MEMORIA

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El eclipse que confirmó a Einstein

El Observatorio Nacional restaura 61 placas fotográficas del eclipse de Sol de 1919 en Sobral, que comprobó los supuestos de la teoría de la relatividad general

RODRIGO DE OLIVEIRA ANDRADE | ED. 240 | FEBRERO 2016

 

El astrónomo Teófilo H. Lee, miembro del equipo brasileño en Sobral, realizando observaciones espectroscópicas de la corona solar

El astrónomo Teófilo H. Lee, miembro del equipo brasileño en Sobral, realizando observaciones espectroscópicas de la corona solar

El 29 de mayo de 1919 amaneció nublado en Sobral, localidad del estado de Ceará. Sin embargo, poco a poco, las nubes se disiparon y se abrió un claro entre ellas. El movimiento de gente y aparatos era intenso alrededor del Jockey Club de la ciudad, donde astrónomos provenientes de Río de Janeiro y de Londres se aprestaban a observar y registrar un fenómeno que, durante algunos minutos, transformaría el día en noche. Poco antes de las nueve de la mañana, el disco de la Luna comenzó a superponerse al del Sol, cubriéndolo por completo unos minutos después. El eclipse total de Sol en Sobral fue histórico para la ciencia, porque colaboró para comprobar experimentalmente un supuesto científico previsto en la teoría de la relatividad general, que había sido publicada cuatro años antes por el físico alemán Albert Einstein (1879-1955): la materia y la energía distorsionan la geometría espaciotemporal, pudiendo también desviar la trayectoria de la luz que viaja por la misma.

Científicos de las expediciones provenientes de Río de Janeiro (parados) y de Londres (sentados)...

Científicos de las expediciones provenientes de Río de Janeiro (parados) y de Londres (sentados)…

Para registrar el eclipse y comprobar si el campo gravitatorio del Sol distorsionaba la luz de las estrellas, los astrónomos de las expediciones brasileña e inglesa emplearon placas fotográficas de vidrio, ahora rescatadas y restauradas por científicos del Observatorio Nacional (ON), en Río de Janeiro. Se hallaron 900 de ellas guardadas en cajas en la biblioteca, de las cuales 61 registran el fenómeno y los momentos previos en la apacible ciudad cearense. Dichas placas, cuyas dimensiones son de 24 centímetros (cm) por 18 cm y de 9 cm por 12 cm, están cubiertas por una emulsión con sales de plata sensibles a la luz. Se las halló en un área de obras raras de la biblioteca del ON y aún no habían sido examinadas con minuciosidad. La mayoría se encontraban en buen estado de conservación y muestran nítidamente la imagen de la Luna cubriendo al Sol y el telescopio refractor astrográfico que se utilizó para observar el eclipse. El astrónomo Henrique Charles Morize, por ese entonces director del Observatorio Nacional, había solicitado, por medio de un artículo publicado días antes en un periódico local, que la gente acompañara el fenómeno en silencio, sin lanzar fuegos de artificio, para no perjudicar la observación del eclipse y la calidad de las fotografías.

...para observar y registrar el eclipse total de Sol (arriba) de 1919 en Sobral

…para observar y registrar el eclipse total de Sol (arriba) de 1919 en Sobral

Morize fue quien coordinó los trabajos de la expedición inglesa y comandó al equipo brasileño en Sobral. Uno de los objetivos de la misión consistía en efectuar observaciones espectroscópicas de la corona solar. Durante el fenómeno, se tomaron varias placas fotográficas sucesivamente, a partir de cámaras acopladas a telescopios, que registraron la posición de las estrellas cercanas al disco solar. El eclipse duró exactamente 5 minutos y 13 segundos. “El análisis de las imágenes que se registraron en las placas sirvió de ayuda, más tarde, para esclarecer con mayor exactitud las leyes físicas que rigen el desplazamiento de los cuerpos celestes”, dice el astrónomo Carlos Veiga, investigador de la Coordinación de Astronomía y Astrofísica, y jefe de la División de Actividades Educativas del ON. Durante un mes, el astrónomo y otros bibliotecarios se abocaron a la recuperación de las placas fotográficas de vidrio, donde se registraron las imágenes del eclipse. Un trabajo lento, según él, debido a la fragilidad de las placas, algunas de ellas con sus puntas quebradas. Ahora, las mismas están guardadas en cajas especiales y embaladas en un papel adecuado para este tipo de material, a resguardo de reacciones químicas que puedan dañarlas”, explica. Junto a su equipo, Veiga se propone digitalizar el material y ponerlo a disposición para su consulta en el sitio web del Observatorio Nacional.

El astrónomo Henrique Charles Morize, por ese entonces director del Observatorio Nacional y jefe del equipo brasileño en Sobral

El astrónomo Henrique Charles Morize, por ese entonces director del Observatorio Nacional y jefe del equipo brasileño en Sobral

El eclipse de 1919 fue observado simultáneamente en la isla de Príncipe, en África Occidental, por otro equipo de astrónomos ingleses. Sin embargo, el mal tiempo perjudicó la calidad de las imágenes. En algunas placas, las estrellas aparecían en forma más clara, en tanto que en otras quedaban ocultas por el cielo encapotado. En Sobral, en una zona a la cual se consideraba una de las mejores para la observación del fenómeno, el cielo estaba limpio durante el eclipse y las placas registraron 12 estrellas, que más tarde se utilizaron como referencia para medir el ángulo de desvío de la trayectoria de sus haces lumínicos. Ese efecto, al que se denomina deflexión de la luz, había sido previsto por la teoría de la relatividad general de Einstein: un haz de luz proveniente de una estrella vería curvada su trayectoria, o desviada, al atravesar regiones con un campo gravitatorio muy fuerte. Según los astrónomos, ese desvío en la trayectoria de la luz haría que las estrellas observadas fuesen vistas en una posición aparentemente diferente a la de su ubicación real: su luz, al pasar por las inmediaciones del Sol, sería desviada 1,75 segundos de arco, según la teoría de Einstein.

El telescopio refractor astrográfico que se empleó para registrar la imagen del eclipse total de Sol sobre las placas fotográficas

El telescopio refractor astrográfico que se empleó para registrar la imagen del eclipse total de Sol sobre las placas fotográficas

En Sobral, los astrónomos pretendían medir un pequeño ángulo formado por esas dos posiciones. Se trataba de una oportunidad única, puesto que el eclipse permitiría, durante algunos pocos minutos, fotografiar las estrellas más cercanas al disco solar en el fondo del cielo, a una distancia de 150 años luz de la Tierra (cada año luz equivale a unos 9,5 billones de kilómetros). Una de las estrellas que se estudiaron, denominada Hip 20712, era una candidata importante para confirmar las previsiones del físico alemán. La medición del ángulo de desvío de la trayectoria de la luz no fue una tarea sencilla. Las imágenes de muchas estrellas se hallaban inmersas en un halo difuso provocado por la luz del Sol o cubiertas por el disco lunar, al tiempo que la turbulencia atmosférica minaba en parte la calidad de las fotografías. El equipo inglés permaneció en Sobral hasta julio de aquel año, para tomar fotografías del mismo campo estelar por la noche, sin la influencia gravitatoria del Sol. La idea era comparar en las dos imágenes, las posiciones de las estrellas más cercanas a la corona solar.

Imagen del disco lunar sobre el del Sol, registrada en una de las placas fotográficas

Imagen del disco lunar sobre el del Sol, registrada en una de las placas fotográficas

La confirmación de las ideas de Einstein llegó meses después. Los astrónomos reunidos en la Royal Astronomical Society, en Londres, el día 6 de noviembre de 1919, tras evaluar los resultados que habían obtenido a partir del análisis de las placas fotográficas tomadas en Sobral y en la isla de Príncipe, arribaron a la conclusión de que la teoría de la relatividad general estaba correcta. El resultado final de las observaciones efectuadas en la isla de Príncipe presentaba un desvío promedio de 1,6 segundos de arco, mientras que las de Sobral informaban un desvío de 1,9 segundos de arco, casi dos veces el valor estimado en la teoría gravitatoria del físico inglés Isaac Newton (1643-1727), que había sido formulada y presentada dos siglos y medio antes. Al considerar los márgenes de error, Einstein estaba en lo cierto. “Así las cosas, la teoría de la gravedad universal de Newton pasó a ser un caso particular de la relatividad general de Einstein”, explica Veiga.

“Se podría considerar a las placas fotográficas producidas en Sobral y en la isla de Príncipe como un hito fundamental en la historia de la ciencia del siglo XX, cuando a las ideas postuladas en la teoría de la relatividad aún se las tomaba con desconfianza”, dice el físico e historiador de la ciencia José Luiz Goldfarb, del Centro Simão Mathias de la Pontificia Universidad Católica de São Paulo (PUC-SP). “Tal desafío a las ideas de la mecánica clásica, desarrolladas a partir de Newton, enfrentaba una enérgica oposición, toda vez que las proposiciones de Einstein y de otros científicos llevaban a que nuestra comprensión del mundo fuera completamente rediseñada”. Para él, la preservación de las placas fotográficas significa mantener viva la memoria de las transformaciones que se produjeron en la ciencia al comienzo del siglo XX, y que aún influyen en el modo en que percibimos el mundo actual.


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