Hogyan találtunk meg egy bolygót, mielőtt láttuk volna?

A Neptunusz olyan messze van, hogy szabad szemmel nem látod. Mégis 1846-ban szinte pontosan ott találták meg, ahová egy matematikus előre kiszámolta. Hogyan lehet egy bolygót számolással megtalálni?

A gravitáció mindent mindenhez húz

Bármely két test vonzza egymást, mégpedig annál erősebben, minél nehezebbek és minél közelebb vannak. A bolygók előre repülnek, és a Nap nélkül egyenesen elszállnának. A Nap azonban folyton magához húzza őket, így körbe-körbe keringenek.

A gravitációból kiszámolható a pálya

A gravitáció és a mozgás működését Isaac Newton írta le. Ha tudod, hol van egy bolygó és milyen gyorsan halad, a törvényei megmondják, hol lesz holnap, egy év múlva vagy száz év múlva. A csillagászok ezek alapján táblázatokat készítettek arról, melyik bolygó hol lesz az égen.

A bolygók egymást is húzzák

Egy bolygót nemcsak a Nap húz, hanem gyengébben a többi bolygó is, főleg a két óriás, a Jupiter és a Szaturnusz. A pályája ezért kicsit elhajlik, és a számolás nehezebb, de elvégezhető.

Az Uránusz rossz helyen jár

William Herschel 1781-ben távcsővel új bolygót fedezett fel, az Uránuszt. Néhány évtized alatt kiderült, hogy nem oda megy, ahová a számítás szerint kellene, még ha a Jupitert és a Szaturnuszt is figyelembe veszik. Az eltérés sokkal kisebb volt, mint a Hold az égen, de ekkorát a számítás nem tévedhetett volna.

Valami húzza

Az Uránusz 1822-ig a számítottnál előrébb járt, aztán elkezdett lemaradni. Pontosan így viselkedne, ha a Naptól távolabb egy további, lassabb bolygó keringene. Amíg az Uránusz be nem érte, a bolygó előre húzta, miután pedig megelőzte, visszafelé.

Számolás távcső helyett

Urbain Le Verrier francia matematikus azt kereste, hol kellene lennie egy ismeretlen bolygónak, hogy pontosan így húzza az Uránuszt. Majdnem egy évig számolt kézzel. 1846 augusztusában megmutatott egy helyet az égen, ahová elég volt egy távcsövet irányítani.

Megtalálták egyetlen éjszaka alatt

Johann Galle a berlini csillagvizsgálóban 1846. szeptember 23-án kapta meg Le Verrier levelét, és még aznap éjjel a kiszámolt helyre irányította a távcsövet. Nagyjából két holdkorongnyira tőle talált egy „csillagot”, amely nem volt rajta a térképen. A csillagok állnak, ez viszont másnap éjjelre elmozdult: bolygó volt, a Neptunusz.

A bolygó, amely nem létezett

A Merkúr pályája sem egyezett a számítással. Az egész pálya kicsit túl gyorsan fordul el a Nap körül. Le Verrier ezért megjósolt egy Vulcanus nevű bolygót még közelebb a Naphoz, de soha senki nem találta meg. Csak Einstein mutatta meg, hogy Newton törvényei nem teljesen pontosak, főleg a Nap közelében, ahol a gravitáció a legerősebb.

Szóval hogyan találtuk meg a Neptunuszt?

Newton törvényei megmondják, hol lesznek a bolygók. Amikor az Uránusz nem a számítás szerint haladt, Le Verrier az eltérésből kiszámolta, hol kell lennie a bolygónak, amely húzza. A távcső aztán szinte pontosan ott találta meg.