Neptün'ün keşfi: kalemle bulunan gezegen

Gökyüzünde yeni bir gezegen bulmanın en bilinen yolu teleskopla bakmaktır. Neptün ise farklı biçimde keşfedildi: önce kâğıt üzerinde, Newton'un kütleçekim yasasıyla yapılan hesaplarla varlığı ve yeri öngörüldü, ardından teleskop tam o noktaya çevrildi. Öykünün bir de gölgeli yanı var: İngiltere ile Fransa arasında yıllarca süren “keşfin sahibi kim?” tartışması. Bu sayfa, kalemle bulunan gezegenin öyküsünü anlatıyor. Gezegenin özellikleri için “Neptün” ana sayfasına bakabilirsiniz.

Sorun: yoldan çıkan Uranüs

William Herschel 1781'de Uranüs'ü keşfettikten sonra gökbilimciler bu yeni gezegenin yörüngesini hesaplamaya koyuldu. Fransız gökbilimci Alexis Bouvard, 1821'de Uranüs'ün konumunu öngören ayrıntılı tablolar yayımladı. Ancak sonraki yıllarda yapılan gözlemler bu tablolardan giderek sapmaya başladı: Uranüs, hesaplanan yerinde değildi. Bouvard, bu sapmaların ötede, Uranüs'ü kütleçekimiyle çekiştiren bilinmeyen bir cisimden kaynaklanabileceğinden kuşkulandı.

Sorunun çözümü kolay değildi. Bilinen gezegenlerin çekimlerinden bir gezegenin yörüngesini hesaplamak zaten zorlu bir işti; burada ise tersini yapmak gerekiyordu: gözlenen sapmalardan yola çıkarak, kütlesi, uzaklığı ve konumu bilinmeyen bir cismin nerede olması gerektiğini bulmak. Bu, bugünkü deyişle bir “ters problem”di.

İki hesapçı: Adams ve Le Verrier

İngiltere'de Cambridge'li genç matematikçi John Couch Adams, 1843'te bitirme sınavlarından sonra bu problem üzerinde çalışmaya başladı. 13 Şubat 1844'te Cambridge Gözlemevi müdürü James Challis, Adams için Kraliyet Gökbilimcisi George Airy'den Uranüs verileri istedi. Adams'ın bazı hesaplarını büyük olasılıkla Eylül 1845'te tamamladığı düşünülür. Ancak sonuçlarını Challis'e Eylül 1845 ortasında gönderdiği yönündeki öykü, 1904'te bulunan ve üzerinde “Eylül 1845'te alındı” notu olan bir belge gibi sonradan ortaya çıkan kanıtlara dayanıyor.

Fransa'da ise Urbain Le Verrier aynı soruya bağımsız olarak yöneldi. 10 Kasım 1845'te Uranüs üzerine ilk çalışmasını sundu. 1 Haziran 1846'daki ikinci çalışmasında varsayımsal gezegen için bir konum verdi; bu konum, Neptün'ün sonradan bulunduğu yerin 1 derece yakınındaydı. 31 Ağustos 1846'daki üçüncü çalışmasında gezegenin kütlesini ve yörüngesini de hesapladı.

Kaçırılan fırsat: Cambridge'deki arama

Airy, Le Verrier'nin Haziran 1846'daki sonucunun Adams'ınkine benzediğini fark edince bir arama başlattı. Challis, 29 Temmuz 1846'da Cambridge'de bir teleskopla gökyüzünü taramaya başladı. Ancak arama iki nedenle sonuç vermedi: Adams'ın altı farklı çözümü Challis'i gökyüzünün yanlış bölgesine yönlendirdi ve Challis'in elinde güncel bir yıldız haritası yoktu. Bu yüzden Challis, Neptün'ü 8 ve 12 Ağustos'ta gözlemlerine kaydettiği halde tanıyamadı.

Berlin'de bir saatlik arama

Le Verrier, 31 Ağustos'taki çalışmasının ardından sonuçlarını Berlin Gözlemevi'nden Johann Gottfried Galle'ye mektupla gönderdi. Galle mektubu 23 Eylül 1846 sabahı aldı. Gözlemevi müdürü Johann Franz Encke, Galle'nin gözlemevinin 9 inçlik Fraunhofer mercekli teleskobunu kullanmasına izin verdi; o gün Encke'nin 55. doğum günüydü. Heinrich Louis d'Arrest, gökyüzünü Carl Bremiker'in hazırladığı, standart haritadan daha güncel “Hora XXI” yıldız haritasıyla karşılaştırmayı önerdi. Haritada olmayan bir “yıldız”, yeni gezegen olabilirdi.

Gece yarısından hemen sonra, aramaya başladıktan bir saat bile geçmeden, Galle ve d'Arrest haritada bulunmayan bir cisim buldular. Cisim, Le Verrier'nin öngördüğü konumdan 1 dereceden az uzaktaydı. Galle, Le Verrier'ye yazdığı mektupta, hesapladığı gezegenin gerçekten var olduğunu bildirdi.

Ad ve öncelik kavgası

Keşif, Avrupa'da büyük heyecan yarattı ama hemen bir tartışmayı da başlattı. Fransız gökbilimci François Arago yeni gezegene “Le Verrier” adını vermeyi önerdi. Galle Janus, Challis Oceanus adlarını önerdi. Le Verrier'nin kendisi Neptün adını önerdi; bu ad 1846'da Rus gökbilimci Friedrich Georg Wilhelm von Struve'nin desteğiyle uluslararası kabul gördü.

İngiltere'de ise Adams'ın da gezegeni aynı dönemde hesapladığı ortaya çıkınca, keşfin onuru konusunda sert bir tartışma başladı. Royal Society 1846'da Copley Madalyası'nı Adams'tan söz etmeden Le Verrier'ye verdi; Adams aynı madalyayı 1848'de aldı. Adams ise Kasım 1846'daki bir yazısında önceliği açıkça Le Verrier'ye tanıdı.

Kaybolan belgeler

Tartışma 20. yüzyılın sonunda yeniden alevlendi. Adams ile Airy arasındaki yazışmaları içeren dosyalar uzun süre kayıptı; 1999'da Şili'de, gökbilimci Olin J. Eggen'in eşyaları arasında bulundu. 2004'te Sheehan, Kollerstrom ve Waff'ın Scientific American'da yayımlanan makalesi, belgeleri inceleyerek İngiliz iddiasının zayıf olduğunu ve keşfin “yalnızca Le Verrier'nin başarısı” olduğunu savundu.

Şans da payını aldı

Neptün'ün keşfi tümüyle hatasız bir hesabın ürünü değildi. Hem Adams hem Le Verrier, gezegenlerin Güneş'e uzaklıkları için kullanılan deneysel bir kural olan Bode yasası'ndan yararlandı. Bu kural Neptün'ün uzaklığını olduğundan fazla tahmin ediyordu; dolayısıyla öngörülen yörüngeler gerçeğinden farklıydı. Wikipedia'da özetlenen tarihsel analizlere göre her iki hesapçının da gezegenin gökyüzündeki boylamını doğruya yakın bulması kısmen şans eseriydi.

Daha önce görülmüş, tanınmamış

Neptün, keşfinden önce birkaç kez gözlenmiş ama tanınmamıştı. Galileo Galilei, 28 Aralık 1612 ve 27 Ocak 1613'te Jüpiter'i gözlerken Neptün'ü de çizmiş, ama onu sabit bir yıldız sanmıştı. Fransız gökbilimci Lalande'nin ekibi 8 ve 10 Mayıs 1795'te Neptün'ün konumunda bir “yıldız” kaydetmişti. John Herschel de 14 Temmuz 1830'da gezegeni görmüş, ama bir yıldız sanmıştı.

Keşfin ardından

Keşfin üzerinden yalnızca 17 gün geçmişti ki İngiliz gökbilimci William Lassell, 10 Ekim 1846'da Neptün'ün en büyük uydusu Triton'u buldu. Neptün'ün yörünge süresi yaklaşık 165 yıl olduğundan, gezegen keşfedildiği noktaya ancak Temmuz 2011'de geri döndü; yani keşfinden bu yana Güneş'in çevresinde ancak bir tur atabildi. Neptün'ün keşfi, ardından gelen “görünmeyen gezegen” aramalarına da ilham verdi: 1848'de Jacques Babinet Neptün'ün ötesinde bir gezegen daha önerdi, ama Le Verrier bu fikri reddetti.

Kısaca

• Uranüs'ün yörüngesindeki açıklanamayan sapmalar, ötede bilinmeyen bir gezegenin varlığına işaret etti.
• Le Verrier ve Adams bu gezegenin yerini birbirinden bağımsız olarak hesapladı.
• Galle ve d'Arrest, Le Verrier'nin hesabıyla 23-24 Eylül 1846'da Neptün'ü bir saatten kısa sürede buldu.
• Cambridge'deki arama, yanlış bölgeye bakıldığı ve güncel harita olmadığı için gezegeni kaçırdı.
• Keşfin önceliği İngiltere ile Fransa arasında uzun süre tartışıldı; 1999'da bulunan belgeler tartışmayı yeniden açtı.
• Galileo 1612-1613'te Neptün'ü görmüş ama yıldız sanmıştı.

Kaynaklar: Wikipedia — Discovery of Neptune, NASA — Neptune Facts, Wikipedia — Neptune, Wikipedia — Triton (moon)