Miten löysimme planeetan ennen kuin näimme sen?

Neptunus on niin kaukana, ettet näe sitä paljain silmin. Silti se löydettiin vuonna 1846 melkein tarkalleen sieltä, minne matemaatikko oli sen etukäteen laskenut. Miten planeetan voi löytää laskemalla?

Painovoima vetää kaikkea kaikkeen

Kaikki kappaleet vetävät toisiaan puoleensa, sitä voimakkaammin, mitä raskaampia ne ovat ja mitä lähempänä toisiaan. Planeetat kiitävät eteenpäin ja lentäisivät ilman Aurinkoa suoraan pois. Aurinko kuitenkin vetää niitä koko ajan puoleensa, joten ne kiertävät sitä.

Painovoimasta voi laskea radan

Isaac Newton kuvasi, miten painovoima ja liike toimivat. Jos tiedät, missä planeetta on ja kuinka nopeasti se kulkee, hänen lakinsa kertovat, missä se on huomenna, vuoden päästä tai sadan vuoden päästä. Niiden avulla tähtitieteilijät laativat taulukoita siitä, missä kukin planeetta taivaalla näkyy.

Planeetat vetävät myös toisiaan

Planeettaa ei vedä vain Aurinko, vaan heikommin myös muut planeetat, etenkin jättiläiset Jupiter ja Saturnus. Siksi sen rata taipuu hieman ja laskeminen vaikeutuu, mutta se onnistuu.

Uranus ei kulje kuten pitäisi

Vuonna 1781 William Herschel löysi kaukoputkellaan uuden planeetan, Uranuksen. Muutamassa vuosikymmenessä kävi ilmi, ettei se kulkenut sinne, minne laskelma sanoi, vaikka Jupiter ja Saturnus otettiin huomioon. Poikkeama oli paljon pienempi kuin Kuu taivaalla, mutta niin paljon laskelman ei olisi pitänyt erehtyä.

Jokin vetää sitä

Vuoteen 1822 asti Uranus oli laskelman edellä ja alkoi sitten jäädä jälkeen. Juuri niin se käyttäytyisi, jos kauempana Auringosta kiertäisi vielä yksi, hitaampi planeetta. Kun Uranus lähestyi sitä takaa, se veti Uranusta eteenpäin, ja kun Uranus oli ohittanut sen, taaksepäin.

Laskemista kaukoputken sijaan

Ranskalainen matemaatikko Urbain Le Verrier etsi, missä tuntemattoman planeetan pitäisi olla, jotta se vetäisi Uranusta juuri näin. Hän laski käsin lähes vuoden. Elokuussa 1846 hän osoitti taivaalta kohdan, johon riitti suunnata kaukoputki.

Löytyi yhdessä yössä

Johann Galle Berliinin observatoriosta sai Le Verrier’n kirjeen 23. syyskuuta 1846 ja suuntasi samana yönä kaukoputken laskettuun kohtaan. Noin kahden kuunkiekon päästä hän löysi ”tähden”, jota ei ollut kartassa. Tähdet pysyvät paikoillaan, mutta tämä oli seuraavana yönä siirtynyt: se oli planeetta, Neptunus.

Planeetta, jota ei ollut

Myöskään Merkuriuksen rata ei täsmännyt laskelmaan. Koko rata kiertyy Auringon ympäri hieman nopeammin kuin laskelmien mukaan pitäisi. Siksi Le Verrier ennusti, että vielä lähempänä Aurinkoa kiertää planeetta Vulkanus, mutta sitä ei ole koskaan löydetty. Vasta Einstein osoitti, etteivät Newtonin lait ole aivan tarkkoja ja että ero näkyy eniten lähellä Aurinkoa, missä painovoima on voimakkain.

Miten siis löysimme Neptunuksen?

Newtonin lait kertovat, missä planeettojen pitäisi olla. Kun Uranus ei kulkenut laskelman mukaan, Le Verrier laski poikkeamasta, missä sitä vetävän planeetan täytyy olla. Kaukoputki löysi sen sitten melkein tarkalleen sieltä.