Descoberta de Netuno
Em 1841, John Couch Adams começou a investigar o que, na época, seriam grandes resíduos em movimento ao redor de Urano.
Em 1845, Urbain Le Verrier começou também a investigá-los. Adams apresentou duas diferentes soluções para o problema, admitindo que os desvios eram causados pela gravitação de um planeta desconhecido. Adams tentou apresentar suas conclusões ao observatório de Greenwich, mas, por ser jovem e desconhecido, não lhe deram crédito. Urbain Le Verrier apresentou sua solução em 1846, mas a França não dispunha de recursos para localizar o planeta. Le Verrier voltou-se então para o observatório de Berlim, onde Galle e seu assistente, d'Arrest, descobriram Netuno na noite de 23 de setembro de 1846. Adams e Le Verrier dividem entre si o mérito de terem previsto a existência e a posição de Netuno.
Descoberta de Plutão
Em 30 de setembro de 1846, uma semana após a descoberta de Netuno, Le Verrier declarou que poderia haver ainda um outro planeta desconhecido por lá. Em 10 de outubro, a grande lua de Netuno, Triton foi descoberta, o que permitiu uma maneira fácil de se calcular a massa de Netuno, que resultou ser 2% maior do que se esperava a partir das perturbação na órbita de Urano. Parecia que os desvios no movimento de Urano realmente eram causados por dois planetas -- além disso, a verdadeira órbita de Netuno mostrou-se significativamente diferente das órbitas previstas por Adams e Le Verrier.
Em 1850, Ferguson estava observando o movimento do pequeno planeta Hygeia. Um dos leitores do relatório de Ferguson era Hind, que checou as estrelas de referência usadas por Ferguson. Hind não conseguiu encontrar nenhuma das estrelas de referência de Ferguson. Maury, do Naval Observatory, também não conseguiu encontrar a estrela.
Durante alguns anos, acreditou-se que essa fosse uma observação de ainda um outro planeta, mas em 1879, uma outra explicação foi oferecida: Ferguson cometera um erro ao registrar sua observação -- quando seu erro foi corrigido, uma outra estrela enquadrou-se perfeitamente em sua "estrela de referência que faltava".
A primeira tentativa séria de se encontrar um planeta para além de Netuno foi feita em 1877 por David Todd. Ele usou um "método gráfico" e, a despeito de não ter chegado a uma conclusão quanto aos resíduos de Urano, ele derivou elementos para um planeta para além da órbita de Netuno: distância média de 52 u.a, período de 375 anos magnitude inferior a 13. Sua longitude para 1877,84 foi calculada em 170 graus, com uma incerteza de 10 graus.
A inclinação era de 1,40 graus e a longitude do nodo ascendente, de 103 graus.
Em 1879, Camille Flammarion acrescentou um outro palpite com relação à existência de um planeta para além de Netuno: os afélios dos cometas periódicos tendem a acumular-se em torno das órbitas dos principais planetas.
Júpiter fica com a maior parcela desses cometas; Saturno, Urano e Netuno também têm, cada qual, alguns deles. Flamarion descobriu dois cometas: 1862 III com um período de 120 anos e afélio de 47,6 u.a, e 1889 II, com um período um pouco maior e afélio de 49,8 u.a Flammarion sugeriu que o planeta hipotético provavelmente se movia a 45 u.a
Um ano mais tarde, em 1880, o professor Forbes publicou suas memórias, onde registrou os afélios dos cometas e suas relações com as órbitas planetárias. Por volta de 1900, cinco cometas eram conhecidos, com afélios fora da órbita de Netuno. Forbes então sugeriu que um planeta trans-netuniano se movia a uma distância de cerca de 100 u.a. e um outro a 300 u.a, com períodos de 1000 e 5000 anos.
Durante os cinco anos seguintes, vários astrônomos/matemáticos publicaram suas próprias idéias do que poderia ser encontrado para além do sistema solar. Gaillot, do observatório de Paris, admitiu a existência de dois planetas para além de Netuno, a 45 e 60 u.a. Thomas Jefferson Jackson See previu três planetas trans-netuniano: "Oceanus, a 41,25 u.a. e período de 272 anos, "trans-Oceanus", 56 u.a. e período de 420 anos e, finalmente um outro a 72 u.a. e período de 610 anos. O doutor Theodor Grigull, de Munster, Alemanha, presumiu, em 1902, a existência de um planeta do tamanho de Urano, a 50 u.a. e período de 360 anos, que ele chamou de "Hades". Grigull baseou seu trabalho principalmente nas órbitas dos cometas com afélios para além da órbita de Netuno, com um teste para ver se a atração gravitacional de tal corpo produziria os desvios observados no movimento de Urano. Em 1921, Grigull corrigiu o período orbital de "Hades" para 310-330 anos, para melhor explicar os desvios observados.
Em 1900, Hans-Emil Lau, Copenhague, publicou os elementos de dois planetas trans-netunianos: uma distância de 46,6 e 70,7 a.u, com massas 9 e 47,2 vezes maior que a da Terra, e uma magnitude para o planeta mais próximo em torno de 10-11. As longitudes desses corpos hipotéticos eram de 274 e 343 graus, ambos com um erro muito grande de 180 graus.
Em 1901, Gabriel Dallet deduziu a existência de um planeta hipotético a uma distância de 47 u.a, com uma magnitude de 9,5-10,5 e longitude de 358 graus. No mesmo ano, Theodor Grigull calculou a longitude de uma planeta trans-netuniano a menos de 6 graus do planeta de Dallet e, mais tarde, reduziu a diferença para 2,5 graus. Esse planeta estaria a uma distância de 50,6 u.a
Em 1904, Thomas Jefferson Jackson See sugeriu três planetas além de Netuno, a 42,25, 56 e 72 u.a. O planeta interior tinha um período de 272,2 anos e uma longitude em 1904 de 200 graus. Um general russo chamado Alexander Garnowsky sugeriu quatro planetas hipotéticos, mas deixou de fornecer quaisquer detalhes sobre eles.
As duas previsões mais cuidadosamente elaboradas de um planeta trans-netuniano eram ambas de origem americana: "A search for a planet beyond Neptune, de Pickering's (Annals Astron. Obs. Harvard Coll, volume LXI, parte II, 1009), e Percival Lowell's "Memoir on a trans-Neptunian planet", de Percival Lowell (Lynn, Mass, 1915). Ambas tratavam do mesmo assunto, mas usavam diferentes abordagens e chegaram a diferentes resultados.
Peckering usou uma análise gráfica e sugeriu um "Planeta O", a 51,9 u.a, com um período de 373,5 anos, um massa duas vezes a da Terra e uma magnitude de 11,5-14. Ao longo dos 24 anos seguintes, Pickering sugeriu oito outros planetas trans-netuniano. Os resultados de Pickering fizeram Gaillot corrigir as distâncias de seus planetas para 44 e 66 u.a, e ele deu a esses corpos hipotéticos as massas de 5 e 24 massas terrestres.
Resumidamente, de 1908 a 1932, Pickering propôs sete planetas hipotéticos -- O,P,Q,R,S,T e U. Seus elementos finais para O e P definem corpos completamente diferentes dos originais, perfazendo assim nove planetas -- certamente um recorde de prognóstico planetário. A maioria das previsões de Pickering é vista apenas como curiosidades, não despertando maior interesse. Em 1911, Pickering sugeriu que o planeta Q teria uma massa 20.000 vezes maior que a da Terra, 63 vezes a de Júpiter e cerca de 1/6 da massa do Sol, próximo a uma estrela de massa mínima. Pickering disse que o planeta Q tinha uma órbita extremamente elíptica.
Anos mais tarde, apenas o planeta P ocuparia seriamente a sua atenção. Em 1928, ele reduziu a distância de P de 123 para 67,7 u.a e seu período de 1400 para 556,6 anos. Ele deu a P uma massa correspondente a 20 vezes a massa da Terra e magnitude 11. Em 1931, após a descoberta de Plutão, ele anunciou uma outra órbita elíptica para P: distância de 75,5 u.a, período de 656 anos, massa de 50 vezes a da Terra, excentricidade de 0,265, inclinação de 37 graus, próximo aos valores dados para a órbita de 1911. Seu planeta S, proposto em 1928 e cujos elementos foram sugeridos em 1931, estaria a uma distância de 48,3 u.a (próximo ao planeta X de Lowell, a 47,5 u.a), teria um período de 336 anos, massa 5 vezes maior que a da Terra e magnitude 15. Em 1929, Pickering propôs o planeta U, a uma distância de 5,79 u.a, com período de 13,93 anos, isto é, quase dentro da órbita de Júpiter. Sua massa era 0,045 massas terrestres e sua excentricidade 0,26. O menor dos planetas de Pickering é o planeta T, sugerido em 1931: distância de 32,8 u.a., período de 188 anos.
Percival Lowell, que se tornou conhecido por aventar a hipótese de canais em Marte, construiu um observatório particular em Flagstaff, Arizona. Lowell chamou seu planeta hipotético de Planet X, e por várias vezes tentou localizá-lo, mas sem sucesso. A primeira tentativa de Lowell de encontrar seu Planeta X terminou em 1909, mas em 1913, ele iniciou uma segunda busca, com uma nova previsão: época 1850-01-01, longitude média de 11,67 graus, periélio longitudinal 186, excentricidade de 0,228, distância média de 47,5 u.a., nodo ascendente longitudinal de 110,99 graus, inclinação de 7,30 graus, massa correspondente a 1/21.000 da massa solar. Lowell e outros procuraram em vão localizar o Planeta X.
Em 1913-1915, Lowell publicou seus resultados teóricos referentes a esse planeta. É irônico que nesse mesmo ano de 1915 duas fracas imagens de Plutão fossem registradas no observatório de Lowell, embora só viessem a ser reconhecidas como imagens de Plutão após sua descoberta em 1930. Para Lowell, não ter encontrado o Planeta X foi a maior decepção de sua vida. Nos dois últimos anos que antecederam a sua morte, em 1916, Lowell já não procurava seu Planeta X com igual entusiasmo. Nas quase 1000 chapas expostas em sua segunda busca do sonhado planeta havia 515 asteróides , 700 estrelas variáveis e 2 imagens de Plutão.
A terceira busca começou em abril de 1927. Nenhum progresso foi feito no período de 1927-1928. Em dezembro de 1929, um jovem astrônomo do Kansas, Clyde Tombaugh foi escolhido para reiniciar a busca. Tombaugh começou seu trabalho em abril de 1929. A 23 e 29 de janeiro, ele expôs o par de chapas fotográficas nas quais, pouco depois, a 18 de fevereiro, ele descobriria Plutão. Até então, Tombaugh havia examinado centenas de pares de chapas e milhões de estrelas.
O novo planeta, mais tarde chamado Plutão, revelou-se decepcionantemente pequeno -- talvez apenas o equivalente a uma massa terrestre, mas, provavelmente, não mais que 1/10 da massa da Terra, ou menor (quando Charon o satélite de Plutão, foi descoberto em 1979, verificou-se que a massa do par Plutão- Caronte não era mais que cerca de 1/1000 da massa da Terra!).
O planeta X, se estivesse causando aquelas perturbações na órbita de Urano, deveria ser muito maior! Tombaugh continuou sua busca por mais 13 anos, e examinou o céu do polo celestial norte até 50 graus declinação sul, até a magnitude 16-17, às vezes até mesmo 18. Tambaugh examinou perto de 90 milhões de imagens de cerca de 30 milhões de estrelas com mais de 30.000 graus quadrados de céu.
Ele descobriu um novo aglomerados globular, 5 novos aglomerados estelares abertos, um novo super-aglomerado de 1800 galáxias, vários aglomerados galácticos menores, um novo cometa, cerca de 775 novos asteróides -- mas nenhum novo planeta, exceto Plutão. Tombaugh concluiu que não existia nenhum planeta desconhecido com magnitude superior a 16,5 -- apenas um planeta numa órbita quase polar e situado próximo ao polo celeste sul poderia ter escapado à sua investigação.
Ele poderia ter detectado um planeta do tamanho de Netuno a uma distância sete vezes maior que a de Plutão, ou um planeta do tamanho de Plutão a uma distância de 60 u.a.
O nome Plutão tem uma estória própria. Os primeiros nomes sugeridos para o novo planeta foram: Atlas, Zymal, Ártemis, Perseu, Vulcano, Tântalo, Idana, Cronos. O New York Times sugeriu Minerva, os repórteres sugeriram Osiris, Baco, Apolo, Erebus. A viúva de Lowell sugeriu Zeus, mas depois mudou sua sugestão para Constance. Muitas pessoas sugeriram que o planeta fosse chamado de Lowell.
A equipe do observatório de Flagstaff, onde Plutão foi descoberto, sugeriu Cronus, Minerva e Plutão. Alguns meses mais tarde, o planeta foi oficialmente chamado de Plutão. O nome Plutão foi primeiro sugerido por Venetia Burney, uma estudante de 11 anos de Oxford, Inglaterra.
A exata primeira órbita calculada para Plutão dava a esse novo planeta uma excentricidade de 0,909 e um período de 3000 anos! Isso levantou alguma dúvida quanto a se ele seria um planeta ou não. Entretanto, alguns meses mais tarde, elementos orbitais consideravelmente melhores foram obtidos para Plutão.
Foi muito difícil determinar a massa de Plutão. Vários valores foram apresentados em diferentes épocas -- a questão só se resolveu quando James W. Christky descobriu Caronte (junho, 1978). Verificou-se, então, que Plutão tinha apenas 20% da massa da nossa Lua! Isso afastava de vez a possibilidade de Plutão produzir perturbações gravitacionais mensuráveis nas órbitas de Urano e Netuno. Plutão não poderia ser o Planeta X de Lowell -- o planeta descoberto não era aquele que se esperava encontrar.
O que parecia ser um outro triunfo da mecânica celeste revelou-se como um acidente -- ou antes, como o resultado da inteligência e da minuciosidade das investigações de Clyde Tombaugh.
Uma outra breve suspeita de um planeta trans-netuniano foi anunciada em 22 de abril de 1930 por R. M. Stewart, em Ottawa, Canadá, com base em fotografias tiradas em 1924. Crommelin calculou uma órbita (distância de 39,82 u.a., nodo ascendente de 280,49 graus, inclinação de 49,7 graus!). Tombaugh procurou o "objeto de Ottawa" sem qualquer sucesso. Várias outras buscas foram feitas, mas nada foi encontrado.
Enquanto isso, Pickering continuava suas previsões de novos planetas (veja acima). Outros também previram novos planetas em bases teóricas (o próprio Lowell já havia sugerido um segundo planeta trans-netuniano a aproximadamente 75 u.a.). Em 1946, Francis M.E. Sevin sugeriu uma planeta para além de Plutão a 78 u.a. Suas primeiras conclusões baseavam-se num curioso método empírico: ele agrupou os planetas e o asteróide Hidalgo em dois grupos de corpos internos e externos.
Ele, então, acrescentou os logaritmos dos períodos de cada par de planetas, descobrindo uma soma aprox. constante de cerca de 677 anos para "Transplutão". Mais tarde, Sevin elaborou um conjunto completo de elementos para "Transplutão": distância de 77,8 u.a., período de 685,8 anos, excentricidade de 0,3, massa equivalente a 11,6 massas terrestres. Sua previsão despertou pouco interesse entre os astrônomos.
Descoberta do Planeta X
- 1942 - Em 1942, RS Richardson descobriu que um planeta Terra de tamanho a 36.2 UA, 1 UA ou afélio para além de Halley, iria atrasar a passagem do Halley no periélio de estar em melhor acordo com as observações. Um planeta a 53,3 UA de 0,1 massa da Terra teria um efeito similar.
- 1946 - Em 1946, Francis ME Sevin sugeriu um planeta trans-Plutoniano a 78 UA. Primeiro deduziu-o de um curioso método empírico onde ele agrupou os planetas e o asteróide errático Hidalgo, em dois grupos de corpos interiores e exteriores. Ele acrescentou os logaritmos dos períodos de cada par de planetas, encontrando uma quantidade constante de cerca de 7,34. Assumindo que este montante é válida para Mercúrio e o trans-plutoniano chegou a um período de cerca de 677 anos para "Trans-plutaniano". Mais tarde, Sevin elaborou um conjunto completo de componentes para "Trans-Plutoniano": distância 77,8 UA, período de 685.8 anos, excentricidade 0,3, massa 11.6 massas terrestres.
- Em 1950, K. Schutte de Munique usou dados de oito cometas periódicos para sugerir um planeta trans-Plutão a 77 UA.
- 1954 - Em 1954, HH Kitzinger de Karlsruhe, usando os mesmos oito cometas, prolongou e pormenorizou o trabalho, achando que o suposto planeta a 65 UA com um período de 523.5 anos, uma inclinação orbital de 56 graus, e uma magnitude estimada de 11.
- 1957 - Em 1957, Kitzinger de novo tentou o problema e concluiu novos elementos: dist 75,1 UA, período de 650 anos, inclinação de 40 graus, magnitude em torno de 10.
- 1959 - Ele reprisou o problema novamente em 1959, chegando a uma distância média de 77 UA, período de 675.7 anos, inclinação de 38 graus, excentricidade 0,07.
