Mirar hacia arriba es un recurso fenomenal para hacernos conscientes de la gravedad. Su efectos sobre los cuerpos con masa se aprecian bien cuando seguimos el vuelo de una pelota o trazamos la órbita de un planeta. Pero la gravedad, sorprendentemente, también actúa sobre lo que no pesa, sobre la luz, nada más y nada menos. Tanto es así que puede curvarla. Muy pronto, un eclipse de Sol nos permitirá ser testigos de ese desconcertante efecto.
Los fotones por un carril trazado
Las escurridizas partículas que componen la luz, los fotones, no escapan a la acción gravitatoria,
Se debe a que, como nos dijo Einstein la gravedad es la manifestación de la curvatura del espacio-tiempo. Esa curvatura la producen y la acentúan la masa y la energía que contiene el propio tejido del universo.
Eso obliga a todas las partículas a seguir una suerte de trayectorias que no son exactamente rectas, como si viajaran entre raíles, las llamadas geodésicas. Son líneas que se pegan al espacio-tiempo tratando de hacer los caminos de las partículas lo más eficientes posibles.
Curiosamente la gravedad es capaz de curvar cualquier fotón. Y esto abre un enorme abanico de posibilidades en astrofísica. Pero nos vamos a centrar en la luz visible.
El camino de la luz desde una estrella lejana
Pensemos en un fotón proveniente de una estrella lejana que, por fortuna, llega hasta nosotros sin toparse con ningún obstáculo. No es descabellado: el espacio típico entre estrellas es 10 trillones de veces menos denso que nuestra atmósfera. Además, sabemos que hay un número inconcebible de fuentes luminosas ahí fuera. Por esos dos motivos, existe una barbaridad de fotones en el universo capaces de recorrer (muchos) años luz (o billones de kilómetros) sin inmutarse.
El punto de llegada del fotón puede ser un sofisticado telescopio haciendo complejas tareas de investigación astronómica. Pero también puede jugar ese papel nuestro propio ojo al desnudo.
Pensemos ahora en una estrella que manda directamente hacia nosotros fotones que nos llegan cada noche. La fuente estelar emite en todas direcciones. No obstante, una pequeña desviación angular, una mínima apertura, condenaría al fotón a escapar hacia otros lugares del universo y no nos alcanzaría. Esa estrella pasaría a ser invisible para nosotros.
Pero ¿y si la gravedad consigue rectificar esa desviación inicial y dobla la trayectoria del fotón?
Para que eso suceda, el fotón debe pasar cerca de una concentración de masa lo suficientemente densa y compacta. El efecto es como si un cuerpo con mucha masa tirase de la luz, a la manera de una fuerza. Aunque ya hemos dicho que en realidad es la curvatura del espacio-tiempo y no una fuerza la que causa esa desviación.
En el escenario del próximo eclipse, esa concentración de masa es el Sol.
Necesitamos oscuridad
Es obvio, por otro lado, que para ver bien las estrellas necesitamos que el cielo esté oscuro, y eso generalmente ocurre de noche. En ese momento del día, el Sol no está en medio de la línea de visión que nos une con la estrella que queremos observar. Por tanto, la luz que nos llega de esa fuente en principio no se ha torcido por efecto de la masa del Sol. Esa luz habrá seguido una línea de esas relativistas que reemplazan a las rectas.
Entonces, ¿es posible conjugar esas dos condiciones, es decir, tener el Sol frente a nosotros y un cielo oscuro?
¡Sí lo es! De hecho, eso sucede justamente durante un eclipse. La Luna, al interponerse entre el Sol y nosotros con precisión sideral, oscurece el cielo de forma significativa. Esto nos permite registrar la posición aparente y momentánea de la estrella y estimar la desviación. Y así podremos concluir que la luz se ha doblado de verdad. Pero para ello se necesita completar una tarea previa: averiguar dónde se encontraba la estrella antes del eclipse.
Ya sabemos que no se nos da muy bien determinar de día la posición de fuentes luminosas como las estrellas. Sencillamente no podemos distinguir la luz que nos llega de ellas de la que nos llega de nuestro Sol. Así que, con anterioridad, hay que medir la posición habitual de la estrella de noche y volver a “cazarla” durante el eclipse. Por supuesto, ese registro inicial de posición se habrá hecho previamente en una noche con buena visibilidad para hacer observaciones astrofísicas.
Qué ocurre durante el eclipse
Durante el eclipse, el astro rey, con su significativa masa, curva el espacio tiempo en su vecindad. Esa curvatura hace que el fotón que viaja desde la estrella situada detrás describa una trayectoria que asemeja un arco. Pero nuestro ojo no sabe que el fotón procede de detrás del Sol: interpreta que ha seguido un camino recto como el de cualquier otro cuanto de luz. Así que el astrónomo –amateur o no– encargado de cartografiar la posición de la estrella emisora dirá que está desplazada hacia un lado respecto a su posición habitual.
Conviene retomar la idea de que todos los fotones pueden sufrir desviaciones de su trayectoria por efecto de objetos compactos que se interpongan en su camino. Bajo el paraguas de ese efecto, el de lente gravitacional, surge una astrofísica muy potente.
Las lentes gravitacionales van más allá de reposicionar o incluso duplicar galaxias o estrellas: revelan también cómo está distribuida la materia, incluida la materia oscura. Además, funcionan como gigantescos telescopios cósmicos que magnifican el universo lejano. Así nos permiten ver objetos que sin ellas permanecerían invisibles y también dan acceso a etapas del universo admirablemente tempranas.
La primera vez que se observó durante un eclipse que la desviación de la luz era perfectamente compatible con la predicción de Einstein, hace más de un siglo, se produjo un histórico momento wow y comenzó una revolución científica. En el próximo eclipse de agosto de 2026, nos corresponde a nosotros escribir nuestra historia, una con eclipses y luces fantásticas.
Ruth Lazkoz, Catedrática de Física Teórica, Universidad del País Vasco / Euskal Herriko Unibertsitatea
Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.
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