Планета, народжена з математики, «стертої» Ейнштейном

У 19 столітті астрономи обчислили розташування планети в Сонячній системі та назвали її Вулкан, але ніхто насправді її не спостерігав.

Меркурій, планета Сонячної системи, найближча до Сонця. Фото: NASA — Меркурій, планета Сонячної системи, найближча до Сонця. Фото: *NASA*

Сотні років тому вчені помітили, що орбіта Урана дещо відрізняється від передбачень теорії гравітації Ньютона. У липні 1846 року французький астроном і математик Урбен Левер'є припустив, що цю різницю можна пояснити іншою планетою, і зробив передбачення щодо орбіти цього невідомого небесного тіла.

Левер'є не був особливо зацікавлений у відкритті нової планети за допомогою телескопа, оскільки він уже знайшов її математично. Завдання спостереження було доручено німецькому астроному Йогану Готфріду Галле. 23 вересня 1846 року Галле подивився на місце, де, за прогнозами Левер'є, мала з'явитися нова планета. Однак, на його подив, Галле не побачив таємничу планету, а натомість виявив Нептун у радіусі одного градуса від цього місця.

Пізніше Левер'є попросили спостерігати за іншою планетою, Меркурієм. Меркурій, розташований так близько до Сонця, був однією з найскладніших для спостереження планет у Сонячній системі. Левер'є отримав завдання застосувати ньютонівську фізику для визначення орбіти планети.

Однак, Левер'є не досяг успіху. Він дуже старався, але ексцентрична орбіта Меркурія викликала подив. Згідно з теорією Ньютона, планети рухаються по еліптичних орбітах навколо Сонця, але спостереження показали, що орбіта Меркурія коливається більше, ніж гравітаційний вплив відомих планет.

Як і у випадку з Ураном, Левер'є вважав, що причиною була інша планета, яка змінила шлях Меркурія. Зрештою, він назвав таємничу планету Вулкан на честь римського бога вогню.

Невдовзі після цього астрономи почали повідомляти про спостереження Вулкана. Перший звіт зробив астроном-аматор Едмон Модест 26 березня 1859 року. На основі спостережень Модеста Левер'є розрахував орбіту нової планети. Він вважав, що вона здійснюватиме транзити (планети проходитимуть між своєю зіркою-господарем і спостерігачем, подібно до транзиту Меркурія між Сонцем і Землею) 2-4 рази на рік.

Левер'є уточнив свої розрахунки на основі інших спостережень, але Вулкан ніколи остаточно не спостерігався. Багато спостережень за планетою можна було пояснити сонячними плямами, відомими планетами та близькими зірками.

Тим не менш, Вулкан проіснував 70 років. У 1879 році ЗМІ навіть повідомили, що Вулкан пройде повз Сонце, спираючись на розрахунки астронома Теодора фон Оппольцера. Однак ніхто не бачив планету. Люди шукали її під час більшості сонячних затемнень приблизно в той час, але не змогли її спостерігати.

Зрештою, планета, народжена з математики Левер'є, була «стерта» новою фізичною теорією: загальною теорією відносності. Теорія Ейнштейна могла передбачити траєкторію Меркурія без будь-якого додаткового планетарного втручання.

Загальна теорія відносності стверджує, що гравітація є результатом викривлення простору-часу, спричиненого масивними об'єктами, причому об'єкти, розташовані ближче до масивних об'єктів, зазнають більшого впливу. Отже, ця теорія може пояснити коливання орбіти Меркурія, планети, найближчої до Сонця. Планети, розташовані далі в Сонячній системі, зазнають меншого впливу через більшу відстань від Сонця.

Таким чином, теорія Ейнштейна могла пояснити орбіти Меркурія, Землі, Марса, Юпітера та багатьох інших планет без необхідності звертатися до інших планет. Поява цієї нової теорії також зробила Вулкан пережитком минулого.

Тху Тао (за даними IFL Science )

Посилання на джерело