Imagen completa de Neptuno tomada desde la Voyager 2. Se observa su color azul marino.

Neptuno: el último planeta

Algunos planetas del sistema solar se descubrieron mediante la simple observación, otros después de la invención del telescopio. Con Neptuno la historia fue diferente: su existencia fue predicha matemáticamente.

Es fácil imaginar porqué las personas que lo descubrieron decidieron nombrarlo así: su oscuro color azul marino es uno de los primero rasgos que llaman la atención al observar este planeta. Neptuno es nombrado así en honor al dios de los mares en la mitología romana y equivale a Poseidón en la mitología griega.

Características del planeta Neptuno

Es el octavo y más alejado de los planetas de nuestro sistema solar. Como te podrás imaginar se ubica muy, muy lejos, a unos 4,500,000,000 km del Sol1.

En comparación a la Tierra, Neptuno es 17 veces más masivo y cuatro veces más grande. Sus dimensiones son tales, que la gravedad en Neptuno es 13% mayor que sobre la Tierra.

A Neptuno se le llama también Gigante helado2, ya que al estar ubicado en los bordes del sistema solar tiene una atmósfera muy fría con temperaturas extremas de hasta 218 grados Celsius bajo cero3. Para tener una idea, el lugar más frío en la Tierra se encuentra en la Antártica, donde la temperatura más fría que se ha registrado ha sido de 98 grados Celsius bajo cero.

Los componentes más dominantes en la atmósfera de Neptuno son hidrógeno, helio y metano. Las condiciones de Neptuno son tan extremas, que la vida humana sería imposible. Más aún, utilizando modelos teóricos que maximizan las condiciones favorables para el sustento de la vida, investigadores norteamericanos han estimado que la probabilidad de que microorganismos terrestres sobrevivan en Neptuno es prácticamente nula.4 De manera que ni siquiera la vida bacteriana que conocemos pudiese vivir en tales condiciones.

Hasta ahora se conocen 16 lunas atrapadas en el campo gravitacional de Neptuno5, y dado que Neptuno tiene el nombre del dios romano del mar, sus lunas han sido llamadas como otros dioses marinos y ninfas de la mitología griega. Algunos de estos nombres son Tritón, Nereida, Náyade, Talasa, Halimede, Despina, Galatea, Larisa, Proteo, Psámate, Sao, Laomedeia, Neso e Hipocampo. Tritón es su luna más grande y gira en sentido opuesto a la rotación de Neptuno, lo que hace pensar a los astrónomos que posiblemente haya sido un objeto que pertenecía al cinturón de Kuiper y que al pasar cerca del planeta, Neptuno lo capturó con su gravedad.

La duración de un día en Neptuno es de unas 16 horas, mientras que un año neptuniano dura 165 años terrestres. Algunas de las características más importantes de Neptuno se muestran en la siguiente tabla:

Distancia al Sol4,503,443,661 km
Radio24,764 km
Masa1.024 x 1026 kg
Gravedad11.27 m/s2
Duración del día16 horas, 11 minutos
Duración del año165 años terrestres
Velocidad orbital media5.45 km/h
Lunas14
Características del planeta Neptuno en una tabla. Datos recabados por Francisco X. Linares.67

Gigante gaseoso: Neptuno y sus anillos

Los planetas de nuestro sistema solar pueden dividirse en dos categorías: planetas terrestres y planetas gigantes gaseosos. Los primeros están en la parte más interna del sistema solar y están conformados por Mercurio, Venus, Tierra y Marte. Los segundos, se encuentran en la parte más externa y son Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno.

Los gigantes gaseosos son tan grandes y masivos, que logran captar materia circundante debido a su atracción gravitacional y forman anillos a su alrededor. Neptuno no es la excepción y hasta ahora se han observado cinco anillos, que desde el más interno hasta el más externo se llaman Galle, Le Verrier, Lassell, Arago y Adams, todos haciendo referencia a los astrónomos involucrados en los diversos descubrimientos alrededor de este planeta: Johann Gottfried Galle (1812-1910) , Urbain Jean Joseph Le Verrier (1811 – 1877), William Lassell (1799 – 1880), François Arago (1786 – 1853) y John Couch Adams (1819 – 1892).

En particular en el anillo Adams se han observado cinco aglomeraciones de polvo espacial denominados arcos, los cuales llevan los nombres en francés: Liberté, Égalité 1, Égalité 2, Fraternité y Courage, dado que fueron descubiertos en el año del bicentenario de la Revolución Francesa por la sonda espacial Voyager 2 de la NASA.

¿Cómo se descubrió Neptuno?

La mayoría de los planetas de nuestro sistema solar fueron descubiertos  por civilizaciones antiguas “a ojo desnudo”, es decir, bastaba con mirar al cielo directamente en tiempos en los que ni siquiera se había inventado el telescopio.

Las pistas de Urano

Si bien la distancia a la que nos encontramos de Urano es tal que aún se le puede apreciar a simple vista en una noche muy oscura, su imagen es tan tenue y su movimiento tan lento que se solía confundir con una estrella muy distante. Es hasta 1781 que el astrónomo y compositor Friedrich Wilhelm Herschel (1738 – 1822) lo observa con un telescopio y se reporta oficialmente el descubrimiento del planeta Urano.

Este gran descubrimiento añadió a la cuenta, en aquel entonces, un séptimo planeta al sistema solar. Naturalmente, un grupo de astrónomos se dedicó a estudiar la órbita de Urano alrededor del Sol. Con el transcurso de los años, los astrónomos observaron ciertas irregularidades en la órbita de Urano: habían pequeñas variaciones en su trayectoria elíptica que no se explicaban.

Una parte de la comunidad científica pensaba que quizás la ley de gravitación universal de Newton ya no funcionaba a tales escalas distantes del sistema solar. También había quienes pensaban que quizás se trataba de un objeto celeste no visible y que con su campo gravitacional afectaba la órbita de Urano. Pasarían 65 años para dar con la respuesta a este misterio.

De las matemáticas a la observación

El primer reporte que propone un nuevo planeta como el causante de la trayectoria irregular de Urano8 proviene del matemático y astrónomo John Couch Adams9, quien el 3 de julio de 1841 escribe:

“A principios de esta semana me propuse investigar, tan pronto como fuera posible después de graduarme, las irregularidades en el movimiento de Urano que aún no se han explicado, para saber si pueden atribuirse a la acción de un planeta no descubierto, más allá de él, y si es posible, determinar desde allí aproximadamente los elementos de su órbita, etc., que probablemente conducirían a su descubrimiento.”

John Couch Adams

De manera que aún sin haberse graduado de la Universidad de Cambridge, el joven John Adams ya tenía la intención de abordar el problema de Urano. Por su parte el matemático y astrónomo Urbain Le Verrier10 trabajó durante meses en complejos cálculos para explicar las discrepancias entre la órbita observada de Urano y la predicha a partir de las leyes de gravedad de Newton. El 31 de agosto de 1846 Le Verrier entregó sus cálculos finales a la Academia Francesa, dos días antes de que Adams enviará su solución final al Observatorio Real de Greenwich.

Pasarían tres semanas, para que el astrónomo Johann Gottfried Galle del Observatorio de Berlín pusiera a prueba los cálculos de Le Verrier. Los resultados dejarían no sólo a Galle, sino que a toda la comunidad astonómica en asombro: tan sólo una hora después de haber empezado la búsqueda, Galle encontró a Neptuno y lo observaba desde un telescopio.

De manera que el descubrimiento de Neptuno fue posible gracias a los cálculos matemáticos que fueron desarrollados usando la ley de gravitación universal de Newton, siendo esto un resultado que fortalecía el método científico, su implementación y su poder predictivo.

Visita a Neptuno: misión espacial Voyager 2

El 20 de agosto de 1977 se lanzó la sonda espacial Voyager 211 para explorar los planetas más lejanos del sistema solar. Fue hasta 1989 que Voyager 2 sobrevoló con suficiente cercanía a Neptuno, convirténdose en la primera nave espacial en observar a este planeta desde tan sólo 5,000 kilómetros de distancia. Una imagen, más distante pero más reciente, fue tomada por la cámara de infrarrojo cercano del satélite James Webb, donde se puede apreciar a Neptuno como una esfera brillante rodeada por sus anillos.

Imagen infrarojo de Neptuno rodeado por sus anillos.
Neptuno rodeado por sus anillos. Imagen: NASA, ESA, CSA, and STScI.12

No dejan de sorprender las maravillas que guarda la naturaleza. La exploración espacial nos enseña no sólo nuevos mundos, sino también nos enseña sobre nosotros mismos, nuestro origen, nuestro destino. El desarrollo tecnológico ha permitido alcanzar lugares recónditos de nuestro sistema solar y conocer nuestro vecindario cósmico.

Por otro lado, el descubrimiento de Neptuno es uno de los ejemplos de la ciencia que evidencia el poder de las matemáticas y la física para no sólo describir la naturaleza, sino también para dar predicciones de ella. Adams y Le Verrier predijeron la existencia de un planeta a partir de cálculos matemáticos basados en la teoría gravitacional de Newton, siendo este descubrimiento uno de los momentos más importantes de la ciencia del siglo XIX.

Nuestras fuentes:

  1. “How Far is Neptune’s from the Sun?”, Universe Today ↩︎
  2. Ravit Helled, Nadine Nettelmann y Tristan Guillot , “Uranus and Neptune: Origin, Evolution and Internal Structure”, 25 Marzo 2020 ↩︎
  3. NASA, “¿Cómo es el clima en los otros planetas?”, 12 Enero 2023 ↩︎
  4. Lynn Margulis, Harlyn O. Halvorson, John Lewis y A.G.W. Cameron, “Limitations to growth of microorganisms on Uranus, Neptune, and Titan”, Abril 1977 ↩︎
  5. “Neptune Facts”, NASA ↩︎
  6. David R. Williams, “Neptune Fact Sheet”, NASA ↩︎
  7. “Uranus”, MIRA’s Field Trips to the Stars Internet Education Program ↩︎
  8. Adams, John Couch, “An explanation of the observed irregularities in the motion of Uranus”, 1846 ↩︎
  9. Obituario del Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, “John Couch Adams”, 10 Febrero 1893 ↩︎
  10. “Urbain Le Verrier”, StarChild ↩︎
  11. “Images Voyager Took of Neptune”, NASA ↩︎
  12. NASA, “Nueva imagen del telescopio Webb capta la vista más clara de los anillos de Neptuno en décadas”, 20 Julio 2023 ↩︎

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Esta entrada tiene 2 comentarios

  1. Helvys

    Interesante enfoque que ilumina una vez más el valioso aporte de la ciencia al conocimiento de nuestro universo y la utilidad de las matemáticas y la física para ello.

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