Spookplaneet ontmaskerd

Richard Baum en William Sheehan: In Search of Planet Vulcan. The Ghost in Newton's Clockwork Universe. Plenum, 310 blz. ƒ 68,90

In de tweede helft van de vorige eeuw hadden astronomen en wiskundigen zich al twee eeuwen bezig gehouden met het verfijnen van Newtons methoden voor het berekenen van de bewegingen van hemellichamen. Telkens wanneer een planeet de wetten van Newton leek te tarten, kon men toch weer een oorzaak vinden die de afwijkende beweging in overeenstemming bracht met de gravitatietheorie.

Het hoogtepunt van deze periode was de berekening door de grote Franse astronoom Urbain Leverrier en zijn Britse collega John Adams van de aanwezigheid van een planeet buiten de baan van Uranus op grond van storingen in diens baan.

In deze tijd kon men in sterrenkundeboeken lezen dat zich nog dichter bij de zon dan Mercurius de planeet Vulcanus bevond. Deze planeet was in 1859 'uitgevonden' door Leverrier om een onbegrepen verschijnsel te kunnen verklaren: Mercurius draaide iets sneller rond de zon dan Leverrier en anderen uit de wetten van de hemelmechanica hadden berekend.

De ontdekking van de nieuwe planeet, Neptunus (in 1846), bevestigde opnieuw de kracht en universaliteit van Newtons gravitatietheorie en daarom was het des te schrijnender dat Mercurius zich niet aan deze theorie wilde houden. Leverrier, die de afronding van Newtons theorie als zijn levensdoel zag, suggereerde daarom dat zich vlak bij de zon een planeet moest bevinden die Mercurius stoorde. En het leek of hij op zijn wenken werd bediend, want twee maanden na deze voorspelling ontving hij het bericht dat een Frans amateur-sterrenkundige de planeet als een klein, rond vlekje voor de zon had gezien.

De gravitatietheorie van Newton leek gered, het aanzien van Leverrier gestegen en opeens herinnerden zich ook anderen dat zij wel eens zo'n vlekje over de zon hadden zien schuiven. Maar hoewel men nu doelgericht naar dergelijke 'overgangen' ging zoeken, werd er niets gevonden. Pas in 1878, een jaar na de dood van Leverrier, leek Vulcanus opnieuw te zijn gesignaleerd. Twee Amerikaanse astronomen zagen tijdens een totale zonsverduistering vlak naast de zon een sterretje dat er volgens de sterrenkaarten niet hoorde te staan. Nu werden zonsverduisteringen dankbare gelegenheden om naar Vulcanus te gaan zoeken. Maar hoewel er tijdens eclipsen sterren werden gefotografeerd die vele malen zwakker waren dan een mogelijke Vulcanus, werd geen spoor van de planeet gevonden. Verdachte objecten bleken naderhand meestal foutjes in de fotografische emulsie. In 1908 concludeerde de Amerikaanse astronoom William Campbell dat zich binnen de baan van Mercurius geen planeet kon bevinden van groter dan vijftig kilometer - lang niet groot genoeg om de beweging van Mercurius te beïnvloeden - en dat verder zoeken zinloos was.

De donkere vlekjes die men af en toe voor de zonneschijf had gezien, waren vermoedelijk gewone zonnevlekjes geweest die zich leken te verplaatsen. Maar intussen was het raadsel van de beweging van Mercurius steeds groter geworden. Ook letterlijk: de Amerikaanse astronoom Simon Newcomb had in 1884 gevonden dat Mercurius nog wat sneller bewoog dan Leverrier had berekend. Als mogelijke oorzaken werden nu onder andere gesuggereerd: een afplatting van de zon, een ring van kleinere objecten tussen Mercurius en Venus en - met pijn in het hart - een minieme afwijking in de gravitatiewet van Newton.

Al deze theorieën konden echter niet langs andere wegen worden bevestigd en toen in 1916 de ware oorzaak werd gevonden, kwam die uit een geheel andere hoek. De extra beweging van Mercurius is een gevolg van de eigenschappen van de ruimte - of beter: ruimtetijd - waarin Mercurius beweegt. Die ruimtetijd is zo dicht bij de zon enigszins gekromd en daardoor ontstaan kleine verschillen met berekeningen die gebaseerd zijn op een 'rechte' ruimte, ofwel op de klassieke mechanica van Newton. In feite was zo'n snellere beweging van Mercurius één van de voorspellingen van de algemene relativiteitstheorie van Einstein. Die voorspelling kwam nu precies uit en zo kon eindelijk de geest uit Newtons kosmische uurwerk worden verdreven.