De Halley a Einstein: la ciencia de los eclipses que iluminó la física moderna
- Los astrónomos han usado estos fenómenos para medir, verificar y, en algún caso, reescribir la física
- Permitieron estudiar aspectos del Sol que permanecen ocultos en condiciones normales
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A partir del siglo XVII algo cambió en el cielo, y los eclipses dejaron de ser un presagio relacionado con la superstición para convertirse en un instrumento científico. Los astrónomos empezaron a usarlos para medir, verificar y, en algún caso, reescribir la física. Durante esos breves minutos en los que la Luna ocultaba el Sol, se abrían oportunidades únicas para observar fenómenos invisibles el resto del tiempo.
Gracias a los eclipses se organizó uno de los primeros experimentos científicos con participación ciudadana, se descubrió un elemento químico antes de encontrarlo en la Tierra o se obtuvo la prueba que confirmó una de las teorías más revolucionarias de la historia, solo por citar algunos de los ejemplos más conocidos. Así es como la sombra de la Luna ayudó a transformar nuestra comprensión del universo.
"Los eclipses han sido auténticos laboratorios naturales. Mucho antes de que existieran telescopios específicamente solares, los eclipses permitieron estudiar aspectos del Sol que permanecen ocultos en condiciones normales. Gracias a ellos se descubrió la cromosfera, se observó por primera vez la corona solar con detalle y se identificaron fenómenos físicos fundamentales", explica a RTVE Noticias Rafael Bachiller, director del Observatorio Astronómico Nacional y del Real Observatorio de Madrid (IGN), que ha sido designado presidente de la comisión científica del trío de eclipses que serán visibles desde España en 2026, 2027 y 2028.
"También sirvieron para perfeccionar las teorías sobre el movimiento de la Tierra y la Luna y para comprobar con extraordinaria precisión la teoría de la relatividad general de Einstein. No es exagerado decir que, a lo largo de la historia, algunos de los avances más importantes de la astronomía y de la física han estado ligados a la observación de eclipses", subraya este especialista.
Halley y el primer experimento ciudadano
El 3 de mayo de 1715, un eclipse solar cruzó Inglaterra de oeste a este. Edmond Halley, el astrónomo al que debe su nombre el cometa más famoso del cielo, ya lo había predicho, y publicó un mapa con la trayectoria que la sombra de la Luna dibujaría sobre el país, que distribuyó en forma de hoja volante. El gesto tenía una intención política explícita. El rey Jorge I, con escasa aceptación popular, había accedido al trono recientemente, y una rebelión jacobita se fraguaba en su contra. Halley temía que la superstición popular, que veía en los eclipses un augurio de catástrofe, alimentara ese descontento, y quiso neutralizarla.
Pero también quería datos. En su panfleto se dirigió a los "curiosos" de Inglaterra pidiéndoles que observaran el cielo durante el fenómeno astronómico y anotaran sus observaciones. Gracias a ello, recibió suficiente información para corregir sus cálculos en unas 40 millas, y publicó una segunda hoja volante con la trayectoria rectificada y una predicción para el eclipse de 1724. No fue otra cosa que lo que actualmente se conoce como ciencia ciudadana.
"Sin ninguna duda, aquel eclipse memorable puede considerarse uno de los primeros ejemplos de ciencia ciudadana. Halley comprendió que reunir observaciones realizadas desde muchos lugares permitiría mejorar el conocimiento del eclipse y contrastar los cálculos teóricos. Cuando leemos hoy sobre aquella experiencia tenemos que concluir que fue una iniciativa extraordinariamente moderna", apunta Rafael Bachiller, quien añade que "al mismo tiempo, el eclipse constituyó una brillante demostración del poder predictivo de la mecánica de Newton. Que pudiera anunciarse con tanta precisión dónde y cuándo se produciría la totalidad reforzó enormemente la confianza en el método científico, en esa forma de hacer ciencia que está basada en leyes universales y en predicciones verificables mediante la observación o la experimentación".
Los eclipses ayudaron a transformar nuestra comprensión del universo. GETTY IMAGES
El elemento desconocido: helio
La totalidad de un eclipse, ese breve espacio de tiempo en el que la Luna tapa el disco solar por completo, ofrece algo que en condiciones normales resultaba imposible de observar: la corona, la atmósfera exterior del Sol, que habitualmente queda oculta bajo el resplandor del astro. Durante siglos fue el único momento en que los científicos podían estudiarla.
El 18 de agosto de 1868, un eclipse de Sol cruzó Guntur, India. El astrónomo francés Pierre Janssen apuntó su espectroscopio hacia la corona y registró una línea amarilla desconocida, que identificó como un elemento nuevo. Dos meses después, el inglés Norman Lockyer observó la misma línea desde Inglaterra y llegó a una conclusión idéntica: aquello era un elemento nuevo. Habría que esperar hasta 1895, cuando William Ramsay lo aisló de un mineral de uranio, para encontrarlo en la Tierra.
"En mi opinión, este es uno de los ejemplos más bellos de cómo la observación astronómica puede transformar nuestro conocimiento de la naturaleza. Durante el eclipse de 1868 se detectó una línea espectral (en el rango amarillo del espectro electromagnético visible) que no correspondía a ningún elemento conocido y se propuso la existencia de uno nuevo: el helio, llamado así por Helios, el Sol. ¡Y tuvieron que pasar décadas para encontrarlo también en la Tierra!", comenta el astrónomo Rafael Bachiller.
"Aquel descubrimiento demostró que la espectroscopia permitía conocer la composición química de las estrellas sin necesidad de ir allí para tomar muestras. Se abrió así el camino a la astrofísica moderna, que estudia el universo analizando la luz (a veces muy tenue) que recibimos de los astros", agrega.
1919: las fotos que superaron a Newton y confirmaron a Einstein
El 29 de mayo de 1919, la Luna tapó el Sol sobre el Atlántico sur. Dos expediciones científicas británicas esperaban en sus extremos: una en Sobral, en el norte de Brasil; la otra en la isla de Príncipe, frente a la costa occidental de África. No habían viajado hasta allí para ver el eclipse, sino para fotografiar las estrellas que el fenómeno haría visibles junto al Sol, y comprobar si estaban donde debían estar.
Cuatro años antes, en 1915, Albert Einstein había publicado la teoría de la relatividad general. Una de sus predicciones era que la gravedad curva el espacio, y por tanto también la luz. Si el Sol tiene suficiente masa para doblar la trayectoria de la luz de las estrellas, esas estrellas deberían aparecer ligeramente desplazadas de su posición habitual cuando su luz pasa cerca del Sol. El desplazamiento sería imperceptible en condiciones normales, invisible bajo el brillo solar. Pero durante un eclipse, con el Sol tapado, las estrellas cercanas se vuelven visibles, y entonces la diferencia podría medirse.
La expedición fue organizada por Frank Dyson, el astrónomo real británico, que coordinó ambos equipos desde Inglaterra. Arthur Eddington viajó a Príncipe; Andrew Crommelin y Charles Davidson, a Sobral. Los resultados se presentaron en noviembre de 1919 ante la Royal Society. Pero fue Eddington, el más elocuente y el más convencido de la teoría, quien acabó siendo la cara pública del hallazgo. Einstein, que hasta entonces era conocido entre físicos, se convirtió de la noche a la mañana en la figura más famosa del mundo científico.
Durante décadas, algunos científicos pusieron en duda si las mediciones eran suficientemente precisas. Las cartas de Einstein a otros científicos muestran que, a diferencia de la anécdota, él sí quedó impresionado y emocionado por los resultados, y los consideró un éxito importante. La relatividad general ha sido confirmada desde entonces por métodos mucho más precisos, incluyendo la detección de ondas gravitacionales en 2015. Pero fueron aquellas fotografías, obtenidas durante minutos de oscuridad en dos puntos opuestos del Atlántico, las que lo cambiaron todo.
"El eclipse de 1919 marcó un antes y un después, aunque conviene evitar simplificaciones. Las observaciones dirigidas por Arthur Eddington proporcionaron la primera evidencia experimental de que un campo gravitatorio desvía la luz, tal como predecía la relatividad general de Einstein, una teoría absolutamente revolucionaria en su tiempo. Sin embargo, aquellas medidas no significaron que la gravedad newtoniana dejara de ser válida, pues esta sigue describiendo con enorme precisión la inmensa mayoría de los fenómenos cotidianos y astronómicos. Lo que hizo Einstein fue ampliar ese marco, generalizar la teoría, mostrando que la gravedad no es una fuerza en el sentido clásico, sino que puede ser entendida como una manifestación de la curvatura del espacio-tiempo", puntualiza Rafael Bachiller.
"En todo caso, y sin ninguna duda, aquellas maravillosas imágenes del eclipse de 1919, tomadas desde Sobral y desde la isla de Príncipe, simbolizaron el nacimiento de una nueva visión del universo", concluye el director del Observatorio Astronómico Nacional.
