Esta entrada va un paso más allá de nuestro artículo sobre la misión BepiColombo. Aquí vemos por qué Mercurio tiene un lugar especial en la historia de la física y cómo la misión volverá a poner a prueba la teoría de la relatividad general.

Una órbita que no cuadraba

Mercurio no recorre un círculo perfecto, sino una elipse. Además, esa elipse gira muy lentamente sobre sí misma: el punto más cercano al Sol, llamado perihelio, se va desplazando órbita tras órbita. A este desplazamiento se le llama precesión del perihelio.

La gravedad de Newton y la influencia de los demás planetas explican casi todo ese movimiento. Pero queda una pequeña diferencia, de alrededor de 43 segundos de arco por siglo, que la física clásica no lograba explicar. Es un ángulo diminuto, pero los astrónomos del siglo XIX lo notaron. Una de las hipótesis fue la existencia de un planeta desconocido, aún más cerca del Sol, que nunca se encontró.

La explicación de Einstein

En 1915, Albert Einstein presentó la relatividad general, una teoría donde la gravedad es la curvatura del espacio-tiempo causada por la masa. Cuando aplicó sus ecuaciones a la órbita de Mercurio, obtuvo justo la diferencia que faltaba. La órbita de Mercurio fue así el primer éxito experimental de la teoría. Si quieres recordar más sobre su vida y su obra, puedes leer nuestra entrada Albert Einstein.

¿Qué hará BepiColombo?

La nave MPO lleva un experimento llamado MORE (Mercury Orbiter Radio Science Experiment). Consiste en un enlace de radio muy estable, en las bandas X y Ka, entre la nave y la Tierra. Con él se mide la velocidad de la nave con una precisión de unos 3 micrómetros por segundo. Gracias a esa precisión, es posible seguir la órbita con muchísimo detalle.

Esos datos servirán para varias cosas:

• Conocer mejor Mercurio: estimar con exactitud su campo gravitatorio y su rotación, lo que da pistas sobre su interior.
• Medir la precesión del perihelio: con más precisión que antes.
• Probar otros aspectos de la teoría: el principio de equivalencia y la ley del inverso del cuadrado de la gravitación.
• Medir el retraso de las señales de radio: cuando una señal pasa cerca del Sol, tarda un poco más en llegar. Este efecto, llamado retraso de Shapiro, es otra predicción de la relatividad general. Los equipos ya analizan datos de radio tomados durante el viaje, en los momentos en que la nave estaba detrás del Sol visto desde la Tierra.

¿Por qué volver a probar algo que ya funciona?

Porque en ciencia una teoría nunca se da por terminada. La relatividad general ha superado todas las pruebas hechas hasta ahora, pero cada medición más precisa es una nueva oportunidad de encontrar una diferencia. Si alguna vez apareciera, sería una señal de que hace falta una física más completa. Lo más probable es que BepiColombo confirme otra vez la teoría con más exactitud, y eso también es un resultado importante.

Cuando la misión llegue a su órbita final y empiece su fase científica, en abril de 2027, estos datos comenzarán a acumularse. Los resultados tardarán en publicarse, porque el análisis de este tipo de experimentos necesita muchos meses de mediciones.

Para explorar

1. Dibuja la precesión: en una hoja, dibuja una elipse alargada. Después dibuja otra igual, pero girada un poco, y repite varias veces. Obtendrás una figura parecida a una flor de pétalos. Así se ve una órbita con precesión. En Mercurio el giro es mucho más lento, de apenas unos segundos de arco por año.
2. Imagina la curvatura: coloca una pelota pesada en el centro de una tela bien estirada y deja rodar una canica cerca. Verás que su camino se curva. Es una analogía sencilla de cómo la masa curva el espacio-tiempo. Ten presente que el espacio-tiempo tiene cuatro dimensiones, así que la tela es solo una ayuda visual.
3. Investiga: busca cómo se comprobó la relatividad general en el eclipse solar de 1919 y compara esa prueba con la de la órbita de Mercurio.

Para más detalles técnicos puedes consultar el artículo científico Gravity, Geodesy and Fundamental Physics with BepiColombo’s MORE Investigation, publicado en Space Science Reviews.

Resumen:
La órbita de Mercurio fue el primer éxito de la relatividad general de Einstein. BepiColombo la pondrá a prueba otra vez con mediciones de radio muy precisas, que podrían confirmar la teoría con más exactitud o revelar diferencias que apunten a una física más completa.

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