¿Cómo se comprobó la teoría de la relatividad?

Dos números en disputa

Antes del eclipse de 1919 había, en rigor, tres posibilidades. Que la luz no sintiera la gravedad del Sol. Que la sintiera como cualquier otra masa, según la física newtoniana clásica: una estrella justo al borde del disco solar se vería desplazada 0,87 segundos de arco hacia afuera. O que valiera la predicción nueva y más rara de Einstein: el doble, 1,75 segundos de arco, porque a la caída de la luz se le suma la curvatura del espacio-tiempo alrededor del Sol.^[1] Un segundo de arco es un ángulo minúsculo, el que subtiende una moneda vista desde dos kilómetros, así que la diferencia entre las tres hipótesis solo podía medirse con fotografías de precisión.

El problema es que esas estrellas, las que pasan rozando el borde del Sol en el cielo, son invisibles trescientos sesenta y cuatro días al año: el brillo solar las ahoga. Solo durante un eclipse total, con la Luna tapando el disco del Sol, se puede fotografiar ese campo de estrellas y comparar su posición con la que tienen de noche, meses después, cuando el Sol ya se movió de ese lugar del cielo.

El 29 de mayo de 1919 hubo un eclipse total particularmente favorable: iba a cruzar un campo de estrellas brillantes de las Híades, en Tauro, justo detrás del Sol. El astrónomo real Frank Dyson organizó dos expediciones británicas para aprovecharlo: una a Sobral, en el norte de Brasil, a cargo de Charles Davidson y Andrew Crommelin; otra a la isla de Príncipe, frente a la costa de África occidental, a cargo de Arthur Eddington.^[2]

Lo que de verdad midieron

De los tres instrumentos usados, uno dio un resultado inservible desde el principio: el lente astrográfico de Sobral perdió foco durante el eclipse (las estrellas salieron borroneadas) y, por un problema de temperatura en el espejo, solo pudo reenfocarse para las placas de comparación tomadas meses después. Medido con esas imágenes defectuosas, dio una desviación de apenas 0,93 segundos de arco, mucho más cerca de Newton que de Einstein.^[1]

Los otros dos instrumentos, en cambio, coincidieron entre sí y con Einstein. El lente de 4 pulgadas de Sobral, con imágenes nítidas, dio 1,98 segundos de arco (combinando la medición en ascensión recta y en declinación), con un margen de error de ±0,12″. En Príncipe, donde las nubes solo dejaron fotografiar un puñado de estrellas, el resultado fue 1,61″ ± 0,30″, con más incertidumbre pero en la misma dirección.^[1]

Cómo lo sabemos

Medir un corrimiento de poco más de un segundo de arco con los telescopios de 1919 era un trabajo de orfebrería. El método fue siempre el mismo: fotografiar el campo de estrellas durante el eclipse, con el Sol en el medio, y fotografiar después el mismo campo de noche, sin el Sol, para usarlo de referencia. Comparando ambas placas, estrella por estrella, se mide cuánto se corrió cada una respecto de su posición “normal”.

El problema es que hay otro efecto que produce un corrimiento parecido: si las dos fotos tienen una escala ligeramente distinta (por un cambio mínimo de temperatura o de enfoque del instrumento entre una toma y la otra), todas las estrellas parecen moverse radialmente, alejándose del centro de la imagen. La desviación de la luz, en cambio, es más fuerte cerca del borde del Sol y casi nula lejos de él. Esa diferencia de patrón es lo que permite separar un efecto del otro, pero exige muchas estrellas bien medidas.

Fue justamente eso lo que faltó en el lente astrográfico de Sobral: con las imágenes desenfocadas, el equipo solo pudo medir la posición de las estrellas en una sola coordenada, así que no había forma confiable de distinguir cambio de escala de desviación real. Por eso Dyson decidió no darle peso a ese resultado en el informe final. Sesenta años después, en 1979, astrónomos del Royal Greenwich Observatory volvieron a medir esas mismas placas de 1919 con una máquina de medición moderna y un programa de análisis astrométrico. El lente de 4 pulgadas de Sobral confirmó el resultado original (1,90″, contra 1,98″). Y el lente astrográfico, analizado con herramientas que sí podían aislar el cambio de escala, dio 1,55″: lejos del 0,93″ descartado en 1919, y mucho más cerca de Einstein.^[2]

Lo que se suele decir mal

Desde los años setenta circula la idea de que Arthur Eddington, entusiasta declarado de la relatividad, “descartó” a propósito los datos que no le convenían para asegurarle a Einstein una victoria que los datos reales no sostenían del todo. Es una historia con algo de verdad a medias: la precisión de 1919 era, efectivamente, más ajustada de lo que se contó después, y el margen de error de Príncipe era grande. Pero la revisión de los archivos originales de Greenwich, con las notas de puño y letra de Dyson y la correspondencia de la época, no encuentra a Eddington en ninguna etapa del análisis de las placas de Sobral: esa decisión fue de Dyson, quien además no era un entusiasta de la relatividad sino, por sus propias cartas, un escéptico que se convenció recién con los resultados en la mano.

El reanálisis de 1979 tampoco respalda la idea de un descarte arbitrario: cuando se volvió a medir el lente astrográfico con herramientas capaces de separar el cambio de escala de la desviación real, el resultado se corrió de 0,93″ a 1,55″, en la misma dirección que había anticipado el propio Dyson en 1921 con un método de análisis alternativo. La sospecha de manipulación es un capítulo legítimo de la historia de la ciencia, pero la evidencia disponible hoy apoya más la explicación técnica (un espejo que perdió el foco) que la de un sesgo deliberado.