Jak byla objevována sluneční soustava

Už astronomové starověkých civilizací v Číně, Egyptě a Babylonu si všimli pětice zmateně se pohybujících hvězd na popředí nehybných hvězd. Přidali k nim Měsíc a Slunce a počet planet se zvýšil na sedm. Později vznikla řada modelů planet. Třeba Klaudios Ptolemaios seřadil planety podle pythagorejského pravidla (čím delší oběžná doba, tím je planeta dál) od Země: Měsíc, Merkur, Venuše, Slunce, Mars, Jupiter, Saturn.

V 17. a 18. století přišel dalekohled už na takové technické úrovni, že astronomové mohli zahájit systematickou katalogizaci oblohy. Žádný z astronomů se ale nazabýval myšlenkou na hledání nové planety. Až na jednoho. Byl jím Johann Daniel Titius, který zjistil, že když k číselné řadě 0 – 0,3 – 0,6 – 1,2 – 2,4 – 4,8 – 9,6 – 19,2 přičte 0,4, tak dostane téměř přesně vzdálenosti planet od Slunce.

Nápadná je chybějící planeta mezi Marsem a Jupiterem a rozdíl hodnot u Saturnu. Titiusovy myšlenky publikoval Johann Bode a i když je Titius-Bodeova řada náhodou, přesto sehrála v budoucím objevování planet důležitou roli.

Hvězda krále Jiřího

William Herschel se svou sestrou Caroline milovali astronomii. Aby mohli pozorovat oblohu, tak sestrojili řadu zrcadlových dalekohledů. V noci 13. března 1781 pozorovali v souhvězdí Býka objekt, o kterém se William domníval, že je kometa. Ihned po zveřejnění objevu nové komety se o objev začali zajímat teoretikové. Pierre Laplace, Anders Lexell, Josip Boscovich i Pierre Méchain potvrdili nezvyklý tvar dráhy komety. 8. května 1781 J. B. Bochart de Saron zveřejnil výpočty, které potvrzovaly, že se nejedná o kometu, ale o novou planetu. Vzdálenost nové planety vycházela velmi podobně jako další číslo v Titius-Bodeově řadě.

Herschel novou planetu pojmenoval Georgium Sidus (Planeta Jiřího) na památku svého patrona, anglického krále Jiřího III. Laplace navrhl říkat planetě Herschel. Pojmenování Uran jako první navrhl Bode ve shodě s dalšími jmény planet pocházejícími z klasické mytologie. Toto označení se však začalo používat všeobecně až po roce 1850.

William Herschel.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Public domain.

Uran byl jistě pozorován již mnohokrát předtím, ale byl zřejmě jednoduše ignorován jako hvězda - jeho první pozorování je písemně doloženo, když jej John Flamsteed katalogizoval jako 34. hvězdu souhvězdí Býka (34 Tauri). Celkem Uran pozorval 6krát, kromě něj i James Bradley 3krát, Tobias Mayer jednou a Lemonnier dokonce 12krát. 

Nebeská policie zasahuje

Po tomto úspěchu se sama nabízela možnost existence neznámé planety mezi Marsem a Jupiterem, která by svou vzdáleností zapadalo do Titius-Bodeho řady. V roce 1798 uspořádal Franz Zach rozsáhlou astronomickou pátrací akci na mezinárodní úrovni. Celý projekt dostal název „nebeská policie“. Než se pátrání rozběhlo, tak první noc 19. století, tedy 1. ledna 1801, objevil Giuseppe Piazzi těleso v souhvězdí Býka, které další noc evidentně změnilo polohu. Stejně jako Herschel se domníval, že objevil kometu. Piazzi stačil pozorovat jen do 18. ledna, pak onemocněl, ale poslal zprávu Barnabovi Orianimu a Bodemu. Pošta byla pomalá a dopisy přišly adresátům až na konci března.

To už ale souhvězdí Býka přešlo na denní oblohu a Piazziho pozorování nestačila k vypočtení dráhy nově objeveného tělesa. Naštěstí přišel mladý Karl Gauss s metodou nejmenších čtverců, která dovolovala z malého počtu měření polohy tělesa určit jeho dráhu. Na podzim 1801 výpočty zveřejnil a Franz Zach těleso našel přesně rok po Piazziho objevu. Piazzi novou planetu nazval Ceres a opět velmi dobře souhlasila s Titius-Bodeho řadou. Překvapení přišlo o dva roky později, když Heinrich Olbers objevil ve stejné vzdálenosti další planetu, kterou nazval Pallas. Když o další dva roky Karl Harding objevil ve stejné vzdálenosti Juno a v roce 1807 Olbers Vestu, bylo jasné, že v místě chybějící planety existuje několik malých těles. V planetárním systému byl stále větší chaos. John Herschel, syn Williama Herschela, se sice pro nové objekty pokoušel zavést označneí asteroidy, ale tehdy ještě neuspěl.

Giuseppe Piazzi, Heinrich Olbers, Karl Harding.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Public domain.

Kdopak ruší Uran

Za 30 let po objevu Uranu se teoreticky předpovězené polohy planety začaly značně rozcházet s pozorováním. Možnou příčinu nastínil Alexis Bouvard a Georg Airy jako existenci neznámé planety, která pohyb Uranu ruší. Ve hře byla i možnost, že gravitační zákon neplatí ve velkých vzdálenostech přesně. S konkrétním návrhem na řešení přišel Thomas Hussey, ale problém byl natolik matematicky složitý, že se na dlouhou dobu nenašel nikdo, kdo by se do něj pustil.

26. června 1841 narazil v antikvariátu na Airyho zprávu mladý student John Adams. Předsevzal si, že až dostuduje, tak polohu nové planety vypočítá. V roce 1843 promoval a od té doby se hledání nové planety stalo jeho životní náplní. S pomocí přesných dat naměřených Greenwichskou hvězdárnou v září 1844 odvodil základní parametry dráhy neznámé planety. O rok později své výpočty zpřesnil a udal polohu planety pro 1. říjen. Svou práci nevydal, poslal pouze v rukopisu Jamesi Callisovi. Ten se pouhým rukopisem nechtěl zabývat, proto ho přeposlal s doporučujícím dopisem Airymu. Bohužel společensky nezkušený Adams kontaktoval Airyho jen písemně a neuspěl u něj. Adams byl rozhodnutý pustit se do pátrání sám.

John Couch Adams.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Public domain.

V červnu 1845 se Francois Arago obrátil na svého žáka Urbaina Le Verriera s prosbou, aby se začal zabývat problémem Uranovy dráhy. Le Verrier trávil čas nad problémem až do června 1846 a výsledkem bylo zjištění, že problémy s Uranovou dráhou nemůže způsobovat gravitační působení Slunce ani žádné jiné známé planety. Jediným možným vysvětlením je existence nové planety za Uranem. Le Verrierova práce se s mírným zpožděním dostala i k Airymu a ten zjistil, že data udaná Le Verrierem jsou totožná s daty od Adamse. V tu chvíli si uvědomil vážnost situace.

Povolal do Greenwiche Challise a Johna Herschela a pověřil je pátráním po nové planetě. Challise se pustil do hledání velmi obtížnou metodou. Mapoval hvězdné okolí daného místa a svoje nákresy po pár dnech porovnával. Challis Neptun několikrát pozoroval, ale nevšiml si ho. Změřil celkem polohu 3150 hvězd, z toho čtyřikrát i planetu Neptun. 31. srpna 1846 vydal Le Verrier poslední zpřesněné údaje o dráze a hmotnosti hledané planety a především o jejím vzhledu. V dobrém dalekohledu měl být rozlišitelný její disk. Tím by se měla lišit od okolních hvězd a nebylo proto nutné pracně prohledávat, zakreslovat a porovnávat určené místo.

Urbain Le Verrier.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Public domain.

Ale zatím se nic nedělo. Nakonec si Le Verrier vzpomněl na mladého německého astronoma Johanna Galleho. 18. září 1846 mu napsal dopis, ve kterém ho požádal, zda by nemohl prohlédnout danou část oblohy. Do Berlína přišel dopis 23. září a Galle ještě tentýž večer začal s prohledáváním okolí určeného místa. Se svým asistentem Heinrichem d´Arrestem měli k dispozici podrobné Besselovy mapy hvězdné oblohy. Galle pozoroval, hlásil polohy objektů a d´Arrest kontroloval jejich polohu v katalogu. Asi po půl hodině narazili na objekt, který v katalogu nebyl. Našli, co hledali. Pro jistotu pozorování zopakovali o 24 hodin později, aby objev definitivně potvrdili.

25. září 1846 Galle napsal Le Verrierovi potvrzení jeho předpovědi. Mezitím v Anglii Challes stále pokračoval v hledání svou pracnou metodou. 29. září získal poslední Le Verrierovu předpověď a hned se dal do nového pozorování. Tentokrát věděl, co hledá a úspěch na sebe nenechal dlouho čekat. Ještě téže noci objevil objekt, který by mohl být hledanou planetou. Rozhodl se objev ověřit, ale 1. října Timesy přinesly o Galleho objevu zprávu a Challis tak přišel o spoluobjev.

John Herschel na zprávu reagoval příkazem Lasselovi, aby hledal alespoň měsíce nové planety. 10. října objevil Triton, jediný ze Země pozorvatelný Měsíc. Stejně jako u Uranu, tak i Neptun pozorovali astronomové již dříve. Při analýze starých pozorování ji objevil už Jérôme Lalande, John Herschel a dokonce i Galileo Galilei. V následujícím sporu, který vyvolali novináři, skromný Adams prvenství Le Verriera bez výhrad uznal. Název Neptun vybral Le Verrier. Objev Neptunu potvrdil bezchybnou platnost Newtonova gravitačního zákona.

Historie se opakuje

Po objevu Neptunu a naměření více poloh byla jeho dráha určená přesněji. Zjistilo se, že nejen u Neptunu, ale i u Saturnu a Uranu dochází k určitým drobným neshodám v pozorované a vypočítané poloze. Navíc zpřesněná dráha Neptunu už neodpovídala Titius-Bodeho řadě. Není proto divu, že astronomové zahájili podobné výpočty a pozorování jako při hledání Neptunu. Jedním z nich byl i Percival Lovell, který hledání planety X věnoval od roku 1905 posledních 11 let svého života. Neúspěšně. Podobně dopadl i William Pickering. To už ale k hledání používal daleko dokonalejší přístroje a astrofotografii.

V roce 1929 nastoupil na hvězdárnu ve Flagstaffu Clyde Tombaugh. Jeho hlavním úkolem bylo hledání planety X. Poprvé použil metodu prosvětlování dvou fotografických desek pořízených s odstupem několika hodin. Hvězdy svítily, objekty, které se posunuly, blikaly. 18. února 1930 narazil na obraz Pluta. Pro potvrzení objevu pozoroval planetu každou další noc až do 13. března, kdy objev zveřejnil. Planeta byla podle návrhu jedenáctileté Venetie Burney pojmenována Pluto. Navíc první dvě písmena jsou iniciálami Percivala Lovella.

Clyde Tombaugh.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Public domain.Clyde Tombaugh. Zdroj: commons.wikimedia.org. Public domain.

Brzy byly zjištěny parametry nové planety a bylo jasné, že tak malá planeta nemohla způsobovat změny v drahách větších sousedů. Tombouth a s ním i řada astronomů měli pochybnosti, zda počítat Pluto s hmotností 0,002 hmotnosti Země mezi planety. Pochybnosti se zvětšili koncem 20. století, kdy byly objeveny u Pluta další objekty. 24. srpna 2006 na zasedání IAU v Praze bylo rozhodnuto, že Pluto je příslušnkem nové katagorie těles, nazvané trpasličí planety.

Použité zdroje:

[1] NAJSER, P. Jak byla (ne)objevena poslední planeta. Astropis, č. 2-4, roč. 2007, s. 8-13, 14-18, 12-17. ISSN 1211-0485.

[2] NAJSER, P. Jak malá tělesa měnila tvář Sluneční soustavy. Astropis, speciál, roč. 2013, s. 8-11. ISSN 1211-0485.