Neljapäev, 23. september 2021

Möödus 175 aastat Neptuuni avastamisest

Täna õhtul möödub 175 aastat Päikesesüsteemi kaugeima, külmeima ja tuuliseima planeedi - Neptuuni - avastamisest. Kui sellest lähemal tiirlev Uraan oli esimene teleskoobi abil avastatud planeet, siis Neptuuni avastamisel mängisid otsustavat rolli matemaatilised arvutused nii prantsuse kui inglise astronoomide poolt. Ammuste vaenlaste rivaalitsemine uue planeedi avastamise au üle kestab mingil määral tänaseni.

Pea nelikümmend aastat peale seda kui Inglise-Saksa astronoom Sir William Herschel 13. märtsil 1781. aastal Uraani avastas (tegelikult oli seda silmaga vaadeldud varemgi, kuid seda peeti täheks) ning Päikesüsteemi teadaolevaid mõõtmeid esmakordselt ajaloos laiendas, avaldas Prantsuse astronoom Alexis Bouvard esimesed matemaatilised tabelid Uraani orbiidi kohta. Edasised vaatlused näitasid aga, et midagi on väga viltu - planeet ei liikunud ümber Päikese nii, nagu see arvutuste kohaselt tegema olema pidanud. Korraks kaaluti isegi võimalust, et Newtoni gravitatsiooniseadus on kuidagi vale või ei mõju see nii kaugetele objektidele samamoodi. Lõpuks siiski püstitati hüpoteesi, et Uraanist kaugemal peab tiirlema veel üks vähemalt sama massiivne tundmatu planeet, mis oma gravitatsiooniga Uraani orbiiti moonutab. Planeedijaht sai alata.
John Couch Adams
Kulus veel kakskümmend aastat, enne kui noor Inglise astronoom ja matemaatik John Couch Adams 1843. aastal probleemi matemaatiliselt lahendama asus. Järgneva kolme aasta jooksul kasutas ta selleks nii olemasolevaid, kui ka uusi Uraani vaatlusandmeid, mida ta hankis muuhulgas kuulsalt briti astronoom Sir George Airylt. Paraku ei olnud Adams oma tulemustes kuigi enesekindel, alustas neid mitu korda uuesti ning oli vastumeelne nende avaldamisel. Adamsi teadmata oli aga samal ajal enda arvutustega alustanud prantsuse astronoom Urbain Le Verrier, kes avaldas oma tulemused mõni kuu enne Adamsit 1846. aasta juunis. Tema töö võeti aga kaasmaalastest astronoomide seas vastu mõningase leigusega.

Urbain Le Verrier
Airy, kes oli teadlik Adamsi veel avaldamata tööst, võttis Le Verrieri arvutustest kuuldes jalamaid ühendust Cambridge observatooriumi astronoom James Challisega, kes asus Adamsi arvutuste põhjal tundmatut planeeti teleskoobiga otsima. Otsingud kestsid terve sama aasta augusti ja septembri, otsides planeeti nii Adamsi poolt täpsustatud taevaalast, kui ka selle ümbert. Paraku tulemusteta. Samal ajal, tüdinud oma kolleegide ükskõiksusest, kirjutas Le Verrier saksa astronoomile Johann Gallele, kelle kasutada oli Berliini observatooriumi 9 tolline teleskoop. Prantslase kiri jõudis Galle kätte 23. septembril. Sama päeva õhtul leidis sakslane uue planeedi vaid 1 nurgakraadi kauguselt Le Verrieri poolt täpsustatud asukohast.
Peale avastust tekkis kohe ebamugav küsimus, et kes peaks siis saama endale au uue planeedi leidmisel. Asja ei teinud paremaks Inglise ja Prantsusmaa toonane tuline rivaalitsemine. Kas avastajaks peaks olema inglasest Adams, kes oli oma arvutustega esimesena alustanud ja need ka lõpetanud, aga neid mitte avaldanud (olgu öeldud, et Neptuun leiti Adamsi arvutustega täpsustatud kohast 12 nurgakraadi kauguselt)? Kas prantslasest Le Verrier, kes lõpetas arvutused hiljem, kuid tegi need palju täpsemalt? Või kas hoopis sakslasest Galle, esimene inimene, kes nägi kauget sinakat täppi oma teleskoobis teadlikult uue planeedina? Hiljem tuli veel välja, et ka inglasest Challis oli oma otsingute käigus Neptuuni kahel korral enne Gallet märganud, kuid aegunud tähekaardid ja kehvapoolne vaatlustehnika ei lubanud tal seda planeedina tuvastada.

Berliini observatooriumi 9 tolline Fraunhoferi refraktor, millega Neptuuni esmakordselt planeedina nähti. Praktiliselt identset teleskoopi kasutati ka Tartu Tähetornis ning seda saab seal väljapanekul näha.
Paralleelselt avastaja määramisega puhkes erinevate astronoomide ja nende riikide vahel vaidlus uue planeedi nime üle, mis on tavaliselt avastaja otsustada. Vahetult peale avastust kutsuti planeeti lihtsalt "planeediks Uraanist edasi" või siis "Le Verrieri planeediks". Galle oli esimene, kes pakkus välja nime Janus (Rooma alguste, üleminekute ja aja jumal). Challis käis välja nime Oceanus (titaan Kreeka mütoloogias). Le Verrier, kes pidas ennast planeedi tõeliseks avastajaks, nimetas planeedi esimese hooga Neptuuniks (Rooma merejumal), kuid muutis selle peagi enda järgi Leverrieriks - samm, mis pälvis väljaspool Prantsusmaad tulist pahameelt. Prantslased nimetasid omalt poolt Uraani avastaja järgi Hercheliks ümber, et planeet Leverrieri nime õigustada. Lõpuks mängis vaidluse lõpetamisel rolli Tartu Tähetorni pikajaline juht Friedrich von Struve, kes tutvustas Le Verrieri poolt välja käidud Neptuuni nime omapoolse toetusega Peterburi Teaduste Akadeemiale. Peagi peale seda leidis see nimi rahvusvahelist tunnustust ning saavutati ka konsensus, et avastaja tiitel antakse Adamsile ja Le Verrierile mõlemale.
Tundub nagu loo lõpp? Tegelikult avastati 1999. aastal terve hulk kadunud (või äkki varjatud?) dokumente, mis paljastasid, et inglased jätsid mulje nagu oleks Adamsi roll Neptuuni avastamisel olnud suurem kui tegelikult. Kuigi enamus allikaid nimetavad Neptuuni avastajatena siiani Adamsit ja Le Verrieri mõlemat, siis osade arvates ei ole see päris õige. Avastaja au peaks saama see, kes arvutas planeedi asukoha välja kõige täpsemalt ning veenis astronoome seda otsima. Ehk siis Le Verrier. Viva la France!

Neptuun läbi Voyager 2 kaamera 1989. aasta möödalennul. 
Loo juures on tegelikult veel üks puänt. Nimelt on teada, et Neptuuni nägi oma algelises teleskoobis ka Galileo Galileo ning seda juba 1612. aasta lõpus ja 1613. aasta alguses. Vaadeldes parasjagu Jupiteri, visandas ta selle lähistel asunud arvatavaid tähti ning tänapäeval me teame, et üks neist "tähtedest" oli tegelikult Neptuun. Kuna aga legendaarne astronoom juhtus Neptuuni nägema ajal, kui selle liikumine taevavõlvil oli just parasjagu alustanud retrograadi (Maalt vaadates planeedi näiline liikumine kinnistähtede suhtes peatub ja pöördub aeglaselt vastupidiseks), siis arvati, et Galileo pidas seda lihtsalt täheks. 2009. aastal leidis Austraalia füüsik David Jamieson, et Galileo oli siiski Neptuuni liikumise kinnistähtede suhtes enda joonistuste põhjal tuvastanud. Mistahes põhjusel ei olnud astronoom aga sellest järeldanud, et tegemist on seniavastamata planeediga. Võib olla on see tagasivaadates isegi hea. Galileo teleskoop ja selle abil tehtud avastused tõid igal sammul talle kaela pahandusi kirikuga. Teatavasti määrati astronoom väite eest, et Maa tiirleb ümber Päikese elu lõpuni koduaresti. Kes teab mis oleks juhtunud, kui ta oleks ka veel sellise julge väite teinud, et kõigevägevam on loonud Päikesesüsteemi silmaga nähtavast suuremaks.
-----
Neptuun asub Päikesest 30 korda kaugemal kui Maa (4,3 miljardit kilomeetrit) ning sarnaselt teiste gaasihiidudega koosneb see peamiselt vesinikust ja heeliumist, kuid sisaldab suhteliselt suurtes kogustes erinevaid jäid - vett, ammoniaaki, metaani. Seepärast nimetatakse seda koos Uraaniga mõnikord ka jäähiiuks. Peamiselt kivist koosneva tuumaga on Neptuun Maast 17 korda massiivsem ning läbimõõdult neli korda suurem, mis teeb sellest tihedaima gaasiplaneedi Päikesesüsteemis. Neptuunil kulub ühe tiiru tegemiseks ümber Päikese 164,8 aastat ja ühe pöörde tegemiseks ümber oma telje 16 tundi 6minutit ja 38sekundit. Tänu oma suurele kaugusele Päikesest on Neptuun Päikesesüsteemi külmim planeet, mille atmosfääri ülemised kihid on vaid 55 kraadi üle absoluutse nulli (-218C) ja selle atmosfääris on mõõdetud Päikesesüsteemi tuulekiiruse rekord 580 kilomeetrit sekundis.
Pilved Neptuuni atmosfääris. Foto Voyager 2.
Neptuunil on teadaolevalt 14 kuud, millest konkurentsitult suurim on Triton. See avastati vaid 17 päeva peale planeeti inglise astronoom William Lasselli poolt. Triton pöörleb erinevalt teistest Neptuuni kuudest vastupidises suunas ehk retrograadis ning läheneb Neptuunile. Seepärast arvatakse, et tegemist on planeedi poolt millalgi minevikus oma orbiidile püütud kääbusplaneediga. Umbes 3,6 miljardi aasta pärast rebitakse Triton Neptuuni loodejõudude poolt tükkideks ning planeet saab endale uhke rõngasüsteemi. Elu Maal on selleks ajaks Päikese paisumisega ammu kadunud ning meie koduplaneet muutunud laavajärvedega kaetud kivipalliks ning on raske spekuleerida, kas või kes seda siis imetlemas on.
Neptuuni leiab praegu meie öötaevast Kalade ja Veevalaja tähtkujude piirilt, umbes 30 kraadi Jupiterist vasakul. Selle nägemiseks piisab ka suhteliselt väikesest teleskoobist, milles see näeb silmale välja nagu pisikene sinakas täht. Voyager 2 on ainus kosmosesond, mis on Neptuuni külastanud, sooritades selles möödalennu 1989. aastal. Kuigi plaane Neptuuni (ja Uraani) taaskülastamiseks on välja käidud mitmeid, ei ole neist ükski ideefaasist kaugemale jõudnud.

Neptuuni suurim kuu Triton. Fotomosaiik Voyager 2.

Neptuun läbi ESO teleskoobi Tšiilis. Foto tegemiseks kasutati adaptiivset optikat.

Hubble kosmoseteleskoobi foto Neptuunist, selle rõngastest ja lähematest kuudest.


Kommentaare ei ole:

Postita kommentaar