Cazadores de planetas

Vivimos una época de descubrimientos excitantes. En menos de 20 años se han descubierto más de 800 planetas orbitando otras estrellas (exoplanetas), lo que permitirá conocer mejor el lugar donde vivimos y saber si estamos solos en el Universo.
Durante miles de años sólo conocímos cinco planetas (Mercurio, Venus, Marte, Júpiter y Saturno) y otros dos cuerpos mal catalogados como tales (Sol y Luna).

Los planetas aparecían al ojo humano con el aspecto de estrellas, pero a diferencia de estas, se movían en trayectorias caprichosas sobre el fondo de estrellas, algunas veces hacia adelante y otras hacia atrás.. De ahí el nombre de planeta, que significa errante o vagabundo.

Tuvimos que esperar a la teoría heliocéntrica (1543) para hacer visible lo invisible: la Tierra también era uno de los tantos planetas que giraban alrededor del Sol.

El modelo matemático predictivo presentado por Copérnico permitía calcular, además, las posiciones pasadas y futuras de estrellas y planetas.

En el siglo siguiente, Kepler trabajó y expandió este modelo heliocéntrico asignándole  órbitas elípticas a los planetas.

Sus trabajos tuvieron el apoyo de las observaciones realizadas por Galileo Galilei con su telescopio, lo cual mostró por primera vez la importante sinergia entre Ciencia y Tecnología.

Hasta 1781 nadie sospechaba que existieran otros planetas más allá de Saturno, pero el 13 de marzo de ese mismo año, William Herschel descubrió accidentalmente a Urano mientras buscaba pares de estrellas. Cuando otros astrónomos siguieron sus movimientos con telescopios, llegaron a la conclusión que el nuevo astro tenía que ser un objeto del sistema solar: un cometa, un satélite o un planeta. Como las posiciones de los planetas y sus respectivos satélites eran bien conocidas, Herschel concluyó que se trataba de un nuevo cometa y así lo anunció. Pero las observaciones que siguieron, mostraron que el nuevo astro no tenía los bordes difusos característicos de los cometas, sino que su contorno era bien nítido y definido, como el de la Luna llena. La lentitud de su movimiento, indicaba claramente que se trataba de un objeto más lejano que Saturno.

El descubrimiento de Urano, ubicado a 19,18 UA del Sol (1 UA es la distancia media que separa a la Tierra del Sol), no hizo más que poner la atención en la ley de Bode, publicada sólo tres años antes.  

En realidad, no se trata de una ley, sino de una curiosidad matemática, sin fundamento físico, que relaciona las distancias de los planetas con el número de orden de los mismos mediante una fórmula simple.

La siguiente figura muestra la asombrosa concordancia de esta “ley” con los datos que se conocían por aquel entonces.

Aún así, había una preocupación real por el hueco a 2.8 UA, que había que llenar. Fue así que en el Congreso de Astronomía de 1796 se encomendó la búsqueda de ese hipotético planeta a un grupo de veinticuatro astrónomos, que se hacían llamar la “policía celestial”.

El 1 de enero de 1801, Piazzi, que no formaba parte de esta comisión de búsqueda, descubre Ceres. Con los pocos datos de su movimiento, Gauss pudo calcular su órbita. Ceres se encontraba a 2.77 UA, entre Marte y Júpiter, en el mismo lugar predicho por la ley de Bode.

El triunfo de la predicción de Bode era innegable. Sin embargo, a medida que se iban obteniendo más datos sobre la órbita de Urano, comenzaban a aflorar algunas dudas.

Urano tenia una órbita diferente a los demás planetas. Incluso, algunos astrónomos, los más heterodoxos, ponían en entredicho las leyes de Newton a partir de ciertas distancias. Otros suponían que podía haber otro planeta, aún no descubierto, perturbando la órbita de Urano. Los menos, que la Ley de Bode fuera incorrecta.

Dos matemáticos, Le Verrier en Francia y Adams en Inglaterra, armados de lápiz y papel (y las leyes de Newton, claro) se entregaron a laboriosos cálculos manuales (ya que todavía no se había inventado la computadora) durante largos meses para obtener la órbita de ese nuevo planeta.

Hay un gran debate sobre quién encontró primero la solución, pero no quiero detenerme en estas disputas mezquinas que suelen darse en la ciencia, así como en cualquier actividad humana.

Sea como fuera, Le Verrier fue el primero en comunicar sus resultados a los astrónomos para que éstos apuntaran sus poderosos telescopios hacia un lugar preciso del cielo. Así se descubría Neptuno (1846).

Quedaba claro que las leyes de Newton gozaban de buena salud, ya que explicaban la perturbación de la órbita de Urano y permitían calcular con cierta precisión la órbita de Neptuno. La única anomalía que presentó este planeta fue que estaba más cerca de lo esperado, según la ley de Bode. La ley de Bode estaba herida de muerte.

El mundo reconocía a Newton como un genio y todos los planetas recorrían sus órbitas siguiendo sus leyes. ¿Todos? Bueno, no todos. Mercurio, el más pequeño de los planetas tenía una trayectoria imposible de explicar.

Si aplicáramos el mismo razonamiento que en el caso de Urano, podríamos pensar en la existencia de otro planeta desconocido ubicado entre el Sol y Mercurio. Hasta le pusieron nombre: Vulcano. Pero, después de casi una década de búsqueda, se llegó a la conclusión que este planeta no existía.

¿Podían fallar las leyes de Newton? Seguramente, pero no era fácil renunciar a ellas. La ley de la gravitación universal había sido uno de los logros más importantes de la ciencia y no se contaba aún con una teoría alternativa. No obstante, a medida que se incrementaba la precisión en las observaciones celestes, se acumulaban más y más discrepancias en el movimiento de Mercurio.

El misterio continuó durante medio siglo más, hasta que Einstein formuló su teoría general de la relatividad. Esta nueva forma de entender la gravedad fue capaz de explicar los movimientos anómalos de Mercurio.    

El siglo XX comenzaba sin la ley de Bode y con una nueva física.

En la década del ‘20, Lowell, astrónomo norteamericano, comienza a sospechar sobre la presencia de otro planeta más lejano que Neptuno, en virtud de las perturbaciones observadas de su órbita. Otra vez, el lápiz y el papel ampliaban la frontera del sistema solar. Tombaugh, otro astrónomo norteamericano, descubría Plutón en 1930, mediante la comparación de fotografías (otro invento que ayudó al avance de la Ciencia) de la región del cielo predicha por los cálculos, en dos días diferentes.

No obstante, cálculos posteriores demostraron que la masa de Plutón no era suficiente para explicar las variaciones en la órbita de Neptuno, por lo que la búsqueda del planeta X (X se refiere a desconocido, no al número romano 10) no se considera finalizada.