Vulcano (planeta hipotético)

Vulcano en un mapa litográfico de 1846

Vulcano era un planeta teórico que algunos astrónomos anteriores al siglo XX pensaban que existía en una órbita entre Mercurio y el Sol. Las especulaciones sobre cuerpos intermercuriales o planetas, e incluso supuestas observaciones, se remontan a principios del siglo XVII. El caso de su probable existencia fue reforzado por el matemático francés Urbain Le Verrier quien, en 1859, había confirmado peculiaridades inexplicables en la órbita de Mercurio y predijo que tenían que ser el resultado de las influencias gravitatorias de otro planeta cercano desconocido o serie de asteroides El informe de un astrónomo aficionado francés de que había observado un objeto que pasaba frente al Sol ese mismo año llevó a Le Verrier a anunciar que el planeta largamente buscado, al que dio el nombre de Vulcano, por fin había sido descubierto.

Se realizaron muchas búsquedas de Vulcan durante las siguientes décadas, pero a pesar de varias observaciones afirmadas, no se pudo confirmar su existencia. La necesidad del planeta como explicación de las peculiaridades orbitales de Mercurio se volvió innecesaria más tarde cuando la teoría de la relatividad general de Einstein de 1915 mostró que la salida de Mercurio de una órbita predicha por la física newtoniana se explicaba por efectos que surge de la curvatura del espacio-tiempo causada por la masa del Sol.

Teorías y observaciones

Los cuerpos celestes del interior de la órbita de Mercurio han sido hipotéticos, buscados e incluso declarados como observados durante siglos.

Las afirmaciones de ver objetos que pasan frente al Sol incluyen las realizadas por el astrónomo alemán Christoph Scheiner en 1611 (resultó ser el descubrimiento de las manchas solares), el abogado, escritor y astrónomo aficionado británico Capel Lofft, las observaciones de 'un cuerpo opaco que atraviesa el disco solar' el 6 de enero de 1818, y el médico y astrónomo bávaro Franz von Gruithuisen el 26 de junio de 1819 informaron haber visto "dos pequeñas manchas... en el Sol, redondas, negras y de tamaño desigual". El astrónomo alemán JW Pastorff informó muchas observaciones, el 23 de octubre de 1822, el 24 y el 25 de julio de 1823, seis veces en 1834, el 18 de octubre de 1836, el 1 de noviembre de 1836 y el 16 de febrero de 1837, también afirmó haber visto dos manchas; el más grande tenía 3 segundos de arco de ancho y el más pequeño 1,25 segundos de arco.

Las teorías de que podría haber planetas orbitando dentro de la órbita de Mercurio fueron presentadas por el científico británico Thomas Dick en 1838 y por el físico, matemático y astrónomo francés Jacques Babinet en 1846, quienes sugirieron que podría haber planetas "incandescentes". nubes de tipo planetario, girando alrededor del Sol" y propuso el nombre "Vulcan" (después del dios Vulcano de la mitología romana) para un planeta cercano al Sol.

Como un planeta cercano al Sol se perdería en su resplandor, varios observadores organizaron búsquedas sistemáticas para tratar de atraparlo durante el 'tránsito', es decir, cuando pasa frente al disco del Sol.. El astrónomo aficionado alemán Heinrich Schwabe buscó sin éxito todos los días despejados desde 1826 hasta 1843 y el científico de Yale Edward Claudius Herrick realizó observaciones dos veces al día a partir de 1847, con la esperanza de atrapar un planeta en tránsito. El médico y astrónomo aficionado francés Edmond Modeste Lescarbault comenzó a buscar en el disco solar en 1853, y más sistemáticamente después de 1858, con un refractor de 3,75 pulgadas (95 mm) en un observatorio que instaló fuera de su consultorio.

La predicción de Le Verrier

En 1840, François Arago, director del Observatorio de París, sugirió al matemático Urbain Le Verrier que trabajara en el tema de la órbita de Mercurio alrededor del Sol. El objetivo de este estudio fue construir un modelo basado en las leyes de movimiento y gravitación de Sir Isaac Newton. En 1843, Le Verrier publicó su teoría provisional sobre el movimiento de Mercurio, con una presentación detallada publicada en 1845, que sería probada durante un tránsito de Mercurio frente al Sol en 1848. Las predicciones de Le Verrier' La teoría de s no coincidió con las observaciones.

A pesar de esto, Le Verrier continuó su trabajo y, en 1859, publicó un estudio más completo del movimiento de Mercurio. Esto se basó en una serie de observaciones de meridianos del planeta y 14 tránsitos. El rigor de este estudio significó que algún factor desconocido causaría alguna diferencia con respecto a la observación. De hecho, persistieron algunas discrepancias. Durante la órbita de Mercurio, su perihelio avanza una pequeña cantidad, algo que se llama precesión del perihelio. El valor observado supera la predicción de la mecánica clásica por la pequeña cantidad de 43 segundos de arco por siglo.

Le Verrier postuló que el exceso de precesión podría explicarse por la presencia de algún objeto u objetos no identificados dentro de la órbita de Mercurio. Calculó que era otro planeta del tamaño de Mercurio o, dado que era poco probable que los astrónomos no pudieran ver un objeto tan grande, un cinturón de asteroides desconocido cerca del Sol.

El hecho de que Le Verrier hubiera predicho la existencia del planeta Neptuno en 1846 utilizando las mismas técnicas le dio veracidad a su afirmación.

Descubrimiento reclamado

El 22 de diciembre de 1859, Le Verrier recibió una carta de Lescarbault, diciendo que había visto un tránsito del hipotético planeta el 26 de marzo de ese año. Le Verrier tomó el tren al pueblo de Orgères-en-Beauce, a unos 70 kilómetros (43 millas) al suroeste de París, al observatorio casero de Lescarbault. Le Verrier llegó sin anunciarse y procedió a interrogar al hombre.

Lescarbault describió en detalle cómo, el 26 de marzo de 1859, observó un pequeño punto negro en la cara del Sol. Después de que había pasado un tiempo, se dio cuenta de que se estaba moviendo. Pensó que se parecía al tránsito de Mercurio que había observado en 1845. Calculó la distancia que ya había recorrido, hizo algunas mediciones de su posición y dirección de movimiento y, utilizando un reloj antiguo y un péndulo con el que tomó su pacientes' pulsos, estimó la duración total del tránsito (dando como resultado 1 hora, 17 minutos y 9 segundos).

Le Verrier no estaba contento con el equipo tosco de Lescarbault, pero estaba satisfecho de que el médico hubiera visto el tránsito de un planeta previamente desconocido. El 2 de enero de 1860 anunció el descubrimiento del nuevo planeta con el nombre propuesto de la mitología, "Vulcano", en la reunión de la Académie des Sciences en París. Lescarbault, por su parte, fue galardonado con la Légion d'honneur e invitado a comparecer ante numerosas sociedades científicas.

Sin embargo, no todos aceptaron la veracidad del 'descubrimiento' de Lescarbault. Un eminente astrónomo francés, Emmanuel Liais, que trabajaba para el gobierno brasileño en Río de Janeiro en 1859, afirmó haber estado estudiando la superficie del Sol con un telescopio dos veces más potente que el de Lescarbault en el mismo momento en que Lescarbault dijo que observó su tránsito misterioso. Liais, por lo tanto, estaba "en condiciones de negar, de la manera más positiva, el paso de un planeta sobre el sol en el momento indicado".

Basado en el 'tránsito' de Lescarbault, Le Verrier calculó la órbita de Vulcano: supuestamente giraba alrededor del Sol en una órbita casi circular a una distancia de 21 millones de kilómetros (0,14 AU; 13,000,000 mi) El período de revolución fue de 19 días y 17 horas, y la órbita se inclinó a la eclíptica en 12 grados y 10 minutos (un grado de precisión increíble). Visto desde la Tierra, la mayor elongación de Vulcano desde el Sol fue de 8 grados.

Intentos de confirmar el descubrimiento

Numerosos informes llegaron a Le Verrier de otros aficionados que afirmaban haber visto tránsitos inexplicables. Algunos de estos informes se referían a observaciones realizadas muchos años antes, y muchos no estaban fechados, y mucho menos cronometrados con precisión. Sin embargo, Le Verrier continuó jugando con los parámetros orbitales de Vulcan a medida que le llegaba cada nuevo avistamiento informado. Con frecuencia anunciaba fechas de futuros tránsitos de Vulcano. Cuando estos no se materializaron, jugó con los parámetros un poco más.

Poco después de las 08:00 del 29 de enero de 1860, F.A.R. Russell y otras tres personas en Londres vieron un supuesto tránsito de un planeta intra-Mercurial. Un observador estadounidense, Richard Covington, muchos años después afirmó haber visto un punto negro bien definido que avanzaba a través del disco solar alrededor de 1860 cuando estaba estacionado en el territorio de Washington.

Sin "observaciones" de Vulcano se hicieron en 1861. Luego, en la mañana del 20 de marzo de 1862, entre las 08:00 y las 09:00 hora de Greenwich, otro astrónomo aficionado, el Sr. Lummis de Manchester, Inglaterra, vio un tránsito. Su colega, a quien alertó, también vio el hecho. Con base en los informes de estos dos hombres, dos astrónomos franceses, Benjamin Valz y Rodolphe Radau, calcularon de forma independiente el supuesto período orbital del objeto, Valz obtuvo una cifra de 17 días y 13 horas y Radau una cifra de 19. días y 22 horas.

El 8 de mayo de 1865, otro astrónomo francés, Aristide Coumbary, observó un tránsito inesperado desde Estambul, Turquía.

Entre 1866 y 1878, no se realizaron observaciones fiables del hipotético planeta. Luego, durante el eclipse solar total del 29 de julio de 1878, dos astrónomos experimentados, el profesor James Craig Watson, director del Observatorio Ann Arbor en Michigan, y Lewis Swift, de Rochester, Nueva York, afirmaron haber visto un volcán. tipo planeta cercano al Sol. Watson, observando desde Separation, Wyoming, colocó el planeta a unos 2,5 grados al suroeste del Sol y estimó su magnitud en 4,5. Swift, al observar el eclipse desde un lugar cerca de Denver, Colorado, vio lo que tomó como un planeta intramercurial a unos 3 grados al suroeste del Sol. Estimó que su brillo era el mismo que el de Theta Cancri, una estrella de quinta magnitud que también era visible en su totalidad, a unos seis o siete minutos del 'planeta'. Theta Cancri y el planeta estaban casi alineados con el centro del Sol.

Watson y Swift tenían fama de ser excelentes observadores. Watson ya había descubierto más de veinte asteroides, mientras que Swift tenía varios cometas que llevaban su nombre. Ambos describieron el color de su hipotético planeta intramercurial como 'rojo'. Watson informó que tenía un disco definido, a diferencia de las estrellas, que aparecen en los telescopios como meros puntos de luz, y que su fase indicaba que estaba en el lado más alejado del Sol acercándose a la conjunción superior.

Tanto Watson como Swift habían observado dos objetos que creían que no eran estrellas conocidas, pero después de que Swift corrigió un error en sus coordenadas, ninguna de las coordenadas coincidía entre sí ni con las estrellas conocidas. La idea de que se observaron cuatro objetos durante el eclipse generó controversia en revistas científicas y burlas del rival de Watson, C. H. F. Peters. Peters notó que el margen de error en el dispositivo de registro de lápiz y cartón que Watson había usado era lo suficientemente grande como para incluir plausiblemente una estrella brillante conocida. Un escéptico de la teoría de Vulcano, Peters descartó todas las observaciones por confundir estrellas conocidas con planetas.

Los astrónomos continuaron buscando a Vulcano durante los eclipses solares totales de 1883, 1887, 1889, 1900, 1901, 1905 y 1908. Finalmente, en 1908, W. W. Campbell, Director, y C. D. Perrine, Astrónomo, del Observatorio Lick, después de exhaustivas observaciones fotográficas en tres expediciones de eclipses solares en 1901, 1905 y 1908, declaró: "En nuestra opinión, el trabajo de las tres Expediciones Crocker,... trae el lado observacional del problema de los planetas intermercurial—famoso por la mitad un siglo, definitivamente hasta el final."

Hipótesis refutada

En 1915, la teoría de la relatividad de Einstein, un enfoque para comprender la gravedad de manera completamente diferente a la mecánica clásica, eliminó la necesidad del hipotético planeta de Le Verrier. Mostró que las peculiaridades en la órbita de Mercurio eran el resultado de la curvatura del espacio-tiempo causada por la masa del Sol. Esto agregó un avance previsto de 0,1 segundos de arco del perihelio de Mercurio en cada revolución orbital, o 43 segundos de arco por siglo, exactamente la cantidad observada (sin recurrir a la existencia de un Vulcano hipotético). La nueva teoría modificó las órbitas predichas de todos los planetas, pero la magnitud de las diferencias con la teoría newtoniana disminuye rápidamente a medida que uno se aleja del Sol. Además, la órbita bastante excéntrica de Mercurio hace que sea mucho más fácil detectar el cambio del perihelio que en el caso de las órbitas casi circulares de Venus y la Tierra. La teoría de Einstein se verificó empíricamente en el experimento de Eddington durante el eclipse solar del 29 de mayo de 1919 cuando las fotografías mostraron que la curvatura del espacio-tiempo desviaba la luz de las estrellas alrededor del Sol. Los astrónomos generalmente aceptaron rápidamente que un gran planeta dentro de la órbita de Mercurio no podría existir, dada la ecuación de gravedad corregida.

Hoy, la Unión Astronómica Internacional ha reservado el nombre "Vulcan" para el hipotético planeta, aunque se ha descartado, y también para los Vulcanoides, una hipotética población de asteroides que pueden existir dentro de la órbita del planeta Mercurio. Sin embargo, hasta ahora, los telescopios terrestres y espaciales y la sonda solar Parker de la NASA no han detectado tales asteroides. Si bien tres asteroides Atira tienen puntos de perihelio dentro de la órbita de Mercurio, sus afelios están fuera de esa trayectoria orbital, por lo que no pueden definirse como 'vulcanoides', lo que requeriría trayectorias orbitales circulares totalmente intramercurianas, que ninguno de ellos ellos poseen.