Tudo sobre Vulcano, um planeta hipotético entre o Sol e Mercúrio

Tudo sobre Vulcano, um planeta hipotético entre o Sol e Mercúrio

14 de julho de 2022 0 Por ucrhyan
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Foi uma oscilação na órbita de Mercúrio que levou os cientistas no século 19 a procurar Vulcano

Por milênios, os planetas visíveis a olho nu – Mercúrio, Vênus, Marte, Júpiter e Saturno – preencheram o sistema solar junto com o Sol, a Lua e a Terra. Mas quando a revolução científica levou à descoberta dos planetas “invisíveis” Urano e Netuno no século 19, os cientistas também começaram a acreditar que havia pelo menos mais um planeta à espreita ao redor do Sol, e este estava ainda mais perto: o planeta Vulcano acreditava orbitar em algum lugar entre Mercúrio e o Sol.

A busca pelo planeta Vulcano no século 19 foi um dos empreendimentos científicos mais teimosos da época, mas foi amplamente esquecido nos tempos modernos. O que levou os cientistas a procurá-lo? Por que eles achavam que estava lá? E o que os fez finalmente desistir da caça?

Como Isaac Newton revolucionou a astronomia do invisível

As leis da gravitação de Isaac Newton revolucionaram a ciência planetária nos séculos XVIII e XIX.

Antes da descoberta das leis da gravitação por Isaac Newton, os astrônomos só conseguiam identificar o que podiam ver a olho nu ou através de um telescópio.

A existência dos planetas visíveis (isto é, aqueles que são visíveis a olho nu) é conhecida por toda a história registrada, e a invenção do telescópio (geralmente creditado a Hans Lippershey em 1608, mas primeiro apontado para o céu por Galileu um ano depois) revelou objetos ainda menores como as luas de Júpiter e os maiores asteroides do cinturão de asteroides, como Pallas e Ceres.

Mas o trabalho de Newton transformou o sistema solar e as relações entre os corpos celestes em interações matemáticas. Isso permitiu que os astrônomos fizessem previsões sobre planetas, cometas e outros objetos, usando fórmulas bem definidas.

Ainda melhor para os astrônomos, porque os objetos exercem gravidade, quer você saiba que eles estão lá ou não, os casos em que a matemática não bate, tornam-se ainda mais importantes do que quando batem. Se as leis da gravitação de Newton lhe dissessem que você deveria esperar dois mais dois igual a quatro, mas em vez disso o universo estava lhe dando um cinco, essas mesmas leis significavam que algo que você não levou em conta deve estar contribuindo com um.

Quando aplicada à gravidade, se a órbita de um planeta ou lua é previsível graças às leis de Newton, mas as observações não correspondem ao que você esperava usando essas leis, então outra coisa deve estar exercendo gravidade adicional no sistema.

Isso permitiu que os astrônomos inferissem a existência de objetos que eles não podiam ver medindo seus efeitos observáveis da gravidade em algum outro objeto. Desta forma, o oitavo planeta, Netuno, foi descoberto em 1846.

Descoberta do planeta Netuno

O planeta Netuno, descoberto em 1846 com a ajuda de muita matemática, visto durante o sobrevoo da sonda Voyager 2 em 1989.

Depois que William Herschel descobriu o planeta Urano em 1781 com a ajuda de um telescópio, os astrônomos usaram as leis do movimento de Newton para mapear a órbita precisa do novo planeta. Ao longo dos anos, porém, começou a surgir uma discrepância entre a órbita prevista de Urano e sua órbita real observada.

Ou as leis de Newton funcionavam de forma diferente a grandes distâncias do Sol (uma ideia que foi rejeitada por quase todos na época) ou algo estava interferindo na órbita de Urano. E, dado o imenso tamanho de Urano, essa coisa devia ser bem grande.

Isso deu início a uma busca matemática por um oitavo planeta escondido nas proximidades de Urano. O astrônomo francês Urbain Le Verrier é creditado por descobrir a posição do planeta então desconhecido. Eventualmente, em setembro de 1846, ele enviou uma carta com a posição do planeta para Johann Galle no Observatório de Berlim e depois fez uma confirmação visual do planeta Netuno usando o telescópio refratário do observatório.

Embora haja alguma controvérsia sobre a descoberta de Le Verrier, o astrônomo inglês John Couch Adams elaborou independentemente uma posição prevista menos precisa, mas semelhante, para o planeta ao mesmo tempo. No entanto, ele não publicou suas descobertas até que Galle confirmasse o trabalho de Le Verrier – até Adams reconheceu a prioridade de Le Verrier na descoberta de Netuno.

Esse reconhecimento, sem dúvida, deu um peso considerável à palavra de Le Verrier quando, em 1859, ele usou a mesma técnica matemática para tentar explicar uma perturbação semelhante na órbita de Mercúrio. Ele propôs que um pequeno planeta, Vulcano, talvez orbitando perto o suficiente do Sol para ter sido escondido da vista pelo brilho do Sol, mas grande o suficiente para perturbar a órbita de Mercúrio.

A oscilação de Mercúrio e a busca pelo planeta Vulcano

“Vulcano é notável porque a ideia desse pequeno corpo dentro da órbita de Mercúrio faz todo o sentido”, disse Tom Levenson, professor de redação científica do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, à National Geographic em 2015.

“Se você acredita na teoria da gravidade de Isaac Newton, que todo mundo acredita naquela época, a descoberta de uma ligeira oscilação no meio da órbita de Mercúrio que não pode ser explicada pelo puxão de Vênus ou da Terra tem apenas uma interpretação: tem que ser um planeta não descoberto ou um bando de asteróides que não podemos ver porque está muito perto do sol, mas deve estar exercendo alguma influência gravitacional em Mercúrio.”

Essa nova teoria para a oscilação da órbita de Mercúrio desencadeou um período de “Vulcan-mania” na segunda metade do século 19, quando astrônomos profissionais e amadores foram caçar o planeta proposto e alguns até afirmaram tê-lo visto por si mesmos.

O primeiro desses “avistamentos” veio de um astrônomo amador francês chamado Edmond Modeste Lescarbault em 1859. Trabalhando em seu observatório improvisado em um celeiro em seu quintal, Lescarbault apontou seu telescópio para o Sol e viu o que parecia ser um pequeno planeta redondo transitando pela Terra. Sol.

Registrando seu progresso, Lescarbault acabou enviando seus dados para Le Verrier, então diretor do Observatório de Paris, depois de ler um artigo de Le Verrier sobre o problema da órbita de Mercúrio.

“Le Verrier está em uma festa de Ano Novo quando recebe a carta e caminha até a casa de Lescarbault”, explica Levenson, “que envolve uma viagem de trem e depois uma caminhada de 19 quilômetros, para interrogá-lo.

“Le Verrier se convence de que Lescarbault realmente viu o que afirma ter visto e que a interpretação correta é que se trata de um trânsito de um planeta. Não está claro quem o nomeou primeiro, mas rapidamente se tornou conhecido como Vulcano.”

A combinação da reputação de Le Verrier e vários relatos populares de “avistamentos” do planeta inexistente convenceu quase todos que não apenas Vulcano era um planeta real, mas que também havia sido confirmado pela observação.

“Havia uma crença em muitos lugares de que havia um planeta que estava entre Mercúrio e o Sol, mas que geralmente se perdia no brilho do sol”, disse Daniel Kennefick, professor de física da Universidade de Arkansas e autor de No. Shadow of a Doubt: O Eclipse de 1919 que confirmou a Teoria da Relatividade de Einstein.

“Algumas pessoas pensaram ter visto Vulcano durante eclipses solares totais e era muito comum procurar por Vulcano nesses eventos porque o brilho do sol foi eliminado para que você tivesse uma chance muito maior de ver qualquer planeta possível.”

Dada a época, havia poucas razões para duvidar da descoberta, pois ela se encaixa na visão predominante do universo fornecida pelas leis da gravitação de Newton.

“A oscilação do mercúrio deve ser causada por alguma fonte de energia gravitacional”, disse Levenson. “Não havia outra maneira de pensar sobre isso. Os fatos por si só não significam nada, a menos que você tenha uma estrutura para colocá-los. E a estrutura eram as leis de Newton.

Fatos sobre Vulcano (mesmo que não exista)

Para um planeta que não existia, as pessoas estavam comprometidas com algumas ideias bastante concretas sobre Vulcano no século XIX.

Por sua parte, deve-se notar que Le Verrier nunca afirmou definitivamente que um planeta estava perturbando a órbita de Mercúrio. Ele realmente pensou que um cinturão de asteróides ou mesmo vários planetas menores eram tão prováveis, se não mais.

A quantidade de massa necessária para criar a oscilação de Mercúrio seria quase igual ao próprio Mercúrio e, portanto, não parecia provável que os astrônomos tivessem simplesmente perdido outro planeta do tamanho de Mercúrio orbitando o Sol. Dito isto, também não poderia ser descartado, já que sua órbita estaria inteiramente dentro da de Mercúrio. Um planeta interior a essa órbita restrita seria facilmente perdido contra a luz ofuscante do Sol.

Uma vez Le Verrier viu os dados de Vulcano sobre o caminho de Vulcano em 1859, ele se convenceu o suficiente da teoria do planeta singular que anunciou a “descoberta” de Vulcano em 1860, com base em seus próprios trânsito e nas observações do planeta feito por Lescarbault como confirmação.

A observação de Lescarbault e os dados de observação de distância de Lescarbault para determinar a observação de dados importantes de Vulcano, Sol e outras características.

A partir desses dados Le Verrier calculou uma órbita aproximadamente circular para o planeta. Ele colocou a distância de Vulcano ao cerca de 13 milhões de milhas. Mercúrio tem a órbita mais excêntrica de qualquer um dos planetas do sistema solar, mas em sua maior aproximação do Sol no periélio, é de cerca de 28,5 milhões de milhas. Isso colocaria Vulcano pouco menos da metade da distância do Sol como a aproximação mais próxima de Mercúrio.

Le Verrier calculou um período orbital de cerca de 19 dias e 18 horas, com uma inclinação orbital de cerca de 12 graus e 10 minutos em relação à eclíptica. E, de acordo com Le Verrier, o alongamento mais distante de Vulcano era de aproximadamente oito graus. Isso não estaria longe o suficiente do Sol para escapar de seu brilho, mesmo no crepúsculo, então a única esperança de vê-lo seria durante um eclipse ou durante um trânsito do Sol. Dado o rápido período orbital, Le Verrier imaginou que haveria de dois a quatro trânsitos de Vulcano por ano.

Le Verrier fez várias tentativas de prever um trânsito de Vulcano antes de sua morte em 1877, mas nenhuma aconteceu. Como outros alegaram ter visto um trânsito de Vulcano entre 1860 e 1877, Le Verrier continuou a refinar seus cálculos da órbita de Vulcano, esperando prever um trânsito que provaria conclusivamente que o planeta existia.

Além dos cálculos de Le Verrier, não havia muito mais que alguém pudesse dizer com certeza sobre um planeta que, afinal, não existia. Teria sido quente e rochoso, no entanto. Embora ninguém na época soubesse o quão quente Mercúrio realmente era na época, Vulcano foi apropriadamente nomeado em qualquer caso. Se existisse, teria sido substancialmente mais quente que Mercúrio, devido a estar duas vezes mais próximo do Sol que Mercúrio. Pode ter sido por isso que alguns observadores que afirmaram ter visto Vulcano durante um eclipse alegaram que ele tinha um tom avermelhado.

Ainda assim, o fato de ninguém ter sido capaz de identificar com segurança o planeta intermercurial, mesmo com alguns dos equipamentos de observação mais avançados da época, indicava fortemente que, se tal planeta existisse, não poderia ser tão massivo quanto Mercúrio.

“Em nossa opinião”, pesquisadores do Observatório Lick em Mount Hamilton, Califórnia, escreveram em 1909, “o trabalho das três expedições Crocker, para observar os eclipses de 1901, 1905 e 1908, traz o lado observacional do planeta intermercurial problema… definitivamente para um fim. Não se afirma que nenhum planeta será encontrado na região intermercurial… mas acredita-se com confiança que sua massa seria inadequada para explicar os distúrbios observados no movimento de Mercúrio.

Com tantas oportunidades para observar trânsitos se mostrando infrutíferos ou inconclusivos na melhor das hipóteses, e a falta de identificação definitiva durante uma infinidade de eclipses solares ao longo dos anos, em 1879, muitos começaram a duvidar da existência de Vulcano, mas seriam quase 40 anos antes da existência de Vulcano foi finalmente rejeitado.

Albert Einstein coloca Vulcano para descansar

Albert Einstein em seu escritório na Universidade de Berlim em 1920, logo após o eclipse de 1919 validou sua teoria da relatividade geral.

Como se viu, o problema estava nas leis de movimento e gravitação de Newton o tempo todo.

Embora as leis de Newton tenham sido e ainda sejam notáveis por sua capacidade de prever efeitos gravitacionais, elas não são a última palavra quando se trata de gravidade. E quando Albert Einstein começou a desenvolver sua teoria da relatividade geral, o elusivo planeta Vulcano estava muito na frente de sua mente.

“[Para Einstein,] Vulcano há muito havia se desviado para a penumbra distante das possibilidades”, escreveu Levenson em The Hunt for Vulcan. “Mas agora, Albert Einstein, construindo um cosmos sobre a base da relatividade, estava mirando o planeta não descoberto. Desde o início de sua investigação da gravidade, Einstein compreendeu o crucial ou/ou da existência ou ausência de Vulcano.”

Por mais de meio século, a existência de Vulcano foi contestada, mas pelo menos foi seriamente debatida. Einstein, portanto, veio a entender que Mercúrio era um campo de provas crucial para o desenvolvimento de sua teoria da relatividade geral. Se a relatividade pudesse explicar a oscilação da órbita de Mercúrio sem precisar depender de Vulcano, não resolveria apenas um grande mistério em astronomia e física. Isso mostraria que a relatividade superou Newton e suas leis de movimento e gravitação inteiramente na descrição do universo.

O principal insight para a relatividade geral de Einstein foi conceber a gravidade como mais do que uma força entre dois corpos, como Newton acreditava, mas como consequência da massa “afundar” no “tecido” de algo chamado espaço-tempo.

“O núcleo da Relatividade Geral é que o espaço e o tempo não são estáticos, mas dinâmicos e podem mudar”, disse Levenson. “A maneira como eles mudam é pela presença e movimento de matéria e energia. Uma vasta massa como o Sol cria curvas no espaço-tempo, o que significa que as coisas não vão direto. Um raio de luz que passa perto do Sol percorre um caminho curvo.”

Quando se tratava de Mercúrio e sua órbita, essa mesma curva em um espaço-tempo dinâmico explicava exatamente a oscilação da órbita do planeta por conta própria, sem exigir outro planeta entre Mercúrio e o Sol. Ao aprimorar sua teoria da relatividade geral sobre o problema do periélio instável de Mercúrio, Einstein eliminou a necessidade de um planeta Vulcano da noite para o dia.

“Refutar a existência de Vulcano foi fundamental para Einstein”, disse Levenson, “porque mostrou que essa nova imagem radical e bizarra dele, de que o espaço-tempo está fluindo, era na verdade a maneira certa de ver o universo”.

“O mercúrio oscila porque é o caminho mais curto que pode percorrer no espaço-tempo curvo criado por aquele enorme dente imposto pela massa do Sol. Sem espaço-tempo curvo, você precisa de alguma outra massa para puxá-lo. Com o espaço-tempo curvo, Mercúrio se comporta exatamente como a teoria de Einstein diz que deveria.”

Nos mais de cem anos desde que a relatividade geral foi publicada, o planeta Vulcano desapareceu da consciência pública (com exceção de Star Trek, é claro), mas sua história ressurgiu nos últimos anos à medida que historiadores e jornalistas da ciência refletem sobre o pequeno e ardente planeta que quase foi e sua importância no desenvolvimento da relatividade geral. Mais do que tudo, porém, prova ser um importante conto de advertência para os cientistas em todos os lugares.

“Vulcano nos ensina como é difícil entender o que a natureza está nos dizendo, como é difícil entender quando a natureza diz não”, disse Levenson. “As pessoas continuaram descobrindo Vulcan porque a maneira como viam o mundo exigia que Vulcan estivesse lá”, acrescentou. “Foi preciso Albert Einstein para fornecer a estrutura na qual Vulcano se tornou não apenas inexistente, mas desnecessário.”