Teoria del eclipse

Hay una leyenda urbana sobre el eclipse de 1919 que popularizó el best-seller de Stephen Hawking, “Historia del tiempo” Crítica (1988). La verificación de la teoría de Einstein sería resultado del sesgo de confirmación por parte de Eddington. Pero en 1979 se realizó un análisis con técnicas modernas de las placas fotográficas originales que confirmó los resultados de 1919; más aún, ya en 1919 su precisión era comparable a la que se logró con el eclipse de 1973. Por tanto, los resultados del eclipse de 1919 confirmaron a más de cinco sigmas la teoría de Einstein. La leyenda urbana es solo un bulo.

Te transcribo lo que escribió Stephen Hawking en “Historia del tiempo” [pp. 54-55]: «Resulta irónico que un examen posterior de las fotografías tomadas por aquella expedición mostrara que los errores cometidos eran tan grandes como el efecto que se trataba de medir. Sus medidas habían sido o un caso de suerte, o un caso de conocimiento del resultado que se quería obtener, lo que ocurre con relativa frecuencia con la ciencia».

Los divulgadores científicos tenemos que tener mucho cuidado con nuestras afirmaciones. Si no, podemos crear leyendas urbanas que se perpetúan en el inconsciente colectivo. Más información en Daniel Kennefick, “Testing relativity from the 1919 eclipse—a question of bias,” Physics Today 62: 37-42 (2009), doi: 10.1063/1.3099578 [PDF]; y más breve en P. A. Wayman, C. A. Murray, “Relativistic light deflections,” The Observatory 109: 189-191 (1989) [ADS].

Telescopio de 4 pulgadas usado en la expedición a Sobral, Brasil. Fuente: Museo de Ciencia de Londres.

Te recuerdo la historia. Hubo dos expediciones, la primera de Davidson y Crommelin, asistentes enviados por Dyson, que observó el eclipse desde Sobral, Brasil, con dos telescopios (ver la fotografía) uno de 13 pulgadas (G-13-in), el cilindro central de la fotografía, y otro de 4 pulgadas (D-4-in), el tubo de sección cuadrada a la derecha en la fotografía. La segunda expedición de Eddington y Cottingham observó el eclipse desde la Isla de Príncipe, en el golfo de Guinea, costa oeste de África, usando un telescopio de 13 pulgadas (O-13-in).

El artículo que publicó el análisis de los datos del eclipse estaba firmado por Dyson, Eddington y Davidson. Sus resultados para la estimación de la desviación máxima en la posición de las estrellas fueron 1,98″ ± 0,18″ (D-4-in), 0,93″ (G-13-in), y 1,61″ ± 0,45″ (O-13-in), donde ” significa segundos de arco. Estos dos últimos resultados son los que provocaron la crítica de Hawking. Sin embargo, en el artículo de Dyson, Eddington y Davidson se consideraba que el resultado más preciso, el D-4-in de Sobral analizado por Dyson, era el que confirmaba la teoría de Einstein.

Por cierto, la teoría de Newton predice una desviación máxima para la posición de las estrellas debida al campo gravitacional del Sol de 0,87 segundos de arco, cálculo de Soldner en 1801 y de Einstein en 1911. La teoría de la relatividad general de Einstein predice el doble de desviación, unos 1,75 segundos de arco. Luego el resultado D-4-in de 1,98″ ± 0,18″ contradice la predicción de Newton en más de 5 sigmas y confirma la predicción de Einstein.

En 1979, con motivo del centenario de Einstein, se analizaron las placas fotográficas originales de la expedición de Sobral (conservadas en el Observatorio de Greenwich) con técnicas modernas. Se obtuvo como resultados 1,90″ ± 0,11″ (D-4-in) y 1,55″ ± 0,34″ (G-13-in). Este resultado confirma la estimación de errores de Dyson. No hubo ningún sesgo de confirmación en el análisis de los datos realizado en 1919, como sugirió por error Hawking en su libro de divulgación.

Me gustaría destacar que la gran precisión lograda en el eclipse de 1919 fue gracias a que se usaron estrellas del cúmulo de las Híades, el cúmulo abierto más cercano al Sistema Solar. Esta oportunidad única fue la clave de la alta precisión alcanzada en 1919. Por ejemplo, la última vez que se verificó la predicción de Einstein con un eclipse fue en el de 1973 (siendo la séptima vez que se realizó en el siglo XX); un equipo de la Universidad de Texas estimó una desviación máxima 1,66″ ± 0,19″ segundos de arco. Este resultado es comparable a la estimación de Dyson en 1919 y mayor que la obtenida con el reanálisis de 1979 con los datos de 1919.

Hoy 21 de agosto el astrofísico Bradley Schaefer de la Universidad del Estado de Louisiana, en Baton Rouge, tratará de repetir la observación usando el eclipse completo de 2017 [anuncio en mayo de 2016]. Se trata de un proyecto de ciencia ciudadana. Usará un telescopio de 6 pulgadas y 80 cm de distancia focal, dotado de una cámara CCD de 4096×4096 píxeles; en su opinión alcanzará una precisión del 1% (un error de 0,02 segundos de arco).

Schaefer ha solicitado que otros astrónomos aficionados (en especial profesores y alumnos de educación secundaria) repitan su medida. Su estimación es que si al menos cien la repitieran, el análisis estadístico permitiría bajar el error a menos del 0,02% (unos 0,0004 segundos de arco). Todos deseamos que tenga mucha suerte y que muchos otros le acompañen en la medida, pero me temo que será difícil que baje del 1%. Habrá que estar al tanto.