Wie haben wir einen Planeten gefunden, bevor wir ihn gesehen haben?

Neptun ist so weit weg, dass du ihn mit bloßem Auge nicht sehen kannst. Trotzdem wurde er 1846 fast genau dort gefunden, wo ihn ein Mathematiker vorausberechnet hatte. Wie findet man einen Planeten durch Rechnen?

Die Schwerkraft zieht alles zu allem

Zwei Körper ziehen sich immer gegenseitig an, und zwar umso stärker, je schwerer sie sind und je näher beieinander. Planeten fliegen vorwärts und würden ohne die Sonne geradeaus davonfliegen. Die Sonne zieht sie aber ständig zu sich, und so kreisen sie.

Aus der Schwerkraft lässt sich die Bahn berechnen

Isaac Newton beschrieb, wie Schwerkraft und Bewegung funktionieren. Wenn du weißt, wo ein Planet ist und wie schnell er fliegt, sagen dir seine Gesetze, wo er morgen, in einem Jahr oder in hundert Jahren ist. Damit stellten Astronomen Tabellen auf, wo welcher Planet am Himmel stehen würde.

Auch Planeten ziehen aneinander

An einem Planeten zieht nicht nur die Sonne, schwächer ziehen auch die anderen Planeten an ihm, vor allem die Riesen Jupiter und Saturn. Seine Bahn verbiegt sich deshalb ein wenig, und die Rechnung wird schwieriger, aber sie ist machbar.

Uranus ist nicht, wo er sein soll

1781 entdeckte William Herschel mit dem Fernrohr einen neuen Planeten, den Uranus. Nach einigen Jahrzehnten zeigte sich, dass er nicht dort stand, wo er laut Rechnung hätte stehen sollen, selbst wenn man Jupiter und Saturn einbezieht. Die Abweichung war viel kleiner als der Mond am Himmel, aber so einen Fehler hätte die Rechnung nicht machen dürfen.

Etwas zieht an ihm

Bis 1822 lief Uranus der Rechnung voraus, dann begann er zurückzubleiben. Genau so würde er sich verhalten, wenn weiter draußen noch ein langsamerer Planet die Sonne umkreiste. Solange Uranus ihn einholte, zog ihn dieser Planet nach vorn, und als Uranus ihn überholt hatte, zurück.

Rechnen statt Fernrohr

Der französische Mathematiker Urbain Le Verrier suchte, wo ein unbekannter Planet stehen müsste, um genau so an Uranus zu ziehen. Er rechnete fast ein Jahr lang von Hand. Im August 1846 nannte er eine Stelle am Himmel, auf die man nur das Fernrohr richten musste.

Gefunden in einer einzigen Nacht

Johann Galle von der Berliner Sternwarte bekam Le Verriers Brief am 23. September 1846 und richtete noch in derselben Nacht das Fernrohr auf die berechnete Stelle. Etwa zwei Monddurchmesser daneben fand er einen „Stern“, der auf der Sternkarte fehlte. Sterne stehen still, doch dieser war in der nächsten Nacht gewandert: Es war ein Planet, Neptun.

Der Planet, den es nicht gab

Auch die Bahn des Merkur passte nicht zur Rechnung. Sie dreht sich als Ganzes etwas zu schnell um die Sonne. Le Verrier sagte deshalb einen Planeten Vulkan noch näher an der Sonne voraus, doch den fand nie jemand. Erst Einstein zeigte, dass Newtons Gesetze nicht ganz genau sind, am deutlichsten nahe der Sonne, wo die Schwerkraft am stärksten ist.

Also: Wie haben wir Neptun gefunden?

Newtons Gesetze sagen, wo die Planeten sein werden. Als Uranus nicht der Rechnung folgte, berechnete Le Verrier aus der Abweichung, wo der Planet sein musste, der an ihm zog. Das Fernrohr fand ihn dann fast genau dort.