Mitkä ovat uraanin planeetalta löydettyjen likaantumisten syyt?

Tähtitieteilijä William Herschel löysi Uranuksen vuonna 1781. Se oli ensimmäinen teleskoopin kautta löydetty planeetta ja ensimmäinen, jota ei ollut jatkuvasti tarkkailtu antiikin ajoista lähtien. Sen löytämisen jälkeisinä vuosina tähtitieteilijät seurasivat uutta planeettaa erittäin huolellisesti. He löysivät sen kiertoradalta häiriöitä, joista osa voidaan selittää tunnetut planeetat, kuten Jupiter ja Saturnus, kun taas toiset johtivat tähän mennessä tuntemattoman planeetan löytämiseen Neptunus.

Siihen aikaan, kun Uranus löydettiin, aurinkokunnan dynamiikkaa hallitsevat fyysiset lait ymmärrettiin hyvin. Ainoa mukana oleva voima on painovoima, joka voidaan yhdistää Newtonin liikelakeihin, jotta saadaan kattava matemaattinen kuvaus planeetan kiertoradoista. Tuloksena olevat yhtälöt ovat erittäin tiukkoja, jolloin planeetan liike taivaan yli voidaan ennustaa suurella tarkkuudella. Tämä oli jo tehty aiemmin tunnetuille planeetoille, ja se tehtiin Uranukselle kahden vuoden kuluessa sen löytämisestä.

Aluksi Uranuksen liike näytti noudattavan ennusteita hyvin. Vähitellen havaittu planeetan sijainti alkoi kuitenkin poiketa odotetusta sijainnistaan. Vuoteen 1830 mennessä ero oli yli neljä kertaa planeetan halkaisija, eikä sitä voitu enää jättää huomiotta. Yksi selitys, jota jotkut tähtitieteilijät suosivat, oli se, että Newtonin painovoiman muotoilu oli virheellinen, mikä johti ennusteisiin, jotka olivat suunnilleen, mutta eivät oikein. Ainoa toinen mahdollisuus oli, että tuntematon esine kiertää jonnekin aurinkokunnan ulkorajoilla.

Alkuperäisissä Uranuksen kiertoradan laskelmissa otettiin huomioon kaikkien tunnettujen aurinkokunnan esineiden painovoima. Ensisijainen vaikutus oli auringosta, mutta jättiläisplaneettojen Jupiterin ja Saturnuksen vaikutukset olivat häiritseviä. Havaittu ero viittasi siihen, että Uranuksen kiertoradan ulkopuolella oli toinen suuri planeetta, joka odotti löytämistä. Teoriassa tämän tuntemattoman planeetan kiertorata voitaisiin laskea kohtuullisella tarkkuudella perustuen havaittuihin häiriöihin Uranuksen sijainnissa. Nämä laskelmat suoritti vuonna 1843 englantilainen tähtitieteilijä John Couch Adams, mutta valitettavasti niiden merkitystä ei vielä tunnustettu Englannissa.

Eräs ranskalainen tiedemies Urbain Le Verrier suoritti pian sen jälkeen Adamsin laskelmia vastaavanlaiset laskelmat. Le Verrierin lukujen avulla Berliinin observatorion tähtitieteilijät löysivät ennustetun planeetan vuonna 1846, ja sille annettiin myöhemmin Neptunuksen nimi. Neptunuksen löytämisen jälkeen ja pitkälle 1900-luvulle vallitsi kiista siitä, selittiinkö sen olemassaolo täysin jäljellä olevat häiriöt Uranuksen kiertoradalla. Mutta useimmat tähtitieteilijät uskovat tämän olevan totta.