I tusinder af år har mennesker observeret Merkur, Venus, Mars, Jupiter og Saturn med det blotte øje. Men
Matematiske relationer
Før Isaac Newton opdagede tyngdeloveneastronomer fandt rumobjekter ved at bruge deres syn og ty til hjælp fra et teleskop. Men hans arbejde gjorde det muligt at overveje forholdet mellem solsystemets himmellegemer i form af matematiske udtryk. Dette gjorde det muligt for astronomer at lave forudsigelser om planeter, kometer og andre objekter ved hjælp af veldefinerede formler.
For eksempel hvis planetens og månens kredsløbsvarer til Newtons love, men ikke til direkte observationer, så kan videnskabsmænd antage, at et ukendt objekt udøver yderligere tyngdekraft på systemet. Det er for eksempel det, der tillod astronomer at konkludere om eksistensen af Neptun.
Planeten Neptun, opdaget i 1846 ved hjælp af en masse matematiske beregninger, som det blev set under Voyager 2-flyvningen i 1989. Kilde: NASA/JPL/Voyager-ISS/Justin Cowart
Brug af matematiske beregninger om indflydelsetyngdekraften af et ukendt objekt ind i Uranus kredsløb, forudsagde den franske matematiker Urbain Le Verrier eksistensen af den ottende planet i solsystemet.Dette skete i 1846, og 143 år senere observerede Voyager 2-sonden Neptun på første hånd.
Søg efter Vulcan
I 1859 brugte Le Verrier det sammematematiske beregninger og forsøgte at forklare forstyrrelsen af Merkurs bane. Han foreslog, at den lille planet Vulcan kunne kredse tæt nok på Solen til at blive skjult af sollys, men stor nok til at forstyrre Merkurs kredsløb.
"Hvis du tror på Isaac Newtons tyngdekraftsteori, såopdagelsen af en let slingre midt i Merkurs bane, som ikke kan forklares med Venus eller Jordens træk, har kun én fortolkning. Der kan være en uopdaget planet eller en gruppe af asteroider, som ikke kan observeres fra Jorden på grund af dens nærhed til Solen,« fortalte Tom Levenson, professor i videnskabsjournalistik ved Massachusetts Institute of Technology, i et interview med National Geographic.
Vulkanfoto: Wikimedia Commons
Denne nye teori om Merkurs orbitale slingremarkerede begyndelsen af perioden med "vulkanomani" i anden halvdel af det 19. århundrede. Amatørastronomer og professionelle videnskabsmænd er gået på udkig efter den formodede planet, og nogle har endda hævdet at have set den med deres egne øjne.
Den første af disse "observationer" blev foretagetFransk amatørastronom Edmond Modest Lescarbault i 1859. Han arbejdede i et midlertidigt observatorium i et skur i baghaven, og pegede sit teleskop mod Solen og så, hvad der så ud til at være en lille, rund planet. Senere delte han sine observationer med Le Verrier, og hans omdømme spillede en rolle – alle var overbevist om Vulcans eksistens. I betragtning af den æra havde forskerne desuden ringe grund til at tvivle på opdagelsen. Faktum er, at det passer perfekt ind i den fremherskende idé om universet, baseret på Newtons tyngdelove.
Hvad ved vi om en ikke-eksisterende planet?
Det menes, at vulkanens masse burdesvarer til massen af Merkur for at udøve en gravitationseffekt på "naboen". Le Verrier mente dog, at dette ikke var nok, og var tilbøjelig til at tro, at en gruppe asteroider var uundværlig.
Men Lescarbaults observationer og optegnelsersom han opbevarede om dem, forsynede matematikeren med vigtige data, så han kunne forsøge at bestemme Vulcans bane, afstanden fra Solen og andre karakteristika. Ud fra disse data beregnede Le Verrier en omtrentlig cirkulær bane om planeten. Han anslog Vulcans afstand fra stjernen til omkring 21 millioner km. Merkur har som bekendt den mest excentriske bane blandt alle solsystemets planeter, men ved dens tætteste tilgang til Solen ved perihelium er den omkring 45,8 millioner km.
Le Verrier beregnede revolutionsperioden:videnskabsmanden tog omkring 19 dage og 18 timer med en orbital hældning på omkring 12 grader og 10 minutter i forhold til ekliptika. Før sin død i 1877 gjorde matematikeren flere forsøg på at forudsige Vulcans transit gennem Solen før hans død, men dette blev til ingenting.
Bortset fra Le Verriers beregninger, kunne der ikke være meget andetat sige med sikkerhed om en planet, der trods alt ikke rigtig eksisterede. Hvis den eksisterede, ville den være mange gange varmere end Merkur, da den var mere end dobbelt så tæt på Solen. Det kan være grunden til, at nogle iagttagere, der hævdede at have set Vulcan, hævdede, at den havde en rødlig nuance.
Hvem begravede eftersøgningen af Vulcan?
Selvom Newtons love var nyttige til at forudsigegravitationseffekter, er de ikke den ultimative sandhed. Så da Albert Einstein begyndte at udvikle sin generelle relativitetsteori, var den undvigende planet Vulcan meget vigtig for ham.
Faktum er, at Merkur var en "testplads" forudvikling af hans generelle relativitetsteori. Hvis hun kunne forklare slingringen af Merkurs kredsløb uden at "forlade sig" på eksistensen af Vulcan, ville hun ikke kun løse et stort mysterium inden for astronomi og fysik. Generel relativitetsteori erstattede fuldstændig Newton og hans love for bevægelse og tyngdekraft i beskrivelsen af universet.
Nøgleopdagelsen af den generelle relativitetsteoriEinsteins idé om tyngdekraft var mere end blot en kraft mellem to kroppe, som Newton troede. For Einstein var dette en konsekvens af massens "nedsænkning" i "stoffet" af det, han kaldte rum-tid.
Ifølge grundlaget for den generelle relativitetsteori,rum og tid er ikke statiske, men dynamiske og kan ændres. Hvordan dette sker afhænger af tilstedeværelsen og bevægelsen af stof og energi. En enorm masse som Solen skaber kurver i rum-tid. Det er normalt, at stjernen vil påvirke bevægelsen af objekter. For eksempel i Merkurs kredsløb.
Uden buet rum-tiden anden masse, såsom planeten Vulcan, der vil få den til at vakle. Men ifølge den generelle relativitetsteori opfører Merkur sig præcis som Einstein forudsagde. Som et resultat, mere end 100 år efter offentliggørelsen af den generelle relativitetsteori, forblev planeten Vulcan hypotetisk og søgte ikke længere efter den.
Læs mere
Er fysikkens standardmodel ikke længere relevant? Det vigtigste ved det nye arbejde af videnskabsmænd ved kollideren
Forskere 'genopliver' et gammelt enzym for at brødføde 9 milliarder mennesker i 2050
Fundet spor af det kraftigste jordskælv i menneskehedens historie