Quais são as causas das perturbações descobertas na órbita do planeta Urano?

O astrônomo William Herschel descobriu Urano em 1781. Foi o primeiro planeta a ser descoberto por meio de um telescópio e o primeiro que não esteve sob observação constante desde os tempos antigos. Nos anos após sua descoberta, os astrônomos rastrearam o novo planeta com muito cuidado. Eles descobriram perturbações em sua órbita, algumas das quais poderiam ser explicadas pelos efeitos gravitacionais de planetas conhecidos, como Júpiter e Saturno, enquanto outros levaram à descoberta do planeta até então desconhecido Netuno.

Na época em que Urano foi descoberto, as leis físicas que governam a dinâmica do sistema solar eram muito bem compreendidas. A única força envolvida é a gravidade, que pode ser combinada com as leis do movimento de Newton para fornecer uma descrição matemática abrangente das órbitas planetárias. As equações resultantes são extremamente rigorosas, permitindo que o movimento de um planeta no céu seja previsto com um alto grau de precisão. Isso já havia sido feito para os planetas conhecidos anteriormente e foi feito para Urano dois anos após sua descoberta.

Inicialmente, o movimento de Urano parecia seguir muito bem as previsões. Gradualmente, no entanto, a localização observada do planeta começou a divergir de sua posição esperada. Em 1830, a discrepância era mais de quatro vezes o diâmetro do planeta e não podia mais ser ignorada. Uma explicação, preferida por alguns astrônomos, era que a formulação da gravidade de Newton estava errada, resultando em previsões que eram aproximadamente, mas não precisamente corretas. A única outra possibilidade era que um objeto desconhecido orbitasse em algum lugar nos confins do sistema solar.

Os cálculos originais da órbita de Urano levaram em consideração os efeitos gravitacionais de todos os objetos conhecidos no sistema solar. O efeito primário era do sol, mas havia efeitos perturbadores dos planetas gigantes Júpiter e Saturno. A discrepância observada sugeria que havia outro grande planeta esperando para ser descoberto além da órbita de Urano. Em teoria, a órbita deste planeta não descoberto poderia ser calculada com razoável precisão com base nas perturbações observadas na posição de Urano. Esses cálculos foram realizados em 1843 por um astrônomo inglês, John Couch Adams, mas infelizmente seu significado não foi reconhecido na Inglaterra na época.

Cálculos muito semelhantes aos de Adams foram realizados por um cientista francês, Urbain Le Verrier, pouco depois. Usando os números de Le Verrier, os astrônomos do Observatório de Berlim descobriram o planeta previsto em 1846, e posteriormente recebeu o nome de Netuno. Após a descoberta de Netuno e bem no século 20, houve controvérsia sobre se sua existência explicava totalmente as perturbações residuais na órbita de Urano. Mas a maioria dos astrônomos hoje acredita que esse é realmente o caso.