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La teoría de la Relatividad General es una teoría conceptualmente sencilla y elegante, además de ser altamente exitosa. Desde su publicación a finales de 1915, por el físico alemán Albert Einstein, modificó completamente nuestra percepción de la gravedad, el espacio y el tiempo. También predijo la existencia de objetos astronómicos tan exóticos como las estrellas de neutrones y los agujeros negros.

En 1905, cuando Albert Einstein publicó su teoría de la Relatividad Especial, sabía que la gravitación de Newton debía ser modificada ya que nada puede viajar más rápido que la velocidad de la luz. En la década siguiente, Einstein se dedicó a escribir una teoría más general tomando en consideración el Principio de Equivalencia, que dice que todos los cuerpos caen con la misma aceleración en un campo gravitacional, y el Principio de Mach, donde se establece que el movimiento y la masa de cada cuerpo es determinada por los otros cuerpos del Universo y por su distribución. Einstein concluyó que la gravedad debía identificarse como la geometría del espacio-tiempo y que la geometría debía ser modificada por la distribución de materia y energía. Un objeto muy masivo produce una distorsión en la geometría del espacio-tiempo, donde esta distorsión controla y altera el movimiento de los cuerpos. De esta manera un objeto celeste como el Sol, debe desviar la luz proveniente de estrellas próximas a él. 

Básicamente, la teoría de la Relatividad General prevé que a medida que la luz de una estrella pasa por un campo gravitacional fuerte, esta luz se curva en vez de seguir una trayectoria recta como se esperaría. Sin embargo, la deflexión de un rayo luminoso proveniente de una estrella ya había sido prevista un siglo antes con base en la teoría de gravitación de Newton, pero los resultados obtenidos por el físico alemán en 1911 predecían el doble de la cantidad calculada usando la mecánica newtoniana. Para probar esta predicción, Einstein le propuso a un grupo de astrónomos que la deflexión podría ser medida durante un eclipse total de Sol, usando fotografías de campos de estrellas cuya luz pasa muy cerca del Sol, para luego compararlas con fotos de las mismas estrellas cuando el astro ya no estuviera enfrente de ellas. 

La primera tentativa para confirmar la predicción se llevó a cabo en 1911 por el astrónomo alemán Erwin Freundlich, quien intentó fotografiar el cielo durante un eclipse total de Sol desde el Observatorio Lick en USA. En 1912, investigadores del Observatorio Nacional de Argentina liderados por Charles Perrine, intentaron fotografiar el cielo desde lo alto de la Sierra da Mantiqueira, al sur del estado brasileño de Minas Gerais. Sin embargo, el mal tiempo no permitió que se tomara ninguna fotografía. Posteriormente, en el año de 1912, Erwin Freundlich emprendió un viaje a la península de Crimea en Rusia, donde tomaría fotos del cielo durante el eclipse total de Sol de 2 minutos, pero 20 días antes del eclipse Alemania le declaró la guerra a Rusia; él fue preso y su equipo de observación confiscado. 

Las observaciones que llevaron a la confirmación de la teoría de la Relatividad General fueron hechas el 29 de Mayo de 1919. Ningún eclipse total de Sol tuvo tanta trascendencia en la historia de la ciencia como el ocurrido ese día. El evento astronómico que tuvo una duración de 5 minutos y 13 segundos fue escogido ya que el Sol estaba en el campo de las Híades, el grupo de estrellas más próximo a la Tierra, por lo tanto habría un número extraordinario de estrellas brillando cerca del astro durante el eclipse. Pero el evento solo sería visible en un pequeño pedazo del planeta: entre la región nordeste de Brasil, un pedazo del Atlántico y una parte de África. De esta manera se organizó una expedición, la cual estaba conformada por dos grupos de astrónomos. El primer grupo, liderado por el astrónomo inglés Arthur Eddington, viajó a la isla de Príncipe cerca de la costa de África. El otro grupo, liderado por Andrew Crommelin y Charles Davidson viajó a Sobral, una ciudad en el norte de Brasil. 

En la isla de Príncipe llovió durante toda la mañana y justo antes de la hora del eclipse, las nubes dieron tregua y el grupo pudo fotografiar el cielo. En algunas fotografías, el campo de estrellas no era visible o era poco distinguible. Mientras tanto en Sobral, el cielo también amaneció nublado, pero con el pasar de las horas las nubes se fueron dispersando y a la hora del eclipse fue posible ver claramente la Luna pasando enfrente del Sol, permitiendo a los astrónomos tomar fotos maravillosas de 12 estrellas en el fondo del cielo próximo al Sol. El equipo de astrónomos extranjeros contó con la ayuda de un grupo de astrónomos brasileños que se encargó de fotografiar la corona solar durante el eclipse, capturando una enorme protuberancia solar. Los astrónomos extranjeros fotografiaron nuevamente el campo de estrellas en julio del mismo año, en una noche sin la influencia del campo gravitacional del Sol. El objetivo era comparar las fotos del campo estelar y medir el pequeño ángulo formado por las dos posiciones de las estrellas, comprobando de esta manera que el campo gravitacional desvía o curva la trayectoria de la luz proveniente de una estrella.   

Luego de varios meses de análisis de las placas fotográficas, tanto de la isla de Príncipe como las de Sobral, se concluyó que la teoría de la Relatividad General estaba correcta. Las fotografías de la isla de Príncipe mostraban un desvío de 1.6 segundo de arco, mientras que las de Sobral, evidenciaban un desvío de 1.9 segundos de arco, casi dos veces el valor estimado por teoría gravitacional de Newton. El anuncio fue hecho el día 6 de Noviembre de 1919 en una reunión de astrónomos en la Royal Astronomical Society en Londres. Al día siguiente, la noticia se encontraba en los periódicos de todo el mundo. A partir de ese momento, Albert Einstein se consagró como el físico más conocido del siglo XX: Su teoría estaba en lo cierto, la materia modifica la geometría del espacio-tiempo y así el mundo ya no sería el mismo.

Archivo del Observatorio Nacional de Brasil

Miembros del equipo de Sobral en el Observatorio Nacional

Placas fotográficas producidas por el equipo brasileño para observaciones espectroscópicas de la corona solar.  Observatorio Nacional

¿Quieres saber más?

When light bent

R. de Oliveira Andrade (2016), “O Eclipse que confirmou Einstein“, Pesquisa Fapesp, 240: 90-93.

Klebis, D. (2019), “O eclipse observado no Brasil que comprovou a Teoria da Relatividade Geral“, Jornal da Ciência, 784: 3-5.

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Hailleen Contributor
Colaboradora en La BioZona

Me llamo Hailleen y soy la Física del grupo. Nací en Mérida – Venezuela  y me formé en la Facultad de Ciencias de la Universidad de Los Andes. Soy la segunda Física en mi familia, mi hermana mayor también lo es. Desde que era niña me han gustado mucho las matemáticas, el espacio, los animales (principalmente los perritos y los gatitos) y leer. En mi trabajo de grado de la Licenciatura estudié la Corona Solar y el campo magnético del Sol. ¿Sabían que el Sol tiene plumas?. 

Desde hace un par de años vivo en Brasil, donde hice una Maestría en Física Teórica y ahora estoy culminando mi Doctorado, también en Física Teórica. Mi trabajo de investigación está orientado en estudiar estrellas de Neutrones, las cuales son estrellas súper masivas que se forman luego de la explosión de una supernova, presentan campos magnéticos muy intensos y son difíciles de detectar. En mi tiempo libre me dedico a hacer postres, a leer y a jugar con mis gatos.

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