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Como ya hemos visto, la relatividad general de Einstein supuso una definición nueva de la gravedad, basada en su equivalencia con la aceleración y en la curvatura del espacio alrededor de los cuerpos. Desde el primer día se idearon experimentos para comprobar tales afirmaciones, puesto que ese es el camino mediante el que la ciencia, confirma, mejora o elimina teorías para continuar su progreso hacia el conocimiento.
MERCURIO
Hasta la formulación de la Relatividad General, nadie podía explicar pequeñas irregularidades en la orbita del Mercurio, el planeta más cercano al Sol. La teoría de Newton predecía una órbita que no coincidía con las observaciones y se especulaba mucho acerca de las razones de ello.
Se llegó a proponer que había un planeta más cercano al Sol que el propio Mercurio, y cuya gravedad afectaba la órbita de este. Incluso se le puso nombre: Vulcano. Algunos astrónomos aseguraron haberlo visto, pero nunca fueron capaces de demostrarlo. Hoy en día, algunos divulgadores de “sucesos inexplicados” siguen hablando de este Vulcano como “uno de los grandes misterios de la humanidad”, sin embargo, lo único cierto es que dicho planeta sólo lo podemos encontrar en los capítulos de la serie televisiva de ciencia ficción Star Trek, en la cual uno de los personajes más emblemáticos, el Señor Spock,es oriundo de allí.
El Señor Spock
El propio Einstein utilizó las ecuaciones de su flamante teoría para calcular la orbita de Mercurio, y encontró que coincidía exactamente con las observaciones.
ECLIPSES Y CURVATURA DE LA LUZ
Como consecuencia de la curvatura del espacio alrededor de las masas, Einstein predijo que la luz curvaría su trayectoria al pasar junto a una gran masa. Esto sería así porque la luz sigue el camino más corto, y este no es siempre la recta euclidiana (ver capítulo del mes pasado). En un espacio curvado la trayectoria más corta sería exactamente esa: una curva.
Para comprobarlo bastaba con ver cómo cambiaba la posición de las estrellas cuando su ubicación en el cielo, vista desde la Tierra, se hallaba cerca del Sol. Es decir, si su luz se curvaba al llegar a la Tierra tras pasar junto al Sol, parecería desde aquí que su posición con respecto a la demás estrellas no sería la misma que cuando su luz no pasaba junto al Sol.
Sin embargo, en circunstancias normales, el brillo del Sol no permite ver las estrellas, por tanto había que esperar a un eclipse total, y había uno previsto para el 29 de mayo de 1919. Se organizaron dos expediciones a dos lugares donde dicho eclipse sería visible: Brasil y la costa africana, y allí se comprobó la posición relativa de las estrellas cercanas al Sol.
Los resultados daban la razón a Einstein, y fueron anunciados en una sesión de la Real Sociedad Astronómica Británica, el 6 de noviembre del mismo año. Aquel día y en aquel lugar, el premio Nóbel de Física Joseph John Thomson dijo: “Este es el más importante resultado relativo a la teoría de la gravitación desde los días de Newton... Podemos considerar este hecho uno de los mayores logros del pensamiento humano”
EXPANSIÓN DEL UNIVERSO
Este caso es contrario a los anteriores, puesto que Einstein no fue capaz de predecirlo, aunque estaba en la relatividad general. El creía en un universo estático y este no concordaba con su teoría de la gravedad. Por ello la modificó añadiendo una constante, una especie de fuerza repulsiva que contrarrestaba la gravedad total del universo, puesto que pensaba que sin ella el Universo colapsaría sobre sí mismo a causa de su propia gravedad interna.
Sin embargo, en 1929 Edwin Hubble comprobó que el Universo se está expandiendo, al percatarse cómo las galaxias se separan unas de otras. Cuando Einstein conoció la noticia, se dio cuenta de que él mismo podría haber predicho este descubrimiento si no hubiera modificado su teoría. El hecho de que el Universo se halle en expansión compensa el problema del posible colapso. Se refirió a ello como “el mayor error de su vida”.
El astrofísico J. Richard Gott opina que: “si el propio Einstein hubiera encontrado y anunciado esta consecuencia de su teoría, entonces cuando Hubble hubiera anunciado su descubrimiento confirmándolo, la comunidad científica habría llevado a Einstein a hombros por todo Nueva York”.
Ni si quiera alguien del calibre de Einstein podía estar en todo.
VELOCIDAD DE LA GRAVEDAD
En un experimento mucho más reciente, parece que se ha vuelto a confirmar la Relatividad General.
Isaac Newton supuso que la fuerza de la gravedad se propaga de manera instantánea. Sin embargo, según la Teoría de la Relatividad Especial, nada puede viajar más rápido que la luz, ni siquiera la fuerza de la gravedad. Se trata por tanto de medir a qué velocidad se propaga esta fuerza, para comprobar si la Relatividad General no contradice a la Especial.
En abril de 2002, el físico Sergei Kopeikin y el astrónomo Edward Formalont llevaron a cabo un experimento para medir esta velocidad. El experimento es complejo, y de ahí la cantidad de tiempo pasado hasta poder llevarlo a cabo.
Kopeikin trabajó sobre las ecuaciones de la Relatividad General para poder expresar el campo gravitatorio de un cuerpo en función de la velocidad de dicho cuerpo, de su masa y, lo que es más importante en este caso, de la velocidad de la gravedad. Entonces, conociendo el campo gravitatorio, la velocidad y la masa de un cuerpo se puede calcular la velocidad de la gravedad.
Junto a Formalont, utilizó el planeta Júpiter para su experimento. Se conocía su masa y su velocidad alrededor del Sol. Por tanto, lo complicado consistía en medir su campo gravitatorio. La razón de elegir Júpiter es que se trata de la masa mayor y más cercana a nosotros aparte del Sol, pero este no se mueve por el Sistema Solar y por tanto no era aplicable a él las ecuaciones de Koepkinin.
Para medir el campo gravitatorio realizaron un experimento similar al del eclipse que demostró que la luz se curva alrededor del Sol. Utilizaron un Cuásar que pasa cada 10 años justo detrás de Júpiter con relación a nosotros. Tenemos un artículo que habla sobre los cuásares en Alejandría revolucionaria, pero baste decir para lo que nos ocupa que son cuerpos que emiten ondas de radio.
Pues bien, usando una gran red de radiotelescopios, midieron cómo se distorsionaban las ondas del cuásar como efecto de la curvatura del espacio alrededor de Júpiter, y de este modo el campo gravitatorio de Júpiter. De esta manera, dispusieron de la masa, de la velocidad y del campo gravitatorio de Júpiter, y pudieron aplicar las ecuaciones de Koepkin para medir la velocidad de la gravedad.
El resultado fue que la velocidad de la gravedad es la misma que la de la luz, eso sí, con un margen de error del 20 por ciento, debida a la distorsión de la atmósfera en la red de radiotelescopios. Para quien piense que un error del 20 por ciento es excesivo, hay que recordar que en ciencia se trata de intentar refutar hipótesis, y la Relatividad General no ha podido ser refutada hasta hoy por ningún experimento.
El mes que viene veremos algunas consideraciones finales sobre la Relatividad General y acabaremos con esta ya larga serie.
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