Vulcan (hypotetisk planet): Merkurs bane og Einsteins forklaring
Vulcan (hypotetisk planet): Jagten på en skjult planet, Merkurs perihelium og hvordan Einstein forklarede anomalien med relativitet — sandheden bag myten.
Vulcan var en teoretisk planet, som i slutningen af det 19. århundrede blev foreslået til at kredse meget tæt om solen. Idéen opstod, fordi dens antagne tyngdekraft kunne forklare en vedvarende afvigelse mellem den observerede bevægelse af Merkurs perihelium (det punkt i banen, hvor Merkur ligger tættest på solen) og den bevægelse, som den klassiske newtonske mekanik forudsagde. Tanken var analog med den tidligere succesfulde forudsigelse af en ukendt ydre planet (nu kendt som Neptun), som havde forklaret uregelmæssigheder i Uranus' bane.
Hvorfor man foreslog Vulcan
Observationer viste, at Merkurs perihelium rykkede frem med en lidt større hastighed, end man kunne forklare ud fra kendte planetpåvirkninger og newtonske gravitation. Den ubestemte rest var på omkring 43 buesekunder pr. århundrede. Den manglende forklaring førte astronomer til at foreslå, at der kunne findes en eller flere ukendte små planeter eller en skive af materie tættere på solen, som påvirkede Merkur. Sådan en hypotetisk inderplanet fik senere navnet "Vulcan".
Søgninger og påståede observationer
Der blev gjort adskillige observationer og søgninger efter Vulcan, både ved hjælp af formodede formørkelser, passager foran solskiven og ved systematiske natlige observationer. I 1859 rapporterede den franske observatør Jean-Fleur *Edmond* Lescarbault en observation af en transit, som blev taget alvorligt af den berømte matematiker og astronom Urbain Le Verrier. Flere andre observatører har senere meldt om spøgelsesagtige pletter eller objekter tæt ved solranden, men de fleste af disse rapporter kunne ikke bekræftes eller viste sig at være fejltolkninger (f.eks. solpletter, optiske fejl, atmosfærisk forvridning eller instrumentproblemer).
Trods gentagne søgninger fandtes der ingen pålidelige beviser for en planet som Vulcan. Manglende fund førte til debat og spekulation om, hvorvidt newtonsk teori var fuldstændig, eller om andre forklaringer måtte søges.
Einstein og den generelle relativitetsteori
Albert Einsteins arbejde på relativitetsteorien ændrede perspektivet. Det var ikke udviklingen af den specielle relativitetsteori, der direkte kom af problemet med Merkur (specialrelativiteten fra 1905 handlede primært om elektromagnetisme og inertialsystemer), men det var Einsteins videreudvikling til den generelle relativitetsteori, som han færdiggjorde i 1915, der gav en ny forklaring på Merkurs periheliumfremskridt. Den generelle relativitet beskriver tyngdekraften som rumtidens krumning omkring massefyldte legemer. Når man anvender den til Merkurs bane, får man et ekstra bidrag til periheliummotionen, som nøjagtigt svarer til den observerede afvigelse på cirka 43 buesekunder pr. århundrede.
Dermed viste Einsteins teori, at Merkurs bane kunne forklares uden at postulere en ukendt inderplanet som Vulcan. Dette anses i dag for en af de tidlige, succesfulde test af den generelle relativitetsteori.
Eftermæle og nutidige undersøgelser
Vulcan som planet betragtes i dag som modbevist. Dog lever idéen videre i form af hypotesen om såkaldte "vulkanoider" — meget små legemer (asteroider) i stabile baner inderst i solsystemet, mellem solen og Merkur. Der er lavet søgninger efter sådanne objekter med moderne instrumenter (f.eks. rumsonder og coronagraf-observationer), men indtil videre er der ingen uomtvistelige fund.
- Vigtig pointe: Merkurs periheliumafvigelse blev ikke forklaret af en ny planet, men af en ændring i vores forståelse af tyngdekraften.
- Historisk betydning: Diskussionen om Vulcan illustrerer, hvordan observationer kan føre til nye teorier eller bekræfte radikale revisioner af eksisterende teorier.
Sammenfattende var Vulcan en frugtbar, men fejlagtig teoretisk løsning på et astronomisk problem. Fremskridtet kom i sidste ende gennem en bedre fysisk teori — den generelle relativitet — snarere end gennem opdagelsen af en skjult planet.
Spørgsmål og svar
Q: Hvad var Vulcan?
A: Vulcan var en teoretisk planet, som man i det 19. århundrede troede kredsede tæt på solen.
Q: Hvad var formålet med Vulcans eksistens?
A: Man mente, at Vulcans tyngdekraft kunne forklare de ændringer, man så mellem Merkurs perihel-fremrykning og den, der blev forudsagt af den klassiske mekanik.
Q: Hvorfor eksisterede teorien om Vulcan?
A: Teorien om Vulcan stammer fra den tidligere forudsigelse af, at en ydre planet (nu Neptun) forårsagede lignende ændringer i Uranus' bane i forhold til den bane, der var forudsagt af den klassiske teori.
Q: Blev eksistensen af Vulcan nogensinde bekræftet?
A: Nej, ingen af søgningerne efter Vulcan fandt en planet.
Q: Hvilken effekt havde den manglende opdagelse af Vulcan på det videnskabelige samfund?
A: Det manglende fund af Vulcan fik nogle mennesker til ikke at være enige i Newtons teori og førte til udviklingen af den specielle relativitetsteori og den generelle relativitetsteori.
Q: Hvem udviklede en modificeret teori om tyngdekraften, der modbeviste teorierne om Vulcan?
A: Albert Einstein udviklede en modificeret teori om tyngdekraften, der viste, hvorfor Merkurs bane ændrer sig, uden at Vulkan eksisterer.
Q: Hvad var det endelige resultat af teorien om Vulcan?
A: Den modificerede teori om tyngdekraften, som Albert Einstein udviklede, modbeviste i sidste ende teorierne om Vulcan.
Søge