A Naprendszer harmadik legnagyobb tömegű bolygójára, a Neptunuszra 175 éve, 1846. szeptember 23-án bukkant rá Johann Galle német csillagász, barátja, Urbain Le Verrier francia matematikus számításai alapján. A Naptól számított nyolcadik óriásbolygó felfedezése, amit az égi mechanika diadalának tekint a tudománytörténet, új fejezetet nyitott a modern észlelőcsillagászatban.

Már a felfedezése előtt is látták, de csak halvány csillagnak hitték

Az ókortól egészen 1781 márciusáig a csillagászok úgy vélték, hogy a Földön kívül összesen öt bolygó létezik, amelyek közül a Szaturnusz számított a legkülső planétának. A csillagászati megfigyeléseket a távcső feltalálása forradalmasította, a 17. század elején. A legelső tudós, aki az 1608 körül a Németalföldön feltalált lencsés távcsövet az ég felé fordította, Galileo Galilei itáliai fizikus és csillagász volt.

Galilei volt az első, aki a távcsövet csillagászati megfigyelésekre használtaForrás: From Space with Love

A távcsőnek köszönhetően Galilei fedezte fel a Hold felszínét borító krátereket, hegyláncokat és kanyonokat, megcáfolva Arisztotelész dogmaként kezelt tételét, miszerint a Hold tökéletesen sima felületű test. De ugyancsak Galilei nevéhez fűződik a Jupiter holdjainak a felfedezése, amivel bebizonyosodott, hogy a Naprendszeren belül is léteznek önálló keringési rendszerek.

A kép bal szélén Galilei rajza az első negyedében álló Holdról, jobbra pedig a Hold távcsöves fotója láthatóForrás: Wikimedia Commons

Galilei távcsövei megmutatták, hogy a bolygók nem csillagszerű égitestek, amit a Vénusz fázisainak, valamint a Jupiter korong alakú formájának a felfedezése igazolt. Galilei korában,

sőt, még utána is hosszú ideig úgy vélték, hogy a Szaturnusz a Naprendszer utolsó bolygója.

Noha a gyűrűs bolygót, a Szaturnuszt sorrendben követő Uránusz a földközelsége idején szabad szemmel is megpillantható, de ennek ellenére egészen 1781. március 13-ig kellett várni a felfedezésére.

Az Uránusz és a Föld méretét összehasonlító képmontázsForrás: NASA (Image modified by Jcpag2012)

(A korabeli feljegyzések szerint 1690 és 1771 között többször is megpillantották az Uránuszt, de minden egyes esetben halvány csillagnak vélték.) A 18. század egyik legnagyobb észlelőcsillagásza, a német származású, ám Angliában letelepedett Sir William Frederick Herschel, aki muzsikusból lett asztronómus, több mint 400 távcsövet épített.

William Herschel, az Uránusz felfedezőjeForrás: Wikimedia Commons/Lemuel Francis Abbott

Az ő nevéhez fűződik a 18. század legnagyobb tükrös teleszkópjának a megépítése is,

amely 126 cm átmérőjű főtükörrel, és 12 méteres fókusszal rendelkezett. Herschel 1781. március 13-án késő este, a házának kertjében felállított teleszkóppal vizsgálta az eget, amikor a távcső okulárjában egy zöldes színű elmosódott kis korongra lett figyelmes.

William Herschel legnagyobb teleszkópja egykorú metszetenForrás: Wkimedia Commons

Eleinte üstökösnek vélte az égitestet, és csak az ezt követő észlelések során bizonyosodott be, hogy a Naprendszer egy új és addig ismeretlen bolygóját fedezte fel.

Senki sem akart hinni egy amatőrcsillagásznak

Az Uránusz felfedezése nagy visszhangot váltott ki a kor csillagászaiból. Herschel korszakalkotó észlelése után sokan fordították távcsöveiket az új planéta felé, így egyre több megfigyelési adat gyűlt össze, ezekből pedig már pontosan ki lehetett számítani az Uránusz pályaadatait. Az Uránusz mozgása azonban zavaró módon eltért a többi bolygó keringésétől, mert a számított pályaadatokhoz képest hol „sietett", hol pedig „késett" a bolygó.

Az Uránusz tengelye csaknem azonos a keringési síkjávalForrás: Hubble Space Telescope - NASA Marshall Space Flight Center

Először egy Kent grófságbeli tiszteletes, a lelkes amatőrcsillagász Thomas J. Hussey vetette fel, hogy az Uránusz „pályaháborgását", vagyis a keringési perturbációt

egy Uránuszon túli nagytömegű ismeretlen égitest okozza.

Hussey tiszteletes teóriája felkeltette a kor híres brit matematikusa,John Couch Adams érdeklődését, aki elhatározta, hogy az Uránusz pályaháborgási adataiból kiszámítja a perturbációt okozó feltételezett ismeretlen égitest helyzetét.

John Couch Adams számította ki elsőként a titokzatos Uránuszon túli bolygó pályaadataitForrás: Wkimedia Commons / MP/Leemage

Adams el is küldte a számításait a Cambridge Egyetem neves asztronómus professzorának, Sir George Biddel Airy királyi csillagásznak, ám a professzor erős szkepszissel viseltetett Hussey teóriája iránt, ezért Adams számításait érdemi vizsgálódás nélkül az íróasztal fiókjába zárta.

A titokzatos bolygó megtalálása az égi mechanika diadala volt

Adams vizsgálódásaival egy időben az Uránusz-pálya perturbációjának problematikája a La Manche csatorna túlpartján, a Collège Stanisla égimechanika-professzora, Urbain Le Verrier érdeklődését is felkeltette.

Sir Airy, a Cambridge Egyetem professzora szkeptikus volt az Uránuszon túli ismeretlen bolygó létezésével kapcsolatbanForrás: Wkimedia Commons

A precíz francia professzor Thomas J. Hussey teóriájából kiindulva nemcsak az Uránuszon túli ismeretlen bolygó tömegét és pályaelemeit számította ki, de azt a pontot is meghatározta, ahol az égi mechanika törvényszerűségei alapján ott kell lennie a titokzatos planétának. Le Verrier számításait azonban

ugyanolyan érdektelenség fogadta a francia csillagászok körében, mint Adamsét Angliában.

A bántó érdektelenségen felbőszült Le Verrier ekkor egy régi barátjának és kollégájának, a berlini obszervatórium észlelőcsillagászának, Johann Galle-nak küldte el számításait, azzal a kéréssel, hogy próbálja meg távcsöves észlelésekkel ellenőrizni az eredmény helyességét.

Urbain Le Verrier francia matematikus egykorú litográf portréjaForrás: Wikimedia Commons/Magnus Manske

Galle 1846. szeptember 23-án kapta kézhez Le Verrier levelét. Miután áttanulmányozta barátja számításait, azonnal az intézet igazgatójához, Johann Franz Encke professzorhoz sietett. Encke professzor nyomban felismerte a kérdés jelentőségét, ezért engedélyezte,

hogy Galle az obszervatórium főműszerének igénybevételével végezze el az ellenőrző észleléseket.

Az igazgatói engedéllyel a zsebében, Galle már aznap este hozzálátott, hogy Le Verrier pályaszámításai segítségével megkeresse az Uránuszon túli titokzatos bolygót.

Johann Galle, a berlini obszervatórium csillagásza, a Neptunusz felfedezőjeForrás: Wkimedia Commons

Alighogy besötétedett, Galle a segédje, Heinrich d'Arrest társaságában a főműszer kupolájába sietett, és a nagy teleszkópot a Le Verrier-től kapott koordináták irányába fordította. Mindössze félórás keresés után egy olyan 8 magnitúdó fényességű objektumot pillantott meg a látómezőben,

ami nem szerepelt a legújabb csillagtérképen.

Galle gondosan feljegyezte az objektum mért pozícióit, majd másnap este ismét az égboltnak ebbe az irányába fordította a nagy távcsövet.

A Neptunusz a Naprendszer harmadik legnagyobb tömegű óriásbolygójaForrás: Pixabay

Az objektum ekkor is feltűnt a látómezőben, de a környező csillagokhoz képest már elmozdulva. Ezzel bebizonyosodott Hussey feltevésének, valamint Adams és Le Verierr számításának helyessége; Galle megtalálta a Naprendszer nyolcadik bolygóját, a Neptunuszt.

Széles viharzóna az Neptunusz egyenlítőjének közelébenForrás:W.M. Keck Observatory

A Neptunusz felfedezését azért tekinthetjük az égi mechanika diadalának, és a modern észlelőcsillagászat kezdőpontjának, mert ez volt a tudománytörténetben az első olyan égitest, amit kizárólag a fizikai törvényszerűségek alkalmazásával, és matematikai számítások alapján találtak meg.