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El descubrimiento de Neptuno

por José Bosch Bailach

 

La historia de los descubrimientos astronómicos, como en otros ámbitos de la historia de la Humanidad, está salpicada de las más curiosas anécdotas, momentos gloriosos y también de la mezquindad a la que el ser humano puede llegar.

 

Uno de los ejemplos que mejor ilustran todo lo anteriormente dicho es quizá el descubrimiento del planeta Neptuno. La sucesión de encuentros y desencuentros, amarguras, malentendidos y hasta situaciones cómicas a que dio lugar, podrían formar parte de la trama de un buen guión para una película.

 Vamos a exponer primero cual era la situación en la historia de la Astronomía en la época del descubrimiento y como al final se llegó a encontrar Neptuno.

 El 13 de marzo de 1781 Herschel con un telescopio de 6.2'' descubrió lo que hoy conocemos como planeta Urano. Cerca de la estrella H Geminorum encontró una estrella que no figuraba en sus catálogos y al cambiar de aumentos notó un cambio apreciable en el tamaño y a su vez fue capaz de distinguir un disco y su limbo. Herschel notificó su hallazgo a la Royal Society. Podemos decir pues que el descubrimiento de Urano se debió casi a la casualidad.

 

Tiempo después Anders Lexell se encargaría de determinar los elementos orbitales, llegando a que el periodo orbital del nuevo planeta estaba entre 82 y 83 años y la distancia al Sol era de unas 19 unidades astronómicas (ua). Recordemos que 1 ua es igual a la distancia que separa la Tierra del Sol, que es aproximadamente 149.59 millones de km.

 

 La elección del nombre para el nuevo planeta no estuvo exenta de polémica. Tras varios nombres propuestos, E. Bode, el astrónomo de la famosa ley que lleva su nombre y que explica la regularidad en las órbitas de los planetas, optó por Urano, que en la mitología es el padre de Saturno, por lo que el nombre tenía toda su lógica.

 Como era de esperar, al nuevo planeta se le hizo un seguimiento a lo largo del tiempo y de los años y con ello empezaron los problemas. Según el astrónomo francés A. Bouvard la trayectoria de Urano antes de 1781 era incompatible con las observaciones posteriores a 1820. En este intervalo de años Urano parecía ir más rápido de lo normal y su velocidad iba incrementándose de año en año. Posteriormente el planeta empezó a ralentizarse como si hubiera una fuerza que lo frenase. T.J. Hussey fue el primero en sugerir la existencia de un cuerpo que perturbara el movimiento de Urano y pidió ayuda a G. Airy del Royal Observatory en Greenwich.

 En este punto entran en escena dos astrónomos talentosos a los que más tarde se les otorgaría el descubrimiento del nuevo planeta. Se trata del inglés John Couch Adams y del francés Urbain Le Verrier.

 J. C. Adams supuso que el elemento perturbador de la órbita era un planeta que se hallaba a una distancia de 38 unidades astronómicas. La particularidad de este número se debe a lo que los astrónomos conocían en su tiempo como ley de Bode. Esta ley da cuenta de las distancias de los planetas con respecto al Sol, las cuales siguen una sencilla regla numérica. Este patrón de distancias se había comprobado para todos los planetas, incluido Urano y había permitido incluso deducir la existencia del cinturón de asteroides entre Marte y Júpiter.

 En 1843 Adams envió sus cálculos a George Airy, astrónomo real del Royal Observatory en Greenwich, quien pidió a aquel datos más claros. Desde entonces la falta de interés de Airy por los resultados de Adams hizo que éste dejara de prestar más atención. Este punto ha sido muy debatido por los historiadores. Al parecer Airy era una persona muy celosa del trabajo en el observatorio y no quería ningún tipo de intrusión. Igualmente desconfiaba de los jóvenes y nunca llegó a prestar a Adams su apoyo.

 Al mismo tiempo en que se gestaba todo esto en Inglaterra, Urbain Le Verrier, director del Observatorio de París, se interesó por el mismo problema. Le Verrier usó teoría de perturbaciones y el cálculo de órbitas desarrollado unos años antes por Gauss. El problema a resolver en este caso era bastante arduo, pues se trata de un problema de perturbaciones inverso, es decir, mediante el método de perturbaciones, conociendo el movimiento principal de un astro, se puede predecir su movimiento futuro por la presencia de otro astro que altera la órbita. En el caso de Urano lo que vemos ya es el movimiento perturbado, del cual se ha de deducir cuales son las características del astro que altera el movimiento de Urano.

 Le Verrier partió de varias hipótesis para explicar el peculiar comportamiento de Urano. Los datos astronómicos que hasta ese momento se tenían pueden resumirse en la Figura 1, en la que se muestra también la primera aproximación que hizo Le Verrier del movimiento de Urano y el del supuesto planeta.

 Figura1

Figura 1. Hipótesis de Le Verrier sobre el movimiento de Urano

 

Desde 1781, año del descubrimiento de Urano, hasta 1822, el movimiento del planeta fue acelerándose cada vez más, y luego retrasándose, como ya constatara A Bouvard. Esto se explica cualitativamente viendo la Figura 1. A medida que nos acercamos a 1822 el supuesto planeta perturbador acelera el movimiento de Urano pues la fuerza con la que tira del planeta es mayor porque disminuye la distancia. Pasado ese año la tendencia se invierte al aumentar la distancia entre ambos. Este modelo es puramente cualitativo y no cuantitativo, por lo que no puede predecir exactamente donde se hallará el planeta perturbador de la órbita. Le Verrier llegó a pensar incluso que un gran cometa podría haber colisionado con Urano sacándolo un poco de su órbita. Y aún llegó más allá atreviéndose incluso a decir que la ley de la gravitación universal de Newton no era completamente cierta.

 

El descubrimiento

 Tanto Airy como Adams hicieron sus predicciones que se muestran en la Figura 2. En los años de las observaciones sus medidas son coincidentes en lo que a distancias heliocéntricas respecta. Con estos resultados Le Verrier presentó en agosto de 1846 una memoria en la Academia de Ciencias de Francia y escribió a Jean Gottfried Galle del observatorio de Berlín. El 23 de septiembre llegó la carta a Berlín y Johann Encke autorizó el uso del telescopio esa misma noche. Y en esa maravillosa noche Jean G. Galle encontró un punto luminoso que no figuraba en ninguna de las cartas que tenían en el observatorio. Este punto se encontraba a menos de 1º de la posición prevista por Le Verrier y a 12º de la calculada por Adams.

 

 Figura2

 

Figura 2. Órbitas de Neptuno calculadas por Adams, Le Verrier y la más interior corresponde a la determinada por Walker.

 

La figura 3 muestra un cuadrado de 1º de lado. Con la letra N se representa la posición de Neptuno tal como lo vio Galle y la cruz representa el sitio calculado por Le Verrier..

 Figura3

Figura 3. Con una N se representa el punto donde Galle encontró el nuevo planeta. La cruz marca el sitio predicho por Le Verrier

 

La polémica

 

Desde el mismo momento del descubrimiento ya empezó la polémica en la que se podían distinguir dos frentes. Por una parte, ¿quién había sido el descubridor del nuevo planeta? Resulta claro que tanto Le Verrier como Adams hicieron sus predicciones. Las del primero resultaron ser las más acertadas y el segundo tuvo la mala fortuna de no ser apoyado y asesorado. Igualmente también posee mérito Galle ya que fue quien apuntó el telescopio y vio el nuevo planeta.

 El otro frente vino a consecuencia del nombre que se le iba a dar al nuevo astro. Galle sugirió que se bautizara con el nombre de “Janus” y Le Verrier nada menos que con su propio nombre “Le Verrier”. Los ingleses montaron en cólera y casi llegó a haber un enfrentamiento diplomático entre Francia e Inglaterra. Los ingleses amenazaron con cambiar a Urano de nombre y rebautizarlo como “Herschel”, como no podía ser de otra manera. Al final se calmaron los ánimos y el nuevo mundo pasó a llamarse Neptuno y el casi rebautizado “Herschel” volvió a ser Urano.

 La disputa por la titularidad del descubrimiento se resolvió al final de manera equitativa, por lo que Neptuno figura como el único descubrimiento tripartito de la historia de la astronomía. Sus descubridores fueron evidentemente Adams, Le Verrier y Jean G. Galle.

 Últimos ajustes de la órbita de Neptuno

 La historia no acaba aquí. El nuevo mundo, allende Urano, dio de nuevo que hablar cuando el astrónomo americano Sears Cook Walker y el alemán Petersen empezaron a hacer una recopilación de las cartas celestes de la época del astrónomo francés Lalande, años más tarde del descubrimiento. Estos astrónomos llegaron a la conclusión de que el francés llegó a observar Neptuno entre el 8 y el 10 de mayo de 1795. Walker rehizo los cálculos con los datos de Lalande y encontró que la posición de Neptuno en la época del descubrimiento (1846) era compatible con la calculada por Le Verrier, pero este último falló en la distancia de Neptuno al Sol. Según los cálculos de Walker, corroborados años más tarde, la distancia de Neptuno al Sol es de unas 30 unidades astronómicas. Así las cosas podemos resumir en la siguiente tabla los resultados obtenidos por Adams, Le Verrier y Walker con respecto a Neptuno.

 

Adams                         Le Verrier                 Walker

 

Semieje mayor (UA)      37.25                           36.15                        30.25

Excentricidad                 0.1206                         0.1076                      0.0088

Periodo orbital (años)     227.3                           217.4                        166.4

Masa (Sol = 1)                1/6666                         1/9300                      1/15000

 

Hoy en día los elementos de Walker son los generalmente aceptados. La órbita calculada por Walker puede observarse también en la Figura 2. Tanto Adams como Le Verrier confiaron en la validez absoluta de la ley de Bode lo que les llevó a errar en el cálculo de la distancia y la masa. El planeta Neptuno supuso pues el primer caso en el que no se cumplía la ley de Bode. Como anécdota final cabe citar que Adams y Le Verrier llegaron a conocerse personalmente en 1847, surgiendo entre ellos una amistad que llegó hasta el final de sus días.

  

Bibliografía

 

Muchas cosas han sido publicadas y escritas sobre el descubrimiento de Neptuno, pero la referencia fundamental a día de hoy, y la que citan todos los libros sigue siendo la obra de Morton Grosser, “The discovery of Neptune”, editorial Dover, New York 1979.

 

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