Planeet ontstaan uit wiskunde 'uitgewist' door Einstein

In de 19e eeuw berekenden astronomen de positie van een planeet in ons zonnestelsel en noemden deze Vulcanus, maar niemand had de planeet ooit daadwerkelijk waargenomen.

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

Honderden jaren geleden merkten wetenschappers op dat de baan van Uranus enigszins afweek van de voorspellingen van Newtons zwaartekrachtstheorie. In juli 1846 opperde de Franse astronoom en wiskundige Urbain Le Verrier dat dit verschil verklaard kon worden door een andere planeet en deed hij een voorspelling over de baan van dit onbekende hemellichaam.

Le Verrier was niet bijzonder geïnteresseerd in het ontdekken van de nieuwe planeet met een telescoop, aangezien hij deze al wiskundig had gevonden. 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 had voorspeld dat de nieuwe planeet zou verschijnen. Tot zijn verbazing zag Galle de mysterieuze planeet echter niet, maar ontdekte hij in plaats daarvan Neptunus binnen een straal van één graad van die locatie.

Later werd Le Verrier gevraagd om een andere planeet te observeren, Mercurius. Omdat Mercurius zo dicht bij de zon staat, was het een van de moeilijkst waarneembare planeten in ons zonnestelsel. Le Verrier kreeg de opdracht om de natuurkundige wetten van Newton toe te passen om de baan van de planeet te bepalen.

Le Verrier slaagde er echter niet in. Hij deed zijn best, maar de excentrische baan van Mercurius was een raadsel. Volgens Newtons theorie bewegen planeten in elliptische banen rond de zon, maar waarnemingen toonden aan dat de baan van Mercurius meer fluctueerde dan de zwaartekrachtsinvloed van bekende planeten.

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

Kort daarna begonnen astronomen waarnemingen van Vulcan te rapporteren. Het eerste rapport werd op 26 maart 1859 uitgebracht door amateurastronoom Edmond Modeste. Op basis van Modeste's waarnemingen berekende Le Verrier de baan van de nieuwe planeet. Hij geloofde dat deze 2 tot 4 keer per jaar een transit zou maken (een overgang tussen een planeet en de waarnemer, vergelijkbaar met de transit van Mercurius tussen de zon en de aarde).

Le Verrier verfijnde zijn berekeningen op basis van andere waarnemingen, maar Vulcan was nooit definitief waargenomen. Veel waarnemingen van de planeet konden worden verklaard door zonnevlekken, bekende planeten en nabije sterren.

Desondanks bleef Vulcan 70 jaar bestaan. In 1879 meldden de media zelfs dat Vulcan voor de zon langs zou trekken, gebaseerd op berekeningen van astronoom Theodor von Oppolzer. Niemand zag de planeet echter. Men zocht ernaar tijdens de meeste zonsverduisteringen rond die tijd, maar kon hem niet waarnemen.

Uiteindelijk werd de planeet die voortkwam uit Le Verriers wiskunde "weggevaagd" door een nieuwe natuurkundige theorie: de algemene relativiteitstheorie. Einsteins theorie kon de baan van Mercurius voorspellen zonder enige extra planetaire invloed.

De algemene relativiteitstheorie stelt dat zwaartekracht het gevolg is van de kromming van de ruimtetijd die wordt veroorzaakt door massieve objecten, waarbij objecten die zich dichter bij massieve objecten bevinden, er sterker door worden beïnvloed. Deze theorie zou daarom de schommelingen in de baan van Mercurius, de planeet die het dichtst bij de zon staat, kunnen verklaren. Planeten die verder weg in het zonnestelsel staan, worden minder beïnvloed vanwege hun grotere afstand tot de zon.

Einsteins theorie kon dus de banen van Mercurius, de Aarde, Mars, Jupiter en vele andere planeten verklaren zonder dat hij naar andere planeten hoefde te verwijzen. De opkomst van deze nieuwe theorie maakte van Vulcan een fenomeen uit het verleden.

Thu Thao (Volgens IFL Science )

Bronlink