HISTORIA DEL PERIHELIO DE MERCURIO

Mercurio es el planeta más cercano al Sol del Sistema Solar. Tiene 4848 km de diámetro y nunca está más cerca de nosotros que unos 80 millones de km. Ningún telescopio en la Tierra puede mostrar detalles de su superficie. ¿Y por qué os explico estos detalles que, a buen seguro, todos conoceréis? Pues porque este planeta es el protagonista en nuestra historia de hoy.

El Mariner 10 fue la primera sonda que se envió. Se lanzó en noviembre de 1973, pasó cerca de Venus el febrero siguiente y tuvo el primer contacto en marzo de 1974. Pasó cerca de él tres veces antes de perderse el contacto con ella. Hoy día sabemos que dicha nave tiene que estar todavía en órbita alrededor del Sol pero se ha perdido la esperanza de encontrarla de nuevo.

El Mariner 10 confirmó que Mercurio apenas tiene aire. La presión en superficie es del orden de las diez mil millonésimas de milibar. Eso aquí lo llamamos “vacío”.

Una curiosidad respecto al viaje del Mariner 10 es que fue la primera sonda que empleó le técnica de “asistencia por gravedad”. En palabras llanas, aprovechó el tirón gravitatorio de Venus. Veamos, si Venus hubiera estado quieto, la nave se hubiera acelerado al acercarse a y decelerado al alejarse, siendo un proceso simétrico y lo máximo a conseguir sería un cambio de dirección; sin embargo, Venus, a la vez, está en movimiento alrededor del Sol y hace que el sistema deje de ser simétrico. Los únicos inconvenientes con las asistencias de gravedad son que aumentan el tiempo de viaje y que hay que esperar a que los planetas estén alineados en la configuración idónea.

Pero antes de continuar con el planeta Mercurio quisiera hablaros de aquel eclipse de 1919 en el que Arthur Stanley Eddington comprobó que los rayos de luz se curvaban alrededor del Sol. Los astrónomos implicados en dichas observaciones estimaron el error en un 10%, pero no todo el mundo fue tan optimista. Svante August Arrhenius escribió una carta en 1921 al comité Nobel manifestando su escepticismo ante resultados tan positivos.

En realidad, los datos sacados de aquella expedición no eran muy fiables y voy a daros algunas razones. Para empezar, el proceso se reducía a la comparación entre dos fotografías. La primera de ellas debía tomarse seis meses antes del experimento. En aquel momento, el Sol estaría a nuestra espalda a la fotografía y los astrónomos debían medir la posición de algunas estrellas. Seis meses más tarde, debían medir las mismas estrellas pero con el eclipse por medio. Tenían que poner de manifiesto las diferencias de posiciones de algunas de esas estrellas teniendo en cuenta que la desviación era de 1,75 segundos de arco, o sea unas 50 milésimas de grado y os recuerdo que si extendéis un brazo con el índice levantado, en una circunferencia del radio de ese brazo, el dedo sería un grado; pues 50 milésimas de eso.

Pero es que la cosa era más compleja de lo que parecía. Tenían que comparar placas fotográficas tomadas con seis meses de de diferencia y ello daba muchas fuentes de error, desde que la propia placa fotográfica se hubiera dilatado o contraído hasta que el enfoque del telescopio hubiese sido modificado incluso de forma muy ligera. Llegaron, incluso, a desechar una de las placas por ser incoherente. Aquí se podría acusar de datos sesgados, pues los observadores tienden a ajustarse con los datos de una teoría.

No es una acusación de fraude científico, pero es natural que cuando alguien quiere observar un fenómeno, tiende a tomar los experimentos más favorecedores y desechar los más desfavorecedores.

Pues bien, finalizada esa expedición de 1919, cuando un estudiante le comentó los resultados, simplemente, dijo:

- Lo sé, la teoría es correcta.
- ¿Y si no se hubieran curvado? – respondió Eddington.
- Pues lo hubiera sentido por el buen Dios. La teoría es correcta.

Tres años antes de esa expedición, en una carta a Arnold Sommerfeld, Einstein escribía:

Usted se convencerá de la Relatividad General una vez la haya estudiado. Por consiguiente, no voy a decir una palabra en su defensa.

La pregunta es, ¿cómo podía tener Einstein tanta confianza en su teoría? Pues porque antes había solucionado el problema de la precesión del perihelio de Mercurio, planeta del que os hablaba al principio.

¿Y qué es eso de la precesión de su perihelio? Veamos, Mercurio no se mueve en circunferencias alrededor del Sol, sino que lo hace en forma de elipses en la que el Sol está en uno de sus focos. Cuando Mercurio está en la parte más cercana al astro Rey está en el perihelio y cuando está en la más lejana en el afelio.

El movimiento sigue las leyes de Kepler de modo que el área encerrada por CSD es la misma que BSA a tiempos iguales. De aquí se desprende que cuanto más cerca del Sol más rápido irá. Pues bien, esta elipse no está siempre orientada de la misma manera, sino que va girando con el tiempo. O sea, la elipse da vueltas o, dicho de otra manera, el perihelio se desplaza y a eso se le llama la precesión del perihelio de Mercurio.

El problema es que según las leyes de Newton esa elipse tenía que girar a razón de 575 segundos de arco por siglo que es lo mismo que decir que al cabo de 225.000 años dicha elipse daría una vuelta completa cuando se había comprobado que, en realidad, giraba a razón de 532 segundos de arco por siglo, lo que equivaldría a decir que en 244.000 años daría una vuelta. Unos cuantos miles de años de diferencia, ¿verdad?

Todos los planetas presentan una precesión de su perihelio, pero la diferencia de calcularlo según las leyes de Newton o las de la Relatividad General sólo se nota de forma tan sobresaliente en Mercurio.

Esto puede parecer superfluo, pero traía de cabeza a los científicos de la época. Para que os hagáis una idea, el matemático francés Urbain Jean Joseph Le Verrier, el mismo que predijo la existencia de Neptuno, postuló también la existencia de otro planeta situado entre Mercurio y el Sol para explicar esas desviaciones respecto las previsiones de las leyes de Newton. De haber sido encontrado, se hubiera llamado Vulcano. Es más: fueron a buscarlo. El 29 de julio de 1878 hubo un eclipse de Sol en EEUU y allí fueron para intentar ver ese planeta. Curiosamente, allí fue hasta el mismísimo Thomas Alva Edison pero por otra razón: quería probar un termómetro muy sensible al calor solar. Fuera como fuera, no encontraron nada.

Pues bien, cuando Albert Einstein introdujo las ecuaciones de la Relatividad General para calcular la precesión del perihelio de Mercurio le dio (sorpresa) 532 segundos de arco por siglo. Y aquí nadie ajustó nada, no hubo trampa ni cartón, ni observaciones eliminadas por no coincidir con la teoría ni nada por el estilo. Fue una diana directa. La hipótesis de Vulcano quedó enterrada.

Esta fue la razón que convenció a Einstein que su teoría era correcta y que ya sabía mucho antes de la famosa expedición de Arthur Eddington para comprobar la curvatura de los rayos de luz alrededor de un campo gravitatorio. Dicen que después de ver cómo la Relatividad General cuadraba con la precesión del perihelio de Mercurio estuvo varios días en que no cabía en sí de gozo.

Y visto de este modo, aunque muchos pensaran que el gran éxito de la Relatividad General era explicar la curvatura de los rayos de luz en un campo gravitatorio, en realidad, durante aquellos años, el éxito de la Relatividad General fue en realidad la explicación de ese comportamiento anómalo de Mercurio. No obstante y, por si hay que recordarlo, después de la Segunda Guerra Mundial, con la radioastronomía y el radar se ha confirmado dicha curvatura con un error experimental del 1%.