El periheli de Mercuri

Mercuri és el planeta més proper al Sol al Sistema Solar. Té 4848 km de diàmetre i mai està més a prop nostre que uns 80 milions de km. Cap telescopi en la Terra no pot mostrar detalls de la seva superfície. I per què us explico aquests detalls que, segurament, tots coneixereu? Doncs perquè Mercuri és el protagonista a la nostra història d'avui.
 

[@more@]

El Mariner 10 va ser la primera sonda que es va enviar. Es va llançar el novembre de 1973, va passar prop de Venus el febrer següent i va tenir el primer contacte el mes de març del 1974. Va passar a prop seu tres vegades abans de perdre's el contacte amb ella. Avui dia sabem que la nau ha d'estar encara en òrbita al voltant del Sol però s'ha perdut l'esperança de trobar-la de nou.

El Mariner 10 va confirmar que Mercuri gairebé no té aire. La pressió en superfície és de l'ordre de les deu mil milionèssimes de mil·libar. D'això aquí en diem "buit".

Una curiositat respecte al viatge del Mariner 10 és que va ser la primera sonda que va utilitzar li tècnica d'"assistència per gravetat". En paraules planes, va aprofitar la gravetat de Venus. Vegem, si Venus hagués estat quiet, la nau s'hagués accelerat en l'acostar-se a i deccelerat en allunyar-se, sent un procés simètric i el màxim a aconseguir seria un canvi de direcció; Venus però, a la vegada, està en moviment al voltant del Sol i fa que el sistema deixi de ser simètric. Els únics inconvenients amb les assistències per gravetat són que augmenten el temps de viatge i que cal esperar a que els planetes estiguin alineats en la configuració idònia.

Però abans de continuar amb el planeta Mercuri vull parlar-vos d'aquell eclipsi de 1919 en el que l'Arthur Stanley Eddington va comprovar que els rajos de llum es corbaven al voltant del Sol. Els astrònoms implicats en les esmentades observacions van estimar l'error en un 10%, però no tothom va ser tan optimista. El Svante August Arrhenius va escriure una carta en 1921 al comitè Nobel manifestant el seu escepticisme davant resultats tan positius.

Els rajos de llum es corven al voltant del Sol

En realitat, les dades trets d'aquella expedició no eren molt fiables i us donaré algunes raons. Per començar, el procés es reduïa a la comparació entre dues fotografies. La primera d'aquestes havia de prendre's sis mesos abans de l'experiment. En aquell moment, el Sol estaria a la nostra esquena a la fotografia i els astrònoms havien de mesurar la posició d'algunes estrelles. Sis mesos més tard, havien de mesurar les mateixes estrelles però amb l'eclipsi pel mig. Havien de posar de manifest les diferències de posicions d'algunes d'aquestes estrelles tenint en compte que la desviació era de 1,75 segons d'arc, és a dir unes 50 mil·lèsimes de grau i us recordo que si esteneu un braç amb l'índex aixecat, en una circumferència del ràdio d'aquest braç, el dit seria un grau; doncs 50 mil·lèsimes d'això.

Però és que la cosa era més complexa del que semblava. Havien de comparar plaques fotogràfiques preses amb sis mesos de de diferència i això donava moltes fonts d'error, des que la pròpia placa fotogràfica s'hagués dilatat o contret fins que l'enfocament del telescopi hagués estat modificat fins i tot de manera molt lleugera. Van arribar, fins i tot, a rebutjar una de les plaques per ser incoherent. Aquí es podria acusar de dades esbiaixades, doncs els observadors tendeixen a ajustar-les amb les dades d'una teoria.

No és una acusació de frau científic, però és natural que quan algú vol observar un fenomen, tendeix a ressaltar els experiments més afavoridors i rebutjar els menys afavoridors.

Doncs bé, quan van tornar d'aquesta expedició de 1919, l'Eddington va dir a l'Einstein que els rajos de llum es corbaven i aquest no es va emocionar. Simplement, va dir:

– Ho sé, la teoria és correcta.
– I si no s'haguessin corbat? – va respondre l'Eddington.
– Doncs ho hagués sentit pel bon Déu. La teoria és correcta.

Tres anys abans d'aquesta expedició, en una carta a l'Arnold Sommerfeld, l'Einstein escrivia:

Vostè es convencerà de la Relativitat General una vegada l'hagi estudiat. Per tant, no diré una paraula en defensa seva.

La pregunta és, com podia tenir l'Einstein tanta confiança en la seva teoria? Doncs perquè abans havia solucionat el problema de la precessió del periheli de Mercuri, planeta del qual us parlava al principi.

I què és això de la precessió del seu periheli? Vegem, Mercuri no es mou en circumferències al voltant del Sol, sinó que ho fa en forma d'el·lipses en la qual el Sol està en un dels seus focus. Quan Mercuri està a la part més propera a l'astre Rei està al periheli i quan està en la més llunyana a l'afeli.

Periheli i afeli

El moviment segueix les lleis de Kepler de manera que l'àrea tancada per CSD és la mateixa que BSA a temps iguals. D'aquí es desprèn que com més a prop del Sol més ràpid anirà. Doncs bé, aquesta el·lipse no està sempre orientada de la mateixa manera, sinó que va girant amb el temps. És a dir, l'el·lipse dóna voltes o, dit d'una altra manera, el periheli es desplaça i a d'això se'n diu precessió del periheli de Mercuri.

Precessió del periheli

El problema és que segons les lleis de Newton aquesta el·lipse havia de girar a raó de 575 segons d'arc per segle que és com dir de mateix que al cap de 225.000 anys l'esmentada el·lipse donaria una volta completa quan s'havia comprovat que en realitat, girava a raó de 532 segons d'arc per segle, el que equivaldria a dir que en 244.000 anys donaria una volta. Uns quants milers d'anys de diferència, oi?

 
Tots els planetes presenten una precessió del seu periheli, però la diferencia de calcular-lo segons les lleis de Newton o les de la Relativitat General només es nota de forma tan abultada amb Mercuri. 
 
Això pot semblar una ximplesa, però portava de cap als científics de l'època. Perquè us feu una idea, el matemàtic francès Urbain Jean Joseph Le Verrier, el mateix que va predir l'existència de Neptú, va postular també l'existència d'un altre planeta situat entre Mercuri i el Sol per explicar aquestes desviacions respecte les previsions de les lleis de Newton. D'haver-se trobat, s'hagués anomenat Vulcano. És més: van anar a buscar-lo. El 29 de juliol de 1878 va haver un eclipsi de Sol als EUA i allà van ser per intentar veure aquest planeta. Curiosament, allà va ser fins el Thomas Alva Edison però per una altra raó: volia provar un termòmetre molt sensible a la calor solar. Fora com fora, no van trobar res.

Doncs bé, quan l'Albert Einstein va introduir les equacions de la Relativitat General per calcular la precessió del periheli de Mercuri li va donar (sorpresa) 532 segons d'arc per segle. I aquí ningú va ajustar res, no va haver trampa ni cartró, ni observacions eliminades per no coincidir amb la teoria ni res per l'estil. Va ser una diana directa. La hipòtesi de Vulcano es va oblidar.

Aquesta va ser la raó que va convèncer a l'Einstein que la seva teoria era correcta i que ja sabia molt abans de la famosa expedició de l'Arthur Eddington per comprovar la curvatura dels rajos de llum al voltant d'un camp gravitatori. Diuen que després de veure còm la Relativitat General quadrava amb la precessió del periheli de Mercuri va estar alguns dies que no cabia en si de goig.

I vist d'aquesta manera, encara que molts pensessin que el gran èxit de la Relativitat General era explicar la curvatura dels rajos de llum en un camp gravitatori, en realitat, durant aquells anys, l'èxit de la Relativitat General va ser en realitat l'explicació d'aquest comportament anòmal de Mercuri. No obstant això i, per si de cas cal recordar-lo, després de la Segona Guerra Mundial, amb la radioastronomia i el radar s'ha confirmat l'esmentada curvatura amb un error experimental del 1%.

Així que ja veieu la de curioses peripècies que ha generat el planeta més proper al Sol.

El 3 d'agost de 2004 es va llançar la MESSENGER. L'octubre de 2006 va aprofitar Venus per tornar a utilitzar l'assistència per gravetat i després de diversos moviments aconseguirà entrar en òrbita al voltant de Mercuri en 2011. De moment, haurem d'esperar perquè ens dugui més fantàstiques sorpreses.

 
Fonts:

Quant a omalaled

Me llamo Fernando y soy un apasionado de la ciencia y admirador de los científicos y ténicos de todas las épocas. Espero disfrutéis sabiendo un poquito más de ellos.
Aquesta entrada ha esta publicada en General. Afegeix a les adreces d'interès l'enllaç permanent.