El Planeta Vuit

Avui us explicaré l'aventura del descobriment de Neptú. Sapigueu que la meva font principal ha estat l'Isaac Asimov i tots els altres llibres on he trobat alguna referència a la història, posaven com a font al mateix Asimov. Desgraciadament, aquest últim no hi diu les seves fonts, així que hem de creure en la seva paraula. La història és una mica llarga així que comencem.
 

[@more@]

A principis del segle XIX, els astrònoms tenien instruments que podien fer mesures força bones; l'equació de Newton concordava amb aquestes mesures per joia dels astrònoms … tots menys Urà, que era l'últim planeta descobert per Sir William Herschel, en 1781. Us recordo que ho havia fet gràcies a un telescopi fabricat per ell mateix. No va veure una estrella, sinó un cercle lluminós. Encara que no va ser el primer que ho va veure sí va ser el primer a adonar-se que era un planeta i no una estrella. Havia estat un descobriment sensacional: s'havia descobert un planeta 5.000 anys després de l'anterior.

Ja podreu imaginar que el seu moviment través del cel nocturn era observat amb tot detall i la seva posició comparada any rere any amb la teoria. I van començar els problemes. En 1821 l'astrònom francès Alexis Bouvard va ajuntar totes les observacions sobre Urà realitzades deliberadament a partir del descobriment del planeta i les realitzades accidentalment abans del seu descobriment, en els temps que ocasionalment es registrava en els mapes astronòmics com una estrella.

Urà, a les fronteres del Sistema Solar, semblava fora de perill de tota influència pertorbadora. Els objectes més propers coneguts eren Saturn, que arribava a acostar-se-li 1.500 milions de quilòmetres i Júpiter que ho feia a uns 2.100 milions … ¡ufff! en fi, continuem. Quan es calculava l'òrbita d'Urà al voltant del Sol calia tenir en compte un petit efecte pertorbador de Saturn i un altre de Júpiter i això era tot. Tots els altres cossos de l'Univers eren massa petits o estaven massa lluny, o les dues coses alhora, per produir pertorbacions perceptibles.

En Bouvard va calcular i recalcular aquests efectes pertorbadors però la cosa no quadrava. La diferència entre la posició real ocupada per Urà i la posició teòrica que se suposava havia d'ocupar no és que fora exagerada: no més de 2 minuts d'arc, és a dir un cinquè del diàmetre aparent de la Lluna; era poca, però apreciable i els astrònoms no volen diferències apreciables, sinó "diferències insignificants". Els astrònoms tenen la pell molt fina per a aquestes coses.

Hi havia dues hipòtesis: o bé les equacions de Newton no eren del tot correctes o bé existia un altre planeta més llunyà. Les equacions de Newton podien fallar, per exemple, que el denominador no fos el quadrat de la distància, sinó d2,0001 o d1,9999. Però aquest tipus de solucions ad hoc ("per a aquest propòsit") no solen resultar molt convincents. Per què no havia de ser 2 exactament?

L'altra hipòtesi, l'existència d'un altre planeta, era molt més elaborada però també explicaria la pertorbació d'Urà sense haver de reajustar l'equació de Newton. Això comportava un petit problema: on estava el planeta? No podia estar més a prop del Sol que Urà, doncs si era tan gran per produir una pertorbació perceptible en ell, també devia ser-ho el bastant com per ser detectat sense inconvenients, cosa que no havia succeït. Més encara, deuria haver produït una pertorbació fins ara inexplicable a l'òrbita de Saturn, i no hi havia tal pertorbació.

Així, d'una banda, havia d'estar més lluny que Urà, amb un disc més petit i un moviment més lent que qualsevol altre planeta i per una altra havia d'estar molt lluny de Saturn com per no pertorbar a aquest últim. Bé, això no deixava de ser una bonica teoria, però s'havia de detectar. I si Urà gairebé resultava invisible a l'ull nu, el Planeta Vuit només resultaria visible amb el telescopi. A més, amb la seva pàl·lida llum i el seu desplaçament lent es confondria amb el fons d'estrelles igualment pàl·lides. La detecció seria realment dificultosa.

Per què no invertir el procediment? Si se sap on està un planeta i com es mou, es pot calcular el seu efecte pertorbador. Llavors, donat l'efecte pertorbador, no es pot calcular on està el planeta, com es mou i, per tant, saber on buscar-lo?

Aquí entra en escena el nostre heroi d'avui: en John Couch Adams. En 1841 tenia 21 anys i estava estudiant a Cambridge. Era el primer de la seva classe de matemàtiques i se li va acudir provar de calcular la posició d'aquest hipotètic planeta. Va pensar que si estava a la banda oposada a Urà respecte del Sol mentre tots dos seguien les seves lentes trajectòries orbitals, la distància entre ells seria massa gran per que hi hagués una pertorbació detectable sobre Urà. Per tant, tots dos havien d'estar al mateix costat respecte al Sol.

Com la posició d'Urà estava una mica avançada respecte de la posició calculada, el Planeta Vuit, durant tots o la majoria dels anys des del descobriment d'Urà, havia de haberlo precedit, de tal manera que la seva atracció gravitacional hagués accelerat a Urà. Però si Urà estava més a prop del Sol, es desplaçaria més ràpid que el Planeta Vuit i per tant l'agafaria (de fet, el va agafar en 1822) i rebassaria. El Planeta Vuit estaria darrere d'Urà i tendiria a disminuir lleument la velocitat del mateix. Tots aquests factors havien de ser tinguts en compte.

Va suposar que l'hipotètic planeta havia de ser de massa similar a la d'Urà, que es desplaçaria en una òrbita perfectament circular al mateix pla i que estava a una distància del Sol que duplicava la d'Urà tal com la d'Urà respecte al Sol duplicava la de Saturn (no era cert del tot, doncs en realitat va resultar ser 1,5 vegades; però no anava molt desencaminat). L'Adams va fer tots aquests càlculs durant les seves vacances, doncs mentre era estudiant, també donava classes als seus moments d'oci per enviar els diners que guanyava als seus pares. El setembre de 1845 havia calculat la posició del Planeta Vuit per al 19 d'octubre d'aquell any.

A causa d'aquests possibles errors en les suposicions, no era qüestió de mirar el lloc exacte, sinó mirar milers d'estrelles de la zona prevista. L'Adams va donar el resultat dels seus càlculs al James Challis (el primer dolent de la nostra història), director de l'Observatori de Cambridge. L'esperança d'Adams consistia que en Challis, disposant de telescopis, els utilitzés per buscar de planeta. Sabent molt bé que la recerca seria tediosa i que el més probable era no arribar a cap resultat, va lliurar a Adams una carta de recomanació per a l'astrònom George Biddell Airy (el segon dolent de la nostra història), i així va passar la feina a un altre.

Encara que els que heu estudiat òptica ho coneixereu per la famosa "taca d'Airy", aquest home era presumptuós, envejós i mesquí que dirigia l'Observatori de Greenwich com un tirà. L'obsessionaven els detalls i perdia de vista el panorama general. El telèfon encara no s'havia inventat, així que l'Adams va viatjar dues vegades a Greenwich i cap de les dues vegades va no trobar a l'Airy a casa. La tercera vegada l'Airy estava sopant i, naturalment, no va voler ser molestat. L'Adams va deixar la carta i quan ho va creure convenient, l'Airy la va llegir. Sense immutar-se, naturalment. Estava convençut que l'equació de Newton necessitava un ajust i no volia saber res de nous planetes. Va escriure a l'Adams demanant-li que revisés alguns punts que eren completament irrellevants per al problema. L'Adams sabia perfectament que eren irrellevants, així que va desistir: ni tan sols va respondre la carta.

A França, un jove matemàtic anomenat Urbain Jean Joseph Leverrier també treballava en aquest problema. Va fer les mateixes suposicions que l'Adams i va ubicar el Planeta Vuit a Aquari molt a prop d'on ho havia situat l'Adams. Va completar la tasca mig any després sense tenir noció del que havia fet el jove anglès.

Al contrari que Adams, Leverrier tenia certa reputació com astrònom i recolzat pels seus superiors va publicar els càlculs. L'Airy va llegir la publicació de Leverrier i li va escriure fent-li la mateixa pregunta irrellevant que havia fet a l'Adams, però sense dir-li que aquest últim ja havia realitzat el treball. Leverrier, tanmateix, li va respondre immediatament, assenyalant evidenment que la pregunta era irrellevant.

Airy, encara que de mal grau, va quedar impressionat. Dos homes, cadascun pel seu costat, havien arribat a una solució similar. Va escriure a en Challis, el primer dolent, demanant-li que inspeccionés el cel a la posició indicada per veure si podia descobrir un planeta. Challis no tenia més interès que abans a emprendre la recerca. No pensava que pogués arribar a res i estava més preocupat per altres càlculs que estava fent relacionats amb les òrbites de les cometes. Així que no es va estressar i va començar tres setmanes després de rebre la sol·licitud d'Airy.

El 18 de setembre de 1846 feia sis setmanes que havia emprès la tasca, examinant milers d'estrelles de mala gana, sense interès ni entusiasme i sense comparar les estrelles observades un dia amb les observades un altre dia per assegurar-se de si alguna d'elles es desplaçava en relació amb el resta, la qual cosa li hagués indicat sense cap mena de dubte que era un planeta.

Leverrier, que no havia rebut cap resposta de Cambridge, va pensar que en tot cas l'Observatori de Berlín era el millor d'Europa i els va escriure. El director de l'Observatori de Berlín va accedir a investigar i va demanar a l'astrònom alemany Johann Gottfried Galle que es fes càrrec. En Galle hagués hagut d'afrontar les mateixes tedioses comprovacions que afrontava en Challis però va tenir un cop de sort. L'Observatori de Berlín havia estat preparant una acurada sèrie de mapes astronòmics i un astrònom de 24 anys de l'observatori, Heinrich Ludwig D'Arrest, va dir al Galle que buscaria un mapa d'Aquari.

Ho va trobar, i de només mig any abans. Galle va prendre el mapa. No havia de buscar un disc visible, no havia de fer estudis dia a dia per veure si el cos es movia contra el fons estel·lar: l'únic que havia de fer era veure si algun objecte d'aquest sector del cel havia canviat de posició. La nit del 23 de setembre de 1846, Galle i D'Arrest es van posar a treballar. Galle mirava pel telescopi metòdicament, fixant-se en les posicions de les estrelles, una per una, mentre D'Arrest mirava el mapa per comprovar les posicions.

No feia no més d'una hora que treballaven quan Galle va declarar la posició d'una estrella de vuitena magnitud i D'Arrest va exclamar excitat:

– No està al mapa!

Estava a 52 minuts (aproximadament 1,5 vegades l'ample aparent de la Lluna plena) del punt predit. Galle ho va observar nit a nit. A la setmana va tenir la certesa que es movia. El Planeta Vuit havia estat descobert. Una vegada que es va anunciar la notícia, el Challis va revisar precipitadament les seves pròpies observacions i va descobrir que l'havia vist anteriorment en quatre ocasions diferents però mai havia comparat les posicions i per això no sabia què havia observat.

Ni Airy, ni Challis van pensar en el deute que tenien amb l'Adams. Va ser en John Herschel, el fill del William, descobridor d'Urà, qui coneixent el treball d'Adams va escriure una carta declarant que aquest últim havia realitzat la tasca abans que en Leverrier i havia arribat a la mateixa conclusió.

Naturalment, els francesos es van indignar i durant molt temps es va establir una ferotge i amarga controvèrsia en la qual Adams i Leverrier es van mantenir al marge. De fet, més tard es van conèixer i es van fer amics. No deixa de ser curiosa la diferència entre polítics i científics: uns es volen penjar les medalles dels altres sense ni tan sols saber què fan, i als altres els hi és igual. Avui dia, tots dos homes comparteixen el mèrit d'haver descobert el Planeta Vuit.

Però si voleu donar el mèrit al Challis, tampoc podreu. No havia estat el primer a veure el planeta. El 8 de maig de 1795, 51 anys abans del descobriment, l'astrònom francès Joseph Jérome de Lalande va reparar en una estrella, posició de la qual va registrar. Dos dies més tard va observar de nou i va notar afligit que havia comès un error a la posició. Va registrar la nova posició i es va oblidar de l'assumpte. En realitat no havia comès cap error. Ho va tenir davant, però no es va adonar.

Quin seria el nom del nou planeta? Els astrònoms francesos, irritats per les declaracions britàniques, es van esforçar perquè se li digués "Leverrier". Òbviament, la resta dels astrònoms van decidir tornar a la mitologia. A causa del seu color verd quan s'el veu pel telescopi, el propi Leverrier va proposar que el nou planeta verd mar fora denominat segons el déu romà del mar verd: Neptú, fill de Saturn i germà de Júpiter a la mitologia. Després d'un mes del descobriment, en William Lassell, un cerveser aficionat a l'astronomia, li va descobrir el seu satèl·lit més gran al qual es van posar per nom Tritó, per ser el fill de Neptú. Lassell va ser d'allò més prolífic en el que a satèl·lits es refereix: va descobrir, a banda de Tritó, Hiperió a Saturn i Ariel i Umbriel a Urà.

Adams va treballar com astrònom i va arribar a demostrar que l'eixam de meteors Leónidas tenia una òrbita allargada, com els cometes, i així va reforçar la idea que bona part de la runa interplanetària del Sistema Solar interior consisteix en fragments de cometes desintegrats. En 1860 Challis va abandonar el seu lloc a l'Observatori de Cambridge i l'Adams va ser designat director, potser a manera de disculpa. Més tard, en 1881, Airy es va retirar després d'haver estat astrònom real durant 45 anys, i també aquest lloc va ser ofert a l'Adams. Ho va rebutjar, doncs es sentia massa vell per prendre la responsabilitat. Van voler fer-lo Sir, però també ho va rebutjar.

A banda de ser una història de bons i dolents, cal dir que va ser la proesa més espectacular de tota la història de la Llei de la Gravitació de Newton. Si al principi, Urà va semblar fer-la trontollar, Neptú la va fer molt més forta.

Fonts:
"Luces en el cielo", Isaac Asimov
"Enciclopedia Biográfica de Ciencia y Tecnología", Isaac Asimov

Quant a omalaled

Me llamo Fernando y soy un apasionado de la ciencia y admirador de los científicos y ténicos de todas las épocas. Espero disfrutéis sabiendo un poquito más de ellos.
Aquesta entrada ha esta publicada en General. Afegeix a les adreces d'interès l'enllaç permanent.

4 respostes a El Planeta Vuit

  1. Graceis per aquesta bona història.

  2. omalaled diu:

    Ei!, baró. Moltes gràcies a tú per llegir-la.

    Salut!

  3. Pd40 diu:

    M’acabo d’assabentar que ets finalista al premi 20 Blogs.
    Felicitats i molta sort per aquest dijous!!

  4. omalaled diu:

    Ei!!! gràcies … encara no m’ho crec. De moment ja estic fent gestions per anar a Madrid. Uffff, no sé òn m’estic ficant.

    Salut!

Els comentaris estan tancats.