Esta semana se cumplen 180 años del descubrimiento de Neptuno, del que ya nos hemos ocupado en el blog. Pero la historia tiene tres patas, y hasta ahora he contado sólo dos de ellas. La primera, por supuesto, es la de Urbain Le Verrier, el astrónomo francés que "descubrió Neptuno con la punta de su pluma". La segunda fue la del pobre tipo de la historia: John Couch Adams, que llevaba décadas calculando lo mismo que Le Verrier, y vio cómo le arrebataban el descubrimiento delante de sus narices. Y la tercera es la de los astrónomos que realmente observaron Neptuno por primera vez, en el Observatorio de Berlín.
Para recapitular: en las primeras décadas del siglo XIX fue creciendo el llamado "problema de Urano". El planeta descubierto casualmente por William Herschel en 1781 no se movía como prescribían las leyes de la física. A veces se frenaba, a veces se aceleraba, y no se sabía por qué. La explicación natural era que debería haber otro planeta. Después de todo, si se había descubierto un séptimo planeta, ¿por qué no podría haber un octavo, todavía por descubrir? Tanto Couch Adams como Le Verrier se dedicaron a calcular dónde debería estar, para producir el efecto observado. Es un problema difícil, incluso hoy en día con computadoras, cuando se sigue buscando un posible noveno planeta, por el efecto que aparentemente produce en los objetos más allá de Neptuno. Ninguno de los dos tuvo suerte en conseguir que los astrónomos de sus países les hicieran caso y pusieran el ojo en el telescopio, a ver si el octavo planeta se materializaba.
«Quisiera obtener, del observador infatigable, que tenga a bien dedicar unos momentos a examinar una región del cielo en la cual podría haber un planeta por descubrir. Es la teoría de Urano la que me ha llevado a esta conclusión. [...] Verá, Monsieur, que he demostrado que las observaciones sólo pueden explicarse por la acción de otro planeta, hasta ahora desconocido. Y, lo que es más destacable, hay sólo una posición en la eclíptica en la que puede estar este planeta perturbador. Le mando los elementos de la órbita y la posición actual, que debería mantenerse por varios meses. Su diámetro podría ser de 3 segundos de arco, un tamaño accesible para un buen telescopio.»
Galle recibió la carta el 23 de septiembre por la mañana. Revisó la posición sugerida por Le Verrier: en el límite entre Acuario y Capricornio, alcanzaba su punto más alto sobre el horizonte del sur a eso de las 22 horas. Estaba despejado en Berlín, no era necesario esperar. Galle fue a hablar con el Director del Observatorio para intentarlo ese mismo día. El mejor instrumento que tenían era un extraordinario refractor de 9 pulgadas del taller de Fraunhofer, uno de los mejores telescopios del mundo (gemelo del del Observatorio de Dorpat, cuya historia conté en Viaje a las Estrellas). ¿El director le dejaría usarlo para esto?
El Director del Observatorio era un prestigioso astrónomo de la generación anterior, Johann Encke, discípulo de Gauss. Y resulta que el 23 de septiembre era su cumpleaños, así que pensaba pasarlo con su familia. Le dijo "Dale, usá el Fraunhofer", o algo así. En la oficina de Encke estaba presente un estudiante de astronomía, un veinteañero de nombre Heinrich d'Arrest. "¿Puedo ayudar?" dijo el jovencito.
Esa noche, la noche del 23 de septiembre de 1846, Galle y d'Arrest escudriñaron el cielo en la posición indicada por Le Verrier. No había ningún disco planetario que saltara a la vista. E inmediatamente se encontraron con un problema: el atlas que usaban de referencia en el domo del observatorio tenía muy pocas estrellas. Los buenos catálogos y mapas del cielo todavía no se habían terminado de relevar. De hecho, hacía ya unos cuantos años, el gran Friedrich Bessel (ver también Viaje a las Estrellas), había recomendado a la Academia Prusiana la confección de un catálogo moderno, usando los mejores telescopios. El proyecto de Bessel dividió el cielo en 24 regiones, de una hora de ancho cada una, repartiendo el trabajo a 24 astrónomos. No resultó una buena idea, muchas manos en un plato, etcétera, y el proyecto se demoró décadas. Justo justo, en septiembre de 1846, se acababa de terminar la Hora XXI, con la región de Acuario que estaban revisando. Nadie en el mundo la tenía, pero d'Arrest se acordó de que la había visto en la oficina de Encke. ¡La había compilado Carl Bremiker, del Observatorio de Berlín! Así que d'Arrest fue a buscarla. La carta estaba completa hasta la magnitud estelar 9, perfectamente adecuada para la tarea. Así que empezaron de nuevo, Galle en el telescopio le dictaba las posiciones estelares a d'Arrest, que revisaba la Hora XXI a ver si se trataba de estrellas catalogadas. Estrella tras estrella, d'Arrest fue identificándolas en el mapa. Hasta que de pronto exclamó...
«¡Esa estrella no está en el mapa!»
¿Sería? "¿Seguro?", habrá preguntado Galle. "¿Puedo ver?", habrá preguntado d'Arrest. ¿Bailaron, se abrazaron, en la oscuridad de la noche berlinesa? Era un estrella azulada, con un diámetro de unos 3 segundos de arco. Inmediatamente le avisaron a Encke (no por teléfono, no por whatsapp, no se sabe cómo le avisaron), que se escapó de su fiesta de cumpleaños para acudir al observatorio.
¿Sería? La única manera de asegurarse era volver a observar al día siguiente. La noche siguiente Galle y d'Arrest constataron que la estrella azul se había movido unos 4 minutos de arco. Era un disco chiquito, pero distinto de una estrella. ¡Habían descubierto un planeta, el segundo en tiempos modernos, el primero en ser identificado con el superpoder de la matemática! Inmediatamente Galle le escribió a Le Verrier la carta que le cambiaría la vida al francés:
«Monsieur, el planeta cuya posición usted ha indicado, realmente existe. El mismo día que recibí su carta encontré una estrella de octava magnitud, que no estaba inscripta en la excelente carta Hora XXI (dibujada por el Dr. Breniker). [...] La observación del día siguiente decidió que era el planeta buscado. Lo hemos comparado, M. Encke y yo, mediante el gran telescopio de Fraunhofer, con una estrella de 9a magnitud, encontrando...»
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En el fragmento que traduje hay dos cosas interesantes. Primero, nótese que lo sube al carro a Encke, y no dice nada de d'Arrest. Su rol en el descubrimiento de Neptuno recién salió a la luz en 1875, después de su muerte. Por otro lado, las palabras "realmente existe" están subrayadas. El adverbio delante del verbo suena raro en francés, y de hecho Le Verrier intercambió las palabras en la preparación de su publicación en la Academia de Ciencias (el 5 de octubre):
La imagen de abajo es el manuscrito de Le Verrier de la publicación de arriba, donde transcribe la carta de Galle corrigiendo un par de errores de conjugación verbal que cometió el alemán, y dibuja un lazo que parece intercambiar las palabras, conservando el subrayado. Pero también es posible que Galle quisiera enfatizar la importancia de la observación: el planeta realmente existe. No lo sabemos.
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En la carta de la Hora XXI, de la mano de Galle, quedó anotada en lápiz la posición predicha por Le Verrier (un cuadradito), y la posición en la cual observaron a Neptuno (un circulito), a menos de un grado de distancia. Neptuno calculado, Neptuno observado. La estrella que no estaba en el mapa.
BONUS TRACKS
Las dificultades para compilar el catálogo estelar propuesto por Bessel llevaron a Argelander (su discípulo, que hizo la Hora XXII) a preparar poco después su Uranometria Nova, el último gran catálogo pre-fotográfico. Los números de las estrellas están precedidos por las letras BD (Bonner Durchmusterung, "catálogo de Bonn"), que fue complementado en el hemisferio sur hacia fines del siglo XIX por la Uranometria Argentina de Benjamin Gould (CD, Cordoba Durchmusterung).
El planeta se llamó inicialmente "planeta de Le Verrier". El nombre "Neptuno" fue propuesto por él mismo, en su respuesta a Galle el 1 de octubre, y hacia fines de 1846 ya se lo usaba de manera generalizada. Galle había propuesto Janus. Así que las inscripciones en la carta celeste (Neptun berechnet, Neptun beobachtet) deben ser de cerca de fines de ese año.
El 18 de septiembre, Le Verrier le mandó su carta a Galle, y mandó otra a Otto Struve, que tenía el otro Fraunhofer de 9 pulgadas, en el Observatorio de Pulkovo, San Petersburgo. La carta tardó 4 días en llegar de París a Berlín, pero tardó 9 días en llegar a Pulkovo, el 29 de septiembre. Por dos días Struve no pudo observar por mal tiempo, y cuando se dispuso a hacerlo, apareció su padre (los Struve fueron una enorme famila de astrónomos) ¡con una carta de Encke avisándole del descubrimiento en Berlín! ¡Qué bronca! Dice que dijo "No me digas nada, yo también quiero descubrirlo". Y en 15 minutos lo había encontrado (sin la Hora XXI).
Aunque el rol de d'Arrest sólo fue mundialmente conocido a partir de su temprana muerte a los 52 años, era algo conocido en el mundillo astronómico. El joven codescubridor hizo una buena carrera académica. Un par de años después del descubrimiento se mudó a Lepizig a trabajar en un nuevo observatorio, fundado por Augusto Möbius (el de la cinta), donde completó su doctorado y se casó con la hija del director. Dreyer se lo quiso llevar a Estados Unidos, pero le crearon un cargo de profesor en Leipzig y se quedó, donde terminó la Hora III. Después le ofrecieron la dirección del Observatorio de Kiev, pero también la rechazó (hay que irse a Kiev, eh). Finalmente se fue de director a un observatorio en Copenhaghen, lejos pero no tan lejos como Kiev. Sus últimos trabajos, pioneros en la espectroscopía de las "nebulosas" (nuestras galaxias), ya se adentran en la nueva astronomía que asomaba a fines del siglo XIX, la que desembocaría en la astrofísica del siglo XX.
La pintura, de Carl Freydanck, muestra el Observatorio de Berlin en 1838. Fue construido para albergar el Fraunhofer de 9 pulgadas.
La foto de Johann Galle lo muestra a los 45 años (Wattenberg, CC BY). La tomé de un excelente artículo sobre estos temas: Krajnović, "That Star Is Not on the Map": The German side of the discovery, DOI: 10.48550/arXiv.2108.06305.
La foto del telescopio Fraunhofer del descubrimiento de Neptuno es de Wikimedia, usuario tm-md CC BY-SA.
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