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Nuevo Observatorio de Berlín en Linden Street, donde se descubrió Neptuno mediante observación.

El planeta Neptuno fue predicho matemáticamente antes de ser observado directamente. Con una predicción de Urbain Le Verrier , las observaciones telescópicas que confirman la existencia de un planeta importante se realizaron en la noche del 23 al 24 de septiembre de 1846, [1] en el Observatorio de Berlín , por el astrónomo Johann Gottfried Galle (asistido por Heinrich Louis d ' Arrest ), a partir de los cálculos de Le Verrier. Fue un momento sensacional de la ciencia del siglo XIX y una confirmación dramática de la teoría gravitacional newtoniana . En la acertada frase de François Arago , Le Verrier había descubierto un planeta "con la punta de su pluma".

En retrospectiva, después de que fue descubierto, resultó que había sido observado muchas veces antes pero no reconocido, y hubo otros que hicieron varios cálculos sobre su ubicación que no llevaron a su observación. Para 1847, el planeta Urano había completado casi una órbita completa desde su descubrimiento por William Herschel en 1781, y los astrónomos habían detectado una serie de irregularidades en su trayectoria que no podían ser explicadas por completo por la ley de gravitación universal de Newton . Sin embargo, estas irregularidades podrían resolverse si la gravedad de un planeta desconocido más lejano perturbara su trayectoria alrededor del Sol. En 1845, los astrónomos Urbain Le Verrier en París y John Couch Adams enCambridge comenzó por separado los cálculos para determinar la naturaleza y la posición de dicho planeta . El éxito de Le Verrier también dio lugar a una tensa disputa internacional sobre la prioridad, porque poco después del descubrimiento George Airy , en ese momento el astrónomo británico Royal , anunció que Adams también había predicho el descubrimiento del planeta. [2] Sin embargo, la Royal Society otorgó a Le Verrier la medalla Copley en 1846 por su logro, sin mencionar a Adams. [3] La Royal Society , sin embargo, también otorgó a Adams la medalla Copley en 1848.

El descubrimiento de Neptuno llevó al descubrimiento de su luna, Tritón , por William Lassell solo diecisiete días después. [4]

Observaciones anteriores [ editar ]

Neptuno es demasiado tenue para ser visible a simple vista : su magnitud aparente nunca es más brillante que 7,7. [5] Por lo tanto, las primeras observaciones de Neptuno solo fueron posibles después de la invención del telescopio . Existe evidencia de que Neptuno fue visto y registrado por Galileo Galilei en 1613, Jérôme Lalande en 1795 y John Herschel en 1830, pero no se sabe que ninguno lo haya reconocido como planeta en ese momento. [6] Estas observaciones previas al descubrimiento fueron importantes para determinar con precisión la órbita de Neptuno. Neptuno aparecería de manera prominente incluso en los primeros telescopios, por lo que es probable que haya otros registros de observación previos al descubrimiento. [7]

Los dibujos de Galileo muestran que observó a Neptuno el 28 de diciembre de 1612 y nuevamente el 27 de enero de 1613; [8] en ambas ocasiones, Galileo confundió a Neptuno con una estrella fija cuando apareció muy cerca (en conjunción ) a Júpiter en el cielo nocturno . [9]Históricamente se pensó que él creía que era una estrella azul fija, por lo que no se le atribuye su descubrimiento. En el momento de su primera observación en diciembre de 1612, estaba estacionario en el cielo porque acababa de volverse retrógrado ese mismo día; debido a que apenas estaba comenzando su ciclo retrógrado anual, se pensó que el movimiento de Neptuno era demasiado leve, y su tamaño aparente demasiado pequeño, para parecer claramente un planeta en el pequeño telescopio de Galileo . [10] Sin embargo, en julio de 2009, la Universidad de MelbourneEl físico David Jamieson anunció nuevas pruebas que sugerían que Galileo era consciente de que había descubierto algo inusual acerca de esta "estrella". Galileo, en uno de sus cuadernos, notó el movimiento de una estrella de fondo (Neptuno) el 28 de enero y un punto (en la posición de Neptuno) dibujado con una tinta diferente sugiere que lo encontró en un boceto anterior, dibujado en la noche de enero. 6, lo que sugiere una búsqueda sistemática entre sus observaciones anteriores. Sin embargo, hasta ahora no hay evidencia clara de que identificara este objeto en movimiento como un planeta, ni de que publicara estas observaciones del mismo. No hay evidencia de que alguna vez haya intentado volver a observarlo. [11]

En 1847, Sears C. Walker del Observatorio Naval de EE. UU. Buscó registros y estudios históricos en busca de posibles avistamientos previos al descubrimiento del planeta Neptuno. Encontró que las observaciones hechas por el personal de Lalande en el Observatorio de París en 1795 estaban en la dirección de la posición de Neptuno en el cielo. En el catálogo de observaciones del 8 de mayo y nuevamente el 10 de mayo de 1795 una estrellase observó en la posición aproximada esperada para Neptuno. La incertidumbre de la posición se anotó con dos puntos. Esta notación también se utilizó para indicar un error de observación por lo que no fue hasta que se revisaron los registros originales del observatorio que se estableció con certeza que el objeto era Neptuno y el error de posición en las observaciones realizadas con dos noches de diferencia se debió a la presencia del planeta. movimiento a través del cielo. [12] El descubrimiento de estos registros de la posición de Neptuno en 1795 condujo a un mejor cálculo de la órbita del planeta. [13]

John Herschel casi descubrió a Neptuno de la misma manera que su padre, William Herschel , había descubierto a Urano en 1781: por observación fortuita. En una carta de 1846 a Wilhelm Struve , John Herschel afirma que observó a Neptuno durante un barrido del cielo el 14 de julio de 1830. Aunque su telescopio era lo suficientemente poderoso como para convertir a Neptuno en un pequeño disco azul y demostrar que era un planeta, él no lo reconoció en ese momento y lo confundió con una estrella. [14]

Irregularidades en la órbita de Urano [ editar ]

En 1821, Alexis Bouvard había publicado tablas astronómicas de la órbita de Urano , haciendo predicciones de posiciones futuras basadas en las leyes del movimiento y la gravitación de Newton . [15] Observaciones posteriores revelaron desviaciones sustanciales de las tablas, lo que llevó a Bouvard a plantear la hipótesis de algún cuerpo perturbador. [dieciséis]Estas irregularidades, tanto en la longitud de la eclíptica del planeta como en su vector de radio (su distancia al Sol), podrían haber sido explicadas por varias hipótesis: el efecto de la gravedad del Sol a una distancia tan grande podría diferir de la descripción de Newton; o las discrepancias pueden ser simplemente errores de observación; o tal vez Urano estaba siendo arrastrado o perturbado por un planeta desconocido. [ cita requerida ]

En la posición a , Neptuno perturba gravitacionalmente la órbita de Urano , llevándolo por delante de la ubicación predicha. Lo contrario es cierto en b , donde la perturbación retarda el movimiento orbital de Urano.

John Couch Adams se enteró de estas irregularidades cuando aún era estudiante y se convenció de la hipótesis de la perturbación. Adams creía que podía usar los datos observados sobre Urano y la ley de gravitación de Newton para deducir la masa , la posición y la órbita del cuerpo perturbador. [ cita requerida ] Después de sus exámenes finales en 1843, Adams fue elegido miembro de su universidad [17] y pasó las vacaciones de verano en Cornualles comenzando sus cálculos. [ cita requerida ]

John Couch Adams

En términos modernos, el problema es un problema inverso : un intento de deducir los parámetros de un modelo matemático a partir de datos observados. Aunque el problema es simple para las matemáticas modernas y las computadoras electrónicas , en ese momento implicaba muchos cálculos manuales laboriosos. Adams comenzó asumiendo una posición nominal para el cuerpo hipotético, utilizando la ley empírica de Bode . Luego calculó la trayectoria proyectada de Urano dada la posición asumida del cuerpo perturbador y luego calculó la diferencia entre su trayectoria proyectada y las observaciones registradas. Luego ajustó las características del cuerpo perturbador basándose en estas diferencias y repitió el proceso, esencialmente realizando un análisis de regresión.. [ cita requerida ]

El 13 de febrero de 1844, James Challis , director del Observatorio de Cambridge , se puso en contacto con el astrónomo Royal George Biddell Airy en el Observatorio Real de Greenwich y solicitó datos sobre la posición de Urano para Adams. [1] Adams ciertamente completó algunos cálculos el 18 de septiembre de 1845. [1]

Adams supuestamente comunicó su trabajo a Challis a mediados de septiembre de 1845, pero existe cierta controversia sobre cómo. La historia y la fecha de esta comunicación sólo parecen haber salido a la luz en una carta de Challis al Athenaeum fechada el 17 de octubre de 1846. [18] Sin embargo, no se identificó ningún documento hasta 1904, cuando el astrónomo Ralph Allan Sampson encontró una nota en los artículos de Adams. que describe "el Nuevo Planeta" y está respaldado, con una letra que no es de Adams, con la nota "Recibido en septiembre de 1845". [19] [18] Aunque esto se ha tomado a menudo para establecer la prioridad de Adams, [3] [20] algunos historiadores han disputado su autenticidad sobre la base de que "el Nuevo Planeta" no era un término corriente en 1845, [21] y sobre la base de que la nota está fechada después del hecho por alguien que no sea Adams. [22] Además, los resultados de los cálculos son diferentes de los comunicados a Airy unas semanas más tarde. [18] Adams ciertamente no le dio a Challis cálculos detallados [3] y Challis no estaba impresionado por la descripción de su método de aproximación sucesiva de la posición del cuerpo, no estaba dispuesto a iniciar un laborioso programa de observación en el observatorio. Challis finalmente comentaría que "si bien el trabajo era seguro, el éxito parecía ser muy incierto". [21]

Urbain Jean-Joseph Le Verrier .

Mientras tanto, el 10 de noviembre de 1845, Urbain Le Verrier presentó a la Académie des sciences de París una memoria sobre Urano y mostró que la teoría preexistente no tenía en cuenta su movimiento. [20] Sin darse cuenta del trabajo de Adams, intentó una investigación similar, y el 1 de junio de 1846, en una segunda memoria presentada a una reunión pública de la Académie, dio la posición, pero no la masa u órbita, del cuerpo perturbador propuesto. . Le Verrier ubicó a Neptuno a un grado de su posición de descubrimiento. [ cita requerida ]

La búsqueda [ editar ]

Al recibir en Inglaterra la noticia de la predicción de junio de Le Verrier, George Airy reconoció inmediatamente la similitud de las soluciones de Le Verrier y Adams. Hasta ese momento, el trabajo de Adams había sido poco más que una curiosidad, pero la confirmación independiente de Le Verrier impulsó a Airy a organizar un intento secreto para encontrar el planeta. [23] [24] En una reunión de julio de 1846 de la Junta de Visitantes del Observatorio de Greenwich, con Challis y Sir John Herschel presentes, Airy sugirió que Challis buscara urgentemente el planeta con el telescopio ecuatorial Cambridge de 11.25 pulgadas , "con la esperanza de rescatar el asunto de un estado que está ... casi desesperado ”. [25] La búsqueda se inició mediante un laborioso método el 29 de julio.[3] Adams continuó trabajando en el problema, proporcionando al equipo británico seis soluciones en 1845 y 1846 [22] [26] que enviaron a Challis a buscar la parte equivocada del cielo. Solo después de que se anunció el descubrimiento de Neptuno en París y Berlín , se hizo evidente que Neptuno había sido observado el 8 y el 12 de agosto, pero debido a que Challis carecía de un mapa estelar actualizado, no fue reconocido como un planeta. [20]

Observación de descubrimiento: 24 de septiembre de 1846 [ editar ]

Johann Gottfried Galle, 1880

Le Verrier no sabía que su confirmación pública de los cálculos privados de Adams había puesto en marcha una búsqueda británica del supuesto planeta. El 31 de agosto, Le Verrier presentó una tercera memoria, que ahora muestra la masa y la órbita del nuevo cuerpo. Habiendo fracasado en sus esfuerzos por interesar a cualquier astrónomo francés en el problema, Le Verrier finalmente envió sus resultados por correo a Johann Gottfried Galle en el Observatorio de Berlín . Galle recibió la carta de Le Verrier el 23 de septiembre e inmediatamente se puso a trabajar de observación en la región sugerida por Le Verrier. El alumno de Galle, Heinrich Louis d'Arrest, sugirió que una carta del cielo dibujada recientemente, en la región de la ubicación predicha de Le Verrier, podría compararse con el cielo actual para buscar la característica de desplazamiento de un planeta , en contraposición a una estrella estacionaria . [ cita requerida ]

Neptuno fue descubierto poco después de la medianoche, [1] después de menos de una hora de búsqueda y menos de 1 grado de la posición que Le Verrier había predicho, una coincidencia notable. Después de dos noches más de observaciones en las que se verificó su posición y movimiento, Galle respondió a Le Verrier con asombro: "el planeta cuyo lugar ha [calculado] existe realmente " (énfasis en el original). El telescopio de descubrimiento fue un refractor acromático montado ecuatorial de la firma Merz und Mahler de Joseph Fraunhofer . [27]

Consecuencias [ editar ]

Sobre el anuncio del descubrimiento, Herschel, Challis y Richard Sheepshanks , secretario de Relaciones Exteriores de la Royal Astronomical Society , anunciaron que Adams ya había calculado las características y la posición del planeta. Airy, por fin, publicó un relato de las circunstancias, y las memorias de Adams se imprimieron como apéndice del Almanaque Náutico . [20] Sin embargo, parece que la versión publicada por Airy había sido editada por la omisión de una "frase crucial" para disfrazar el hecho de que Adams había citado solo la longitud media y no los elementos orbitales. [21]

Surgió una aguda controversia en Francia e Inglaterra en cuanto a los méritos de los dos astrónomos. Hubo muchas críticas a Airy en Inglaterra. Adams era un joven tímido que naturalmente se mostraba reacio a publicar un resultado que estableciera o arruinara su carrera. Airy y Challis fueron criticados, en particular por James Glaisher , [3] por no ejercer su papel adecuado como mentores de un talento joven. Challis estaba arrepentido, pero Airy defendió su propio comportamiento, alegando que la búsqueda de un planeta no era el papel del Observatorio de Greenwich. En general, Airy ha sido defendido por sus biógrafos. [3] En Francia, las reclamaciones hechas por un inglés desconocido fueron resentidas por restar mérito al mérito debido al logro de Le Verrier . [20]

La Royal Society otorgó a Le Verrier la medalla Copley en 1846 por su logro, sin mencionar a Adams, pero la reputación académica de Adams en Cambridge y en la sociedad estaba asegurada. [3] A medida que se conocieron los hechos, algunos astrónomos británicos impulsaron la opinión de que los dos astrónomos habían resuelto de forma independiente el problema de Neptuno y atribuían la misma importancia a cada uno. [3] [20] Pero el propio Adams reconoció públicamente la prioridad y el crédito de Le Verrier (sin olvidar mencionar el papel de Galle) en el artículo que entregó a la Royal Astronomical Society en noviembre de 1846:

Menciono estas fechas simplemente para mostrar que mis resultados se obtuvieron de manera independiente, y antes de la publicación de los de M. Le Verrier, y no con la intención de interferir con sus justas pretensiones de los honores del descubrimiento; porque no hay duda de que sus investigaciones se publicaron por primera vez en el mundo y condujeron al descubrimiento real del planeta por el Dr. Galle, de modo que los hechos mencionados anteriormente no pueden restar mérito, en lo más mínimo, al crédito debido a M. Le Verrier.

-  Adams (1846) [28]

Poco después se hizo la crítica de que tanto Adams como Le Verrier habían sido demasiado optimistas en la precisión que afirmaban para sus cálculos, y ambos, utilizando la ley de Bode , habían sobrestimado en gran medida la distancia del planeta al sol. Además, se sugirió que ambos lograron obtener la longitud casi correcta solo debido a una "casualidad de la sincronización orbital". Esta crítica fue discutida en detalle por Danjon (1946) [2].Quien ilustró con un diagrama y una discusión que si bien las órbitas hipotéticas calculadas por Le Verrier y Adams para el nuevo planeta eran de hecho de un tamaño muy diferente en general al del Neptuno real (y en realidad similares entre sí), ambos eran muy diferentes. más cerca del Neptuno real sobre ese segmento crucial de la órbita que cubre el intervalo de años para el que se realizaron las observaciones y los cálculos, que para el resto de las órbitas calculadas. Por tanto, se demostró que el hecho de que ambas calculadoras utilizaran un eje mayor orbital mucho más grande que la realidad no era tan importante ni el parámetro más relevante. [ cita requerida ]

El nuevo planeta, al principio llamado "Le Verrier" por François Arago , recibió por consenso el nombre neutral de Neptuno. Su predicción matemática fue una gran hazaña intelectual, pero mostró también que la ley de gravitación de Newton, que Airy casi había puesto en duda, prevalecía incluso en los límites del Sistema Solar . [20]

Adams no tenía amargura hacia Challis o Airy [3] y reconoció su propio fracaso para convencer al mundo astronómico: [21]

Sin embargo, no podía esperar que los astrónomos prácticos, que ya estaban completamente ocupados con importantes trabajos, sintieran tanta confianza en los resultados de mis investigaciones como yo mismo.

Por el contrario, Le Verrier era arrogante y asertivo, lo que permitió al establecimiento científico británico cerrar filas detrás de Adams, mientras que los franceses, en general, encontraron poca simpatía por Le Verrier. [21] En 1874-1876, Adams fue presidente de la Royal Astronomical Society cuando le tocó entregar la medalla de oro RAS del año a Le Verrier. [20]

Análisis posterior [ editar ]

Neptuno en 1989 como imaginada por el Voyager 2 sonda

La sabiduría convencional de que el descubrimiento de Neptuno debería "atribuirse tanto a Adams como a Le Verrier" [29] ha sido cuestionada recientemente [30] poniendo en duda los relatos de Airy, Challis y Adams en 1846. [31] [32] [33]

En 1999, la correspondencia de Adams con Airy, que había sido perdida por el Observatorio Real de Greenwich, fue redescubierta en Chile entre las posesiones del astrónomo Olin J. Eggen después de su muerte. [34] En una entrevista en 2003, el historiador Nicholas Kollerstrom concluyó que la afirmación de Adams sobre Neptuno era mucho más débil de lo que se había sugerido, ya que había vacilado repetidamente sobre la ubicación exacta del planeta, con estimaciones que variaban en 20 grados de arco. Según Kollerstrom, el papel de Airy como el superior obstinado que ignora deliberadamente al joven intelecto advenedizo se construyó en gran parte después de que se encontró el planeta, para aumentar el crédito de Adams y, por lo tanto, de Gran Bretaña por el descubrimiento. [35] Más tardeEl artículo de Scientific American de Sheehan, Kollerstrom y Waff afirmó más audazmente "Los británicos se robaron a Neptuno" y concluyó que "El logro fue solo de Le Verrier". [36]

Telescopio de descubrimiento de Neptuno [ editar ]

El telescopio , en el Observatorio New Berlin (1835-1913), que descubrió que Neptuno era un refractor acromático con una apertura de 9 pulgadas de París (9,6 pulgadas inglesas o 24,4 cm). Fabricado por la firma del fallecido Joseph Fraunhofer , Merz und Mahler , era un telescopio de alto rendimiento de su época, con uno de los dobletes acromáticos más grandes disponibles y una montura ecuatorial finamente elaborada , con un mecanismo de reloj para mover los 4 m ( 13.4 ') tubo principal a la misma velocidad que la rotación de la Tierra . Finalmente, el telescopio se trasladó al Deutsches Museum de Múnich., Alemania, donde todavía se puede ver como una exhibición. [37] [38]

Ver también [ editar ]

  • Planetas más allá de Neptuno
  • Planeta Nueve
  • Vulcano

Lectura adicional [ editar ]

  • Hubbell, JG; Smith, RW (noviembre de 1992). "Neptuno en América - Negociando un descubrimiento". Revista de Historia de la Astronomía . 23 (4): 261. Código bibliográfico : 1992JHA .... 23..261H . doi : 10.1177 / 002182869202300402 .
  • Apuntes de conferencias con posiciones orbitales en el momento del descubrimiento.

Referencias [ editar ]

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Bibliografía [ editar ]

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Enlaces externos [ editar ]

  • "Conferencia XV. El descubrimiento de Neptuno" . librivox .en " Pioneros de la ciencia por Oliver Lodge (1887)" . librivox . (archivos de sonido)