Planeet geboren uit wiskunde werd 'uitgewist' door Einstein

In de 19e eeuw berekenden astronomen een planeet in het zonnestelsel en noemden deze Vulcanus, maar niemand heeft de planeet daadwerkelijk waargenomen.

Mercurius, de planeet die het dichtst bij de zon staat in het systeem. Foto: NASA — Mercurius, de planeet die het dichtst bij de zon staat in het systeem. Foto: *NASA*

Honderden jaren geleden merkten wetenschappers op dat de baan van Uranus enigszins afweek van wat Newtons zwaartekrachttheorie voorspelde. In juli 1846 suggereerde de Franse astronoom en wiskundige Urbain Le Verrier dat de discrepantie verklaard kon worden door een andere planeet en deed hij een voorspelling over de baan van het onbekende hemellichaam.

Le Verrier was niet zozeer geïnteresseerd in het ontdekken van de nieuwe planeet met een telescoop, maar eerder in het wiskundig ontdekken ervan. De taak van de waarneming werd toevertrouwd aan de Duitse astronoom Johann Gottfried Galle. Op 23 september 1846 bekeek Galle de locatie waar Le Verrier de nieuwe planeet had voorspeld. Galle kreeg echter een verrassing toen hij de mysterieuze planeet niet zag, maar in plaats daarvan Neptunus ontdekte op minder dan één graad afstand van die locatie.

Le Verrier kreeg vervolgens de opdracht om een andere planeet te observeren: Mercurius. Omdat Mercurius zo dicht bij de zon staat, is het een van de moeilijkst te observeren planeten in het zonnestelsel. Le Verrier kreeg de opdracht om de baan van de planeet in kaart te brengen met behulp van de natuurkunde van Newton.

Le Verrier slaagde er echter niet in. Hij probeerde het hard, maar de excentrische baan van Mercurius was raadselachtig. Volgens Newtons theorie bewogen de planeten in elliptische banen rond de zon, maar waarnemingen lieten zien dat de baan van Mercurius meer fluctueerde dan de zwaartekracht van de bekende planeten kon verklaren.

Net als bij Uranus geloofde Le Verrier dat de oorzaak een andere planeet was die Mercurius' baan veranderde. Hij noemde de mysterieuze planeet uiteindelijk Vulcanus, naar de Romeinse god van het vuur.

Al snel begonnen astronomen waarnemingen van Vulcanus te melden. De eerste melding werd gedaan door amateurastronoom Edmond Modeste op 26 maart 1859. Op basis van Modestes waarnemingen berekende Le Verrier de baan van de nieuwe planeet. Hij geloofde dat de planeet twee tot vier keer per jaar een transit zou maken (een planeet die tussen zijn ster en de waarnemer passeert, zoals Mercurius tussen de zon en de aarde passeert).

Le Verrier verfijnde zijn berekeningen op basis van andere waarnemingen, maar Vulcanus is nooit betrouwbaar waargenomen. Veel waarnemingen van de planeet kunnen worden verklaard door zonnevlekken, bekende planeten en nabije sterren.

Desondanks bleef Vulcanus 70 jaar bestaan. In 1879 berichtten de media zelfs dat Vulcanus voor de zon langs zou schuiven, gebaseerd op berekeningen van astronoom Theodor von Oppolzer. Niemand zag de planeet echter. Mensen zochten er tijdens bijna elke zonsverduistering rond die tijd naar, maar konden hem niet zien.

Uiteindelijk werd Le Verriers wiskundig gegenereerde planeet "uitgewist" door een nieuwe natuurkundige theorie: de algemene relativiteitstheorie. Einsteins theorie kon de baan van Mercurius voorspellen zonder dat er extra planeten op inwerkten.

De algemene relativiteitstheorie suggereert dat zwaartekracht het gevolg is van de kromming van de ruimtetijd die wordt veroorzaakt door zware objecten, waarbij objecten dichter bij het zware object meer last hebben van de invloed. Deze theorie kan daarom de schommelingen in de baan van Mercurius, de planeet die het dichtst bij de zon staat, verklaren. Planeten in de buitenste regionen van het zonnestelsel worden minder beïnvloed omdat ze verder van de zon verwijderd zijn.

Einsteins theorie kan dus de banen van Mercurius, de Aarde, Mars, Jupiter en vele andere planeten verklaren zonder dat er andere planeten aan te pas komen. De geboorte van de nieuwe theorie maakt Vulcanus ook tot het verleden.

Reactie (0)