Vulcanus: hypothetische planeet en de periheliumvooruitgang van Mercurius

Vulcanus: het mysterie van de hypothetische planeet en Mercurius’ periheliumvooruitgang — ontdek hoe Einsteins algemene relativiteit de zoektocht en theorieën ontkrachtte.

Vulcanus was een theoretische planeet. In de 19e eeuw werd gedacht dat de planeet dicht bij de zon draaide. Zijn zwaartekracht zou veranderingen verklaren in de periheliumvooruitgang van Mercurius ten opzichte van de voorspellingen van de klassieke mechanica. De theorie dat Vulcanus bestaat komt voort uit de eerdere voorspelling dat een buitenplaneet (nu Neptunus) soortgelijke veranderingen in de baan van Uranus veroorzaakte ten opzichte van de baan die door de klassieke theorie werd voorspeld.

Bij geen van de zoektochten naar Vulcanus werd een planeet gevonden. Hierdoor waren sommige mensen het niet eens met de Newtoniaanse theorie. Het leidde tot de ontwikkeling van Speciale Relativiteit en Algemene Relativiteit. Albert Einstein's aangepaste zwaartekrachttheorie toonde aan waarom de baan van Mercurius verandert zonder het bestaan van Vulcanus. Dit ontkrachtte de theorieën van Vulcanus.

Historische achtergrond

De hypothese van Vulcanus ontstond in een tijd waarin verstoringen in planetaire banen met succes werden toegeschreven aan de zwaartekracht van onbekende objecten: zo leidde het onverklaarde gedrag van Uranus in de eerste helft van de 19e eeuw tot de voorspelling en later waarneming van Neptunus. Naar aanleiding van een soortgelijke afwijking in de baan van Mercurius stelde de Franse astronoom Urbain Le Verrier voor dat er zich dichter bij de zon een nog ongezien planeet of ringen zouden bevinden. Dit idee werd populair onder sommige astronomen en het publiek en er volgden meerdere waarnemingscampagnes.

Periheliumvooruitgang van Mercurius

Mercurius vertoont een langzame vooruitgang van zijn perihelium (het punt in de baan het dichtst bij de zon). Een groot deel van die vooruitgang kan worden verklaard door klassieke Newtoniaanse verstoringen door de andere planeten. Er bleef echter een klein overschot over — ongeveer 43 boogseconden per eeuw — dat niet verklaard kon worden binnen de toen bekende Newtoniaanse berekeningen. Dit onverklaarde deel was de aanleiding voor de hypothese van een innerlijke planeet zoals Vulcanus of van concentraties van materie dichter bij de zon.

Zoektochten en waarnemingsclaims

Gedurende de tweede helft van de 19e eeuw werden tijdens zonsverduisteringen en met behulp van telescoopwaarnemingen verschillende kandidaten en anomalieën gemeld. Een bekende casus is de melding van een waarneming door de Franse dokter-astronoom Edmond Lescarbault, die zijn waarneming rapporteerde aan Le Verrier. Hoewel sommige waarnemers van tijd tot tijd iets meenden te zien, konden die meldingen niet consistent worden bevestigd door onafhankelijke observaties. Systematische zoektochten met verbeterde instrumenten en later met coronografen en ruimtevaartuigen hebben geen object ter grootte van een planeet aangetoond op banen binnen die van Mercurius.

Oplossing door Algemene Relativiteit

De periheliumafwijking van Mercurius bleef een belangrijk puzzelstuk voor de theoretische fysica. In 1915 gaf Albert Einstein met zijn Algemene Relativiteitstheorie een natuurkundige verklaring: de gekromde ruimtetijd rond de zon veroorzaakt een extra vooruitschuiving van het perihelium die precies overeenkomt met het eerder onverklaarde deel van ongeveer 43 boogseconden per eeuw. Die verklaring maakte de aanname van een innerlijke planeet overbodig en werd doorwaarnemingen bevestigd, waardoor de hypothese van een planeet Vulcanus praktisch verworpen werd.

Vulcanoïden en huidige status

Hoewel een planeet Vulcanus niet bestaat, is er in de astronomie nog steeds interesse in mogelijke kleine objecten tussen de zon en Mercurius: de zogenaamde "vulcanoïden". Dat is een hypothese voor een populatie van kleine asteroïden in stabiele banen dichter bij de zon (een potentiële zone wordt soms gespecificeerd tussen ongeveer 0,06 en 0,21 AU). Tot op heden is geen vulcanoïde zeker bevestigd. Observaties met ruimtevaartuigen (zoals coronagrafen aan boord van sondes), infraroodwaarnemingen en zoekacties tijdens zonsverduisteringen hebben slechts zeer strikte grenzen gesteld aan het aantal en de grootte van mogelijke objecten in dat gebied.

Samenvatting

• Vulcanus was een 19e-eeuwse hypothese: een planeet die dicht bij de zon zou draaien om de onverklaarde periheliumvooruitgang van Mercurius te verklaren.
• Herhaalde waarnemingen leverden geen betrouwbare bevestiging voor het bestaan van een dergelijke planeet.
• De Algemene Relativiteit van Albert Einstein bood in 1915 de natuurkundige verklaring voor de afwijking in Mercurius' baan, waardoor Vulcanus overbodig werd.
• Het idee van vulcanoïden (kleine objecten binnen Mercurius' baan) blijft onderwerp van onderzoek, maar tot nu toe zijn er geen onomstotelijke vondsten gedaan.

Vragen en antwoorden

V: Wat was Vulcanus?

V: Wat was het doel van Vulcanus' bestaan?

V: Waarom bestond de theorie van Vulcanus?

V: Is het bestaan van Vulcanus ooit bevestigd?

V: Welk effect had het niet vinden van Vulcanus op de wetenschappelijke gemeenschap?

V: Wie ontwikkelde een aangepaste zwaartekrachttheorie die de theorieën van Vulcanus weerlegde?

V: Wat was het uiteindelijke resultaat van de Vulcantheorie?

Zoek op letter