Cosmos

Mercurio, el planeta que retó a Newton

Enrique Anzures 05 / Nov / 19
El planeta hizo tambalear la ley de gravitación universal desarrollada por el físico Isaac Newton

Se dice que en un momento de contemplación, el joven Isaac Newton, en la sombra de un árbol se preguntó al ver la Luna, por qué esta no caía hacia la Tierra, y en ese preciso momento una manzana cayó sobre su cabeza, dándole por serendipia, la respuesta a dicho interrogante.

Pese a que el relato se considera un mito usado para incentivar vocaciones científicas en los niños,  la publicación de los Philosophiae Naturalis Principia Mathematica —en donde se describe el funcionamiento de la gravedad— ha sido uno de los trabajos más importantes en la ciencia, y es uno de los bastiones de la física moderna.

La mecánica de la naturaleza

La teoría de la gravitación universal de Newton fue revolucionaria ya que, principalmente, podía predecir el movimiento de los planetas y los objetos más pequeños, asteroides y cometas. Pero también, se podía aplicar para resolver distintos problemas en la ciencia, llevando a algunos científicos a alardear que se había encontrado el secreto de la mecánica de la naturaleza.

El próximo lunes 11 de noviembre, a partir de las 6:39 hasta las 12:07 horas (hora del centro de México), una parte del planeta podrá ser testigo del paso del planeta Mercurio frente al Sol.

Pronto dicha afirmación se vería diezmada al  descubrir fenómenos naturales que las matemáticas del naturalista inglés no podían explicar. Uno de estos fallos se detectó en la astronomía, cuando en 1859, el astrónomo francés Urbain Le Verrier, se percató que la órbita de Mercurio no se comportaba de acuerdo a las leyes de la gravitación universal de Newton, pues no volvía a pasar por el mismo punto dentro de su recorrido elíptico.

Las alteraciones medidas con telescopios —llamadas por los astrónomos como la precesión del perihelio de la órbita de Mercurio— fue un desplazamiento de 574 segundos de arco (574”) por siglo, y los cálculos hechos usando las leyes de Newton indicaba que tenía que ser 531 segundos de arco (531”). Esto implicaba una diferencia de 43 segundos de arco (43”).

isaac-newton.png
En la imagen Isaac Newton | Imagen: Pixabay

Le Verrier justificó la alteración por la existencia de un planeta no descubierto todavía, tal y como pasó con el descubrimiento de Neptuno en 1846, cuando se detectó una alteración en la órbita del planeta Urano.

El hipotético planeta fue bautizado como Vulcano, y por mucho tiempo los astrónomos lo buscaron para explicar la alteración pero nunca apareció. La preocupación aumentó pues tambaleaba las leyes de gravitación universal, sin duda, una de las más poderosas herramientas de la ciencia.

La teoría de la gravitación universal de Newton fue revolucionaria ya que, principalmente, podía predecir el movimiento de los planetas y los objetos más pequeños, asteroides y cometas.

El gran momento de Einstein

En el transcurso del año de 1905 fueron publicados en la revista científica alemana Annalen der Physik los artículos científicos: Sobre un punto de vista heurístico concerniente a la producción y transformación de la luz, sobre el movimiento de pequeñas partículas suspendidas en líquidos estacionarios requerido por la teoría cinética molecular del calor, sobre la electrodinámica de cuerpos en movimiento, ¿depende la inercia de un cuerpo de su contenido de energía? y, sobre la teoría del movimiento browniano.

Los historiadores de la ciencia han etiquetado este suceso como Annus Mirabilis (el año maravilloso) debido a que es un periodo tan corto se publicaron una parte importante de los trabajos parteaguas para la física moderna. En ellos destaca el autor, el entonces modesto físico, Albert Einstein, que hasta entonces se desempeñaba como técnico de patentes en la ciudad de Berna.

De estos cinco trabajos publicados por Einstein, la relatividad especial fue de particular interés para los astrónomos. Un trabajo que se complementó de forma importante en lo próximos años. No fue hasta 1915 que hizo pública, dicha mejoría mediante un coloquio especializado en la Academia de Ciencias Prusiana, la Teoría General de la Relatividad.

Una nueva investigación financiada por la NASA sugiere que Mercurio se está contrayendo incluso hoy, uniéndose a la Tierra como un planeta tectónicamente activo. Las imágenes obtenidas por la nave espacial MErcury Surface, Space ENVironment, GEochemistry, and Ranging (MESSENGER) de la NASA revelan pequeños escarpes de fallas previamente no detectados, formaciones de acantilados que parecen escalones.
Foto: NASA / JHUAPL / Carnegie Institution of Washington / USGS / Arizona State University

Como toda teoría que quiera sobrevivir al rigor de la ciencia debe de hacer predicciones que se confirmen de manera experimental. Así Albert Einstein puso a prueba su nuevo modelo matemático tratando el viejo problema de la precesión del perihelio de la órbita de Mercurio.

Algunos historiadores de la ciencia afirman que cuando Einstein realizó los cálculos y dieron como resultado la confirmación observacional de 43 segundos de arco que se reportaron en las observaciones astronómicas sufrió de taquicardias por la emoción.

Cuatro años más tarde, en 1919, el astrónomo Andrew Crommelinse, en colaboración de Arthur Eddington, pusieron a prueba la Teoría General de la Relatividad a partir la observación de un eclipse solar para corroborar la afirmación que indicaba que la masa del Sol lograría desviar la luz de una estrella aledaña a él.

Los resultados fueron contundentes. La teoría de Einstein describía y predijo un comportamiento de la naturaleza que se corroboró mediante la experimentación observacional de la astronomía. A partir de ese momento Albert Einstein se convirtió en uno de los científicos más reconocidos de la historia.

tamano-de-planetas.jpg
Tamaño de Mercurio respecto a Marte, la Luna y Vesta y Ceres (planetas enanos | Foto: NASA / JPL-Caltech / UCLA

Se dice que en un momento de contemplación, el joven Isaac Newton, en la sombra de un árbol se preguntó al ver la Luna, por qué esta no caía hacia la Tierra, y en ese preciso momento una manzana cayó sobre su cabeza, dándole por serendipia, la respuesta a dicho interrogante.

El tránsito de Mercurio

El próximo lunes 11 de noviembre, a partir de las 6:39 hasta las 12:07 horas (hora del centro de México), una parte del planeta podrá ser testigo del paso del planeta Mercurio frente al Sol.

El fenómeno astronómico —denominado como tránsito— solo se presenta en los planetas interiores respecto a la Tierra. Así que Mercurio y Venus son objetos que pueden presentar un tránsito con la salvedad de algún cuerpo menor como un asteroide.

Mercurio produce un tránsito en ciclos de 13, 7, 10 y 3 años, lo que los hace más frecuentes que el planeta Venus, que presenta solo un par de tránsitos, repartidos en 243 años.

Pese a que el planeta empezará a entrar al disco solar a partir de las 6:39 horas; debido a la posición geográfica de la Ciudad de México, el Sol será visible a partir de las 6:44 horas.

De estos cinco trabajos publicados por Einstein, la relatividad especial fue de particular interés para los astrónomos. Un trabajo que se complementó de forma importante en lo próximos años.

Observar el tránsito de Mercurio implica ver directamente al Sol, por lo que se trata de una actividad peligrosa. Es necesario utilizar filtros solares especializados que se pueden encontrar en tiendas especializadas en astronomía.

No se recomienda improvisar filtros solares, con radiografías o papel de envoltura de regalo, ya que estas no filtran la radiación que dañan y queman la retina del ojo, y pueden producir ceguera parcial o total.

Autor: Enrique Anzures
Enrique Anzures es periodista y divulgador de la ciencia. Ha colaborado en distintos medios informativos para las secciones de ciencia y tecnología. Fue galardonado con “Premio de la Juventud de la Ciudad de México 2010” en la categoría de Actividades Académicas, Científicas o Profesionales, y la “Medalla Luis. G. León” en el año 2011, por sus contribuciones a la divulgación de la astronomía en México.