Por qué el eclipse podría demostrar que Einstein tenía razón

EL SALTO, México.- Tres horas antes del eclipse total de sol, en el cielo había apenas un par de plumas de nube. “Parece que vamos bien”, dijo Toby Dittrich, profesor de física de la Universidad de la Comunidad de Portland.

Pero Dittrich no estaba en México para sacar fotos del sol detrás de la luna, aunque eso sea suficiente para los millones que se congregaron desde México hasta Cánada para ver el fenómeno. Por el contrario, el objetivo del físico era usar el fenómeno celeste para entender el universo como nunca antes se había intentado.

El plan del docente y su grupo de estudiantes era realizar uno de los experimentos astronómicos más famosos de la historia: el que dejó demostrada la teoría general de la relatividad de Albert Einstein. Aquel experimento mostró que la enorme masa de nuestro sol hace que se curve la luz de las estrellas que lo rodean, demostrando que el espacio-tiempo debe ser curvo y no plano, como había predicho Isaac Newton. Sin embargo, desde que se llevó por primera vez a cabo, con instrumentos rudimentarios, en 1919, los científicos posteriores solo realizaron unas pocas de pruebas informales de seguimiento.

Dittrich no estaba conforme. “Nadie descree realmente de la teoría de Einstein, porque también están los cálculos teóricos”, dijo Dittrich. “Pero en realidad, nadie lo ha demostrado satisfactoriamente.”

Entonces, en lugar de dirigirse a destinos muy solicitados para observar eclipses, como Mazatlán o Austin, Dittrich y un grupo de colegas profesores de física, astrónomos aficionados y estudiantes universitarios viajaron más de 1000 kilómetros, hasta las afueras de El Salto, un pequeño pueblo montañoso del estado de Durango, en el centro-norte de México.

Esta región remota está en el centro del cono de sombra del eclipse, proporcionando 4 minutos y 30 segundos de “totalidad”, el tiempo máximo de eclipse total que tendrá este fenómeno. Y la experiencia también podría arrojar datos sin precedentes que verificarían sin lugar a dudas el modelo matemático aplicado por Einstein.

105 años antes de este eclipse

El derrotero que condujo al experimento de Dittrich en 2024 comenzó hace más de un siglo. Einstein tenía 36 años, aún no había alcanzado el estrellato, y en 1915 publicó una idea radicalmente nueva sobre el funcionamiento de la gravedad.

Antes, Newton había propuesto que la gravedad se producía en un espacio plano y uniforme. Pero en el universo de Einstein, el espacio y el tiempo —indisolublemente unidos— están curvados, y la materia los empuja, tira de ellos, los estira y los deforma.

“Si nos acercamos mucho a un objeto de una masa descomunal, todo se pone muy raro”, señaló Daniel Borrero Echeverry, profesor de física en la Universidad Willamette en Salem, Oregón, que también viajó a El Salto.

Einstein probó su teoría con cálculos matemáticos, pero sugirió que una forma de medirla en el mundo real sería registrar la posición de las estrellas que circundan al sol durante el día y compararla con la posición cuando el sol está ausente. Sin embargo, es difícil obtener imágenes de las estrellas durante el día, porque la luz del sol las tapa, salvo que… un eclipse total bloquee la superficie del sol, lo que permite ver en detalle lo que ocurre a su alrededor.

La teoría de la relatividad general de Einstein planteaba que la enorme masa del sol debía desviar la luz de las estrellas circundantes aproximadamente el doble de lo predicho por la teoría de Newton: un cambio demasiado pequeño para detectarlo con el ojo humano pero potencialmente visible con telescopios de aquel momento.

Ahí entran en escena los astrónomos británicos sir Arthur Eddington y Frank Dyson, que en 1919 llevaron sus instrumentos desde Gran Bretaña hasta el norte de Brasil y de África Occidental para medir la luz de las estrellas durante un eclipse solar total. Y captaron un total de 14 estrellas que mostraban la desviación de la luz predicha por Einstein, aunque con gran margen de error.

No obstante, anunciaron que Einstein tenía razón, lanzando al físico al estrellato de celebridad convencional que conocemos hoy. “TRIUNFA LA TEORÍA DE EINSTEIN”, escribió The New York Times en su portada.

Para este eclipse, Dittrich, Borrero Echeverry y un puñado de estudiantes y profesores investigadores se prepararon para repetir el experimento de Eddington de 1919, pero con un grado de detalle incomparable, con mejores telescopios terrestres y miles de imágenes del cielo. Su objetivo específico es medir las estrellas extremadamente cercanas al borde del sol, esa “zona prohibida” donde su luz es arrasada por el brillo del astro rey.

7 años para el eclipse

Pero no es un experimento fácil. De hecho, a lo largo de los años intentaron recrearlo varios equipos de investigación, pero fracasaron, o produjeron márgenes de error demasiado grandes, o no capturaron suficientes datos.

Dittrich y su colega físico Richard Berry lo intentaron en agosto de 2017, pero no es algo de lo que Dittrich precisamente se jacte. El conjunto de datos obtenido fue bueno, pero no así la calibración de sus telescopios, y terminaron con márgenes de error del 50%, más que el experimento original de Eddington. Y en diciembre de 2020 volvió a intentarlo durante un eclipse solar total en Chile, pero la lluvia y las nubes complicaron las cosas.

Las misiones satelitales y los radiotelescopios han realizado mediciones extremadamente precisas de la desviación de la luz de las estrellas durante las últimas décadas, pero ninguno de estos costosos proyectos tomó imágenes de estrellas en la codiciada “zona prohibida” a la que apuntaba Dittrich.

El “experimento de Eddington” más prometedor hasta la fecha fue realizado por el físico y astrónomo aficionado Don Bruns, quien durante el eclipse de 2017 logró capturar 40 estrellas de la zona prohibida.

Equipado con 13 telescopios con cámaras de alta resolución desplegados en México y Texas, el equipo de Dittrich podría recopilar millones de puntos de datos que ofrecerían la imagen más nítida que se tenga de esa área tan esquiva: esperan obtener imágenes de 200.000 estrellas.

5 días para el eclipse

Llegados a destino, un exclusivo complejo vecinal a unos 20 minutos de El Salto, el equipo de Dittrich descargó sus bártulos.

Tardaron cinco días completos en prepararse para los 4 minutos y 30 segundos de “totalidad total”, sin contar los meses o años de preparación previa.

Luego llegó el momento de los ajustes finales antes del gran espectáculo. Los telescopios que debían apuntar automáticamente a la Estrella Polar se movieron para apuntar hacia la Tierra: error del instrumento. Alguien se chocó con un telescopio y hubo que recalibrarlo: error humano. Si el eclipse quedaba tapado por las nubes, ya el error sería de la Tierra…

Dieciséis horas antes del eclipse, los cinco telescopios detectaban la desviación de la luz de las estrellas con una precisión de 0,05 segundos de arco, un resultado prometedor que apunta a que este sea el experimento de Eddington más preciso jamás realizado.

En breve sabremos si realmente funcionó.

(Traducción de Jaime Arrambide)