DESCOBERTA DE URANO

Por Hindemburg Melão Jr

 

No dia 13/03/1781, o astrônomo amador e compositivo William Herschel, enquanto fazia um estudo sobre estrelas duplas, apontou seu telescópio newtoniano de 160 mm de diâmetro e 2,14m de distância focal(*) para a região Leste da constelação de Touro, e anotou as posições de um par de estrelas de mv 6 e 11.

 

Alguns dias depois, em 17/03/1781, ao observar novamente esse sistema duplo, constatou que a componente principal havia se movido 0,0495 grau para leste. 
 
Em 1759, o cometa de Halley havia retornado, conforme previsto por Edmund Halley, e a primeira conclusão de Herschel foi que estaria observando um cometa. Para testar essa hipótese, trocou a ocular que lhe proporcionava um aumento de 227x por uma de 460x e depois uma de 932x, e percebeu que o objeto aumentava de tamanho. Com os instrumentos da época, não importava o aumento utilizado, as estrelas era percebidas como pontos, mas os cometas, planetas e outros objetos com tamanho angular maior reagiam a esses aumentos na mesma proporção. Então “confirmou” sua hipótese de que se tratava de um cometa, e enviou uma carta comunicando sua descoberta ao astrônomo Nevil Maskelyne. 
 
Gauss não havia completado 4 anos de idade, portanto ainda não havia desenvolvido seu método para determinar os elementos orbitais de um objeto com base em apenas 3 observações, mas já havia maneiras de se fazer isso, embora menos eficientes e mais trabalhosas. Além disso, Herschel era um astrônomo amador, sem muita familiaridade com Matemática. Foi um extraordinário observador, assim como Tycho, mas não um grande teórico, como Kepler. 
  
Na verdade, pelo tamanho do deslocamento angular e o tempo transcorrido, mesmo sem muito conhecimento matemático, ele já dispunha de dados suficientes para estimar essa distância como sendo cerca de 2 vezes maior que a distância de Saturno ao Sol, pois sua velocidade angular era cerca de 1/raiz(2) da velocidade angular de Saturno. Então no dia 17/03/1781 ele já deveria saber que se tratava de um planeta, ou pelo menos deveria descartar a hipótese de um cometa. Ele não teria como calcular os elementos orbitais do objeto, mas teria como determinar sua distância ao Sol, que seria suficiente para revisar sua hipótese cometária. 
 
Em 23 de abril de 1781, Herschel recebeu resposta de Nevil Maskelyne, com o seguinte comentário: 
 
“Não sei como chamar este objeto. É provável que seja um planeta regular se movendo em uma órbita quase circular em torno do Sol, diferente de um cometa, que se move geralmente em uma elipse muito excêntrica. Também não vi nenhum coma ou cauda.”
 
Apesar desse parecer, Herschel preferiu manter uma posição mais conservadora e continuou a chamar o objeto de “cometa”, talvez porque temesse cair em descrédito se anunciasse algo tão revolucionário quanto a descoberta de um novo planeta. Desde a Antiguidade, nenhum novo planeja havia sido descoberto, embora Kepler, Bode e outros tenham teorizado a possível existência de um planeta com órbita entre as de Marte em Júpiter, este ficava numa órbita muito fora desse intervalo. Também é possível que Herschel realmente não acreditasse que se tratava de um planeta. Por isso, quando comunicou a descoberta à Royal Society, em 26/04/1781, disse que se tratava de um novo cometa, e assim foi publicada a notícia no Journal of the Royal Society and Royal Astronomical Society: 
  
“A ampliação que eu utilizei quando vi o cometa pela primeira vez era 227x. Por experiência, sei que os diâmetros das estrelas fixas não são proporcionalmente ampliados com magnificações maiores, como os planetas; portanto, agora coloquei as potências em 460x e 932x, e descobri que o diâmetro do cometa aumentava proporcionalmente à potência, como deveria ser, na suposição de que ela não é uma estrela fixa, enquanto os diâmetros das estrelas para que eu comparei, não foram aumentadas na mesma proporção. Além disso, o cometa sendo ampliado muito além do que sua luz admitiria, parecia nebuloso e mal definido com essas grandes potências, enquanto as estrelas preservavam aquele brilho e distinção que, a partir de milhares de observações, eu sabia que eles reteriam. A sequência mostrou que minhas suposições foram bem fundamentadas, provando se trata de um cometa que observamos recentemente.”
  
Outro detalhe importante a ser analisado aqui é que um refletor com apenas 160 mm de abertura não suporta uma ampliação de 932x e nem mesmo de 460x. Na verdade, a ampliação de 227x já estava forçando o equipamento um pouco além dos limites, pois os espelhos da época tinham uma taxa de reflexão de apenas 60%, o polimento das superfícies não era tão acurado quanto hoje, por isso ele relata que o objeto ficava nebuloso com grandes ampliações, bem diferente das interfaces bem definidas que delimitam as superfícies dos planetas, e talvez essa característica o tenha levado a descartar, inicialmente, a possibilidade de que fosse um planeta. 
 
Ainda não havia consenso sobre como interpretar aquela descoberta, porque não se parecia com um cometa, e como nunca havia sido registrado na História a descoberta de um novo planeta, não se sabia bem como avaliar essa possibilidade. 
 
Quando o astrônomo Anders Johan Lexell calculou seus parâmetros orbitais, ficou claro que muito provavelmente se tratava de um planeta. Em 18 de setembro de 1783, Lexell se reuniu em São Petersburgo com um dos maiores matemáticos de todos os tempos, Leonard Euler, para um almoço, e conversaram sobre a órbita do planeta que ele havia determinado. Lamentavelmente, Euler sentiu-se mal e veio a falecer poucas horas depois. Nessa época era comum assassinatos por envenenamento, inclusive há boatos de cientistas envolvidos em crimes desse tipo, mas nesse caso parece que foi uma morte de causa “natural” (teve uma hemorragia cerebral). 
 
Então, finalmente, Herschel reconheceu que o objeto que ele havia descoberto tinha suficiente semelhança com outros planetas, mais do que com outros objetos conhecidos, para que fosse adequadamente classificado como “planeta”, e dirigiu-se ao presidente da Royal Society nos seguintes termos: 
  
“Pela observação dos mais eminentes astrônomos da Europa, parece que a nova estrela, que tive a honra de apontar para ela em março de 1781, é um planeta primário de nosso sistema solar.” 
 
O rei George III brindou-o com um patrocínio anual de £ 200, estabelecendo como condição que ele deveria se mudar para Windsor, a fim de que o monarca e sua família pudessem desfrutar, eventualmente, a oportunidade de fazer observações com seu telescópio. A atualização do valor de 200 libras naquela época para os dias atuais é muito difícil de ser feita com precisão. No artigo em que analisei a recompensa oferecida pelo rei Afonso Céron ao enxadrista Leonardo da Cutri, em 1574, o cálculo foi ainda mais difícil, mas há vários elementos que possibilitam fazer essa estimativa, como os preços de ovos de galinha, saco de trigo ou do grama de ouro, embora o ouro tenha passado por oscilações muito grandes naquela época, devido ao descobrimento da América e uma drástica alteração na proporção entre oferta e demanda desse metal. Mas uma estimativa razoável é cerca de 40.000 libras esterlinas, que corresponde a uns 50.000 dólares ou 240.000 reais. 
  
Definida a classe à qual pertencia aquele novo astro, o passo seguinte era determinar o nome que ele deveria receber. Primeiramente foi cogitado que se chamasse “Herschel”, em homenagem a seu descobridor, porém Herschel sabiamente declinou e transferiu essa honraria a seu mecenas, sugerindo o nome “George”. Houve várias outras sugestões, mas ao final acabaram enquadrando-o na tradição de nomes das divindades romanas, e foi chamado “Urano”, como passou a ser conhecido desde então. 
  
Herschel também descobriu os dois maiores satélites de Urano: Titânia e Oberon, em 1787, além de muitas outras descobertas ao longo de sua vida, tradição que foi seguida por seu filho, John Herschel. Sua esposa, Caroline, também foi responsável pela descoberta de vários cometas e outras contribuições. 
 
Eu gostaria de tirar uma foto de Urano e seus 5 maiores satélites, nessa data, como fiz no aniversário de 90 anos de Plutão, mas como Urano está angularmente muito próximo ao Sol, além de estar muito nublado, acabou não sendo possível. 
  
É interessante que tanto Urano quanto Netuno e Plutão foram observados várias vezes antes de suas descobertas “oficiais”. Urano foi registrado inclusive num catálogo de Hiparco, de 150 a.C., já que com mv 5,5 chega a ser visível a olho nu se o céu não tiver nuvens nem poluição. 
 
Para finalizar, gostaria de postar uma das músicas compostas por Herschel, e postar algumas imagens curiosas: https://youtu.be/6w_jcWpuMJ8 


 

 

Telescópio utilizado por Herschel na ocasião em que descobriu Urano:
 

 

Torno utilizado por Herschel para construir suas oculares e algumas de suas oculares:

 

Design óptico utilizado por Herschel, para eliminar o espelho secundário e reduzir a perda de luz, devido à baixa reflexão dos espelhos da época:

 

Júpiter e Saturno desenhados por Herschel. É notável a ausência da mancha vermelha em Júpiter, que talvez não existisse nessa época. Embora Sagan, no seriado e no livro Cosmos tenha comentado que a mancha vermelha talvez tivesse 1 milhão de anos, evidências posteriores mostraram que ela talvez tenha poucos séculos, e deve desaparecer talvez em menos de 2 séculos. As primeiras fotos de Júpiter, de 1879, mostram a mancha vermelha muito maior do que é hoje, fotos posteriores mostram a redução progressiva em seu tamanho, quase linear. E os primeiros supostos registros da mancha vermelha são atribuídos a Cassini, 100 anos antes de Herschel, porém o desenho de Cassini mostra uma mancha numa latitude diferente, forma diferente e cujo tamanho seria inconsistente com a evolução do tamanho nos séculos e décadas seguintes, portanto provavelmente era outra mancha.

 

Tabelas com características físicas e orbitais dos planetas e satélites conhecidos na época (1820), conforme publicados no livro “Tratado de Astronomia” de seu filho, John Herschel. Os asteroides Ceres, Pallas, Vesta e Juno, descobertos no início do século XIX, ainda eram considerados planetas, em parte porque ainda não havia sido calculada a massa e o diâmetro de nenhum deles, em parte porque havia a expectativa de descobrir um planeta naquela região (cerca de 2,8 UA do Sol), devido à Lei de Titius-Bode. Alguns dos satélites atribuídos a Urano não existem, assim como satélites em torno de Vênus e outros objetos que foram “descobertos” incorretamente:

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