A lo largo de la historia de la ciencia, Mercurio ocupa un lugar de honor: durante siglos, sus características orbitales resultaron inexplicables para la física clásica. Hasta que llegó Albert Einstein.

Visto desde la Tierra, Mercurio ofrece sorpresas constantes. Al girar en una órbita interior mucho más corta y rápida que la nuestra, este planeta adelanta periódicamente al nuestro. Durante los días en que se produce este sobrepaso, parece frenar en el firmamento, invertir su trayectoria y desplazarse en sentido contrario respecto al fondo de estrellas fijas, para luego retomar su curso habitual.

Es el mismo efecto visual que experimentamos al adelantar a un vehículo más lento en la autopista: aunque ambos avanzamos, la diferencia de velocidad hace que el otro coche parezca retroceder. Este movimiento retrógrado sucede tres o cuatro veces al año y dura unas tres semanas en cada ocasión. Es solo una ilusión óptica provocada por la perspectiva.

Un día dura el doble que un año

Sin embargo, las verdaderas rarezas de Mercurio ocurren en su propia física. El planeta completa una órbita alrededor del Sol en solo 88 días terrestres, lo que lo convierte en “el bólido” del sistema solar, viajando a 170 000 km/h en promedio. Su órbita es la más excéntrica de todos los planetas: en el perihelio se acerca a solo 46 millones de km del Sol y en el afelio se aleja hasta casi 70 millones de km. Desde su superficie, nuestra estrella se ve enorme, ocupando un disco con un diámetro angular tres veces mayor que el que vemos en la Tierra.

A pesar de su velocidad orbital, rota sobre su propio eje a un ritmo muy lento: un día sidéreo (una vuelta completa respecto a las estrellas) dura 58,6 días terrestres. Mercurio está atrapado en una resonancia orbital 3:2, es decir, girando tres veces sobre su eje por cada dos vueltas que da al Sol.

El resultado para un hipotético habitante de su superficie es desorientador: el tiempo transcurrido entre un amanecer y el siguiente –el día solar– no son 58 días, sino 176 días terrestres. Es decir, en Mercurio un día dura exactamente el doble que un año.

El fenómeno del amanecer doble

Esta combinación de rotación lenta y traslación rápida genera un fenómeno digno de la ciencia ficción: el amanecer doble. En ciertos lugares de la superficie, el Sol sale por el horizonte, se detiene, retrocede, se oculta casi por el mismo sitio y vuelve a salir poco después. En el lado opuesto ocurre un anochecer doble.

Esto sucede durante los días previos al perihelio, cuando la velocidad de traslación supera momentáneamente a la de rotación y, vista desde la superficie, hace que el movimiento aparente del Sol se invierta durante ocho días terrestres.

La anomalía de la órbita y la solución de Einstein

Más allá de sus amaneceres, la excéntrica órbita de Mercurio ocultaba el mayor enigma de la astronomía del siglo XIX. El planeta muestra una precesión lenta en su perihelio: el punto más cercano al Sol no se repite exactamente en el mismo lugar, sino que dibuja una forma de roseta a lo largo de los siglos.

La física clásica de Isaac Newton explicaba la mayor parte de este bamboleo por el tirón gravitatorio del resto de los planetas, pero las cuentas no cuadraban: quedaba un minúsculo desvío de 43 segundos de arco por siglo sin justificar. Incapaces de dudar de Newton, los astrónomos de la época, liderados por el matemático francés Urbain Le Verrier, concluyeron que la causa debía ser la gravedad de un planeta desconocido, aún más cercano al Sol y oculto por su resplandor, al que bautizaron como Vulcano.

Vulcano jamás existió. En 1915, Albert Einstein publicó las ecuaciones de la relatividad general y demostró que esa precesión anómala era la consecuencia directa de cómo la enorme masa del Sol curva el tejido del espacio-tiempo a su alrededor.

Como Mercurio está tan cerca del Sol, la intensidad de la curvatura hace que la fuerza efectiva de la gravedad sea ligeramente superior a lo que predecía la ley del cuadrado inverso de Newton. Esta curvatura extra modifica la trayectoria de la órbita en cada vuelta, haciendo que el punto más cercano al Sol (el perihelio) avance un poco más en cada revolución.

Cuando Einstein aplicó sus nuevas ecuaciones de campo para calcular el efecto de esta curvatura sobre la órbita de Mercurio, obtuvo exactamente la cifra sobrante: 43 segundos de arco por siglo. No necesitó añadir parámetros ajustables ni inventar un planeta oculto (Vulcano); el valor surgió de manera natural a partir de la geometría del espacio-tiempo.

Mercurio se convirtió así en la primera prueba triunfal de la relatividad, años antes de que el célebre eclipse solar de 1919 confirmara la teoría a escala global.

Javier Armentia, Profesor del Máster de comunicación científica, médica y ambiental, Universitat Pompeu Fabra

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.