse amaneció más nublado que los anteriores, antes de la totalidad se abrió un hueco entre las nubes que les permitió obtener una serie de placas que al final, serían lo suficientemente nítidas para medir la deflexión predicha por Einstein, en contraste del equipo ubicado en la Isla Príncipe, en donde el cielo se cubrió de nubes, aunque se logró obtener la imagen de algunas estrellas.

De acuerdo al orden de aparición en el artículo, Sir Arthur Stanley Eddington fue uno de los astrónomos ingleses más notables del siglo XX, contribuyendo en diversos campos de la astrofísica. Desde el movimiento propio de las estrellas, su estructura interna y el papel de la presión de radiación en la estabilidad de las mismas. En 1918 preparó para la Physical Society of London el conocido Reporte relacionado con la teoría relativa de la Gravitación que posteriormente se convirtió en uno de los libros más populares en el tema “Space, Time and Gravitation”, escrito para el público general en el que Eddington pone especial énfasis en los conceptos involucrados en la teoría, las consecuencias y algunas especulaciones. Se tienen documentadas una gran cantidad de comunicaciones entre él y Einstein, siendo uno de los más fervientes promotores de dicha teoría, lo que originó algunas suspicacias sobre los resultados de la medida de la deflexión de la luz. Sin embargo, Dyson, que era más escéptico, fue el que comentó en la reunión conjunta de la Royal Society y la Royal Astronomical Society en noviembre de 1919 que: “Después de un estudio cuidadoso de las placas que se obtuvieron, puedo afirmar, sin duda, que los resultados confirman la predicción de Einstein. El resultado de la deflexión de la luz se da de acuerdo con la teoría de gravitación de Einstein”.

El último autor de este artículo trascendental es Charles Rundle Davidson, que para la época de la expedición era un miembro junior del elenco del Observatorio Real. A pesar de su corta edad ya había creado una reputación de muy hábil y cuidadoso constructor y operador de instrumentación astronómica, reconociéndosele sus capacidades, en particular por Dyson, haciéndolo responsable de la observación de los subsecuentes siete eclipses.

Si bien el artículo es extenso y muy detallado, es posible vislumbrar las historias de los participantes y algunas de las circunstancias que envolvían tan importante empresa. Es una gran fortuna que de manera casi mágica, se hayan reunido los talentos de estas personas excepcionales y los resultados a los que llegaron hayan contribuido de manera tan importante a establecer nuestra visión actual.

 

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