Urbain Le Verrier, Entdecker von einem, äh, zwei, äh, einem Planeten

Name: Urbain Jean Joseph Le Verrier

Lebensdaten: 11. März 1811 in Saint-Lô bis 23. September 1877 in Paris

In aller Kürze: Urbain Le Verrier war ein Astronom und Physiker, der anhand der Bahnstörung des Uranus allein mit Stift und Zettel den Planeten Neptun entdeckte. Das war eine der bedeutendsten Leistungen der Astronomie seiner Zeit. Doch dann ging sein Ego mit ihm durch und er kam zu der festen Überzeugung, einen zweiten Planeten gefunden zu haben, den es niemals gab.

Im Detail: Urbain Jean Joseph Le Verrier kam am 11. März 1811 in Saint-Lô auf die Welt. Er wurde in eine bürgerliche Familie des typischen Mittelstands geboren. Schon als Junge fiel er durch seinen ausgeprägten Verstand auf, vor allem, was mathematisches Denken angeht. So konnte er im entfernte Palaiseau, einem Vorort von Paris, an der angesehenen École Polytechnique studieren. Er entschied sich zunächst für Chemie, wo er unter Gay-Lussac lernte. (Gay-Lussac war ein sehr einflussreicher Chemiker, der unter anderem ein Maß für den Alkoholgehalt von Getränken entwickelte, sowie zwei Naturgesetze von idealen Gasen entdeckte.)

Doch dieses Fach konnte ihn nicht halten. Le Verrier wechselte rasch in die Astronomie, genauer gesagt die Himmelsmechanik. Seine Begabung für dieses Feld ermöglichte ihm, eine Anstellung am Pariser Observatorium zu bekommen. Allen Berichten nach waren es wohl auch bloß sein Talent und seine Leistungen, die ihm diesen Job einbrachten und halten ließen. Denn Le Verrier war wohl so etwas wie das menschgewordene Klischee des arroganten und unangenehmen Genies. Er war unhöflich, hochnäsig und ganz allgemein schwer zu ertragen. In seinem Umfeld galt es als kleines Wunder, dass 1837 jemand bereit war, ihn zu heiraten – Lucille Clotilde Choquet, mit der er drei Kinder haben sollte. Wegen seiner profunden Kenntnisse der Astronomie wurde er 1854 Leiter des Observatoriums, war aber bei seinen Untergebenen derart unbeliebt, dass sie es 1870 schließlich schafften, ihn aus diesem Amt zu drängen. (Auch wenn er weiterhin bei der Sternwarte angestellt blieb.) Der einzige Grund, warum er von 1873 bis 1877 wieder den Chefsessel des Observatoriums besteigen durfte, war, dass sein Nachfolger ertrunken war. So unbeliebt war Le Verrier, dass sein Nachfolger das Feld durch Exitus räumen musste, damit er seinen Rang zurückbekommen konnte.

Seine Fähigkeiten in der Methodik, der Beobachtung und auch der mathematischen Berechnung sind aber nicht abzustreiten. Letztere war auch die, die ihm seinen größten Ruhm einbringen sollte.

Denn schon zum Beginn seiner Karriere befasste sich Le Verrier damit, wie sich die Massen im Sonnensystem gegenseitig durch ihre Schwerkragt anziehen. Das klingt zunächst wie ein banales Thema, weil wir an der Schule Newtons Gravitationsgesetz anhand der Planetenbahnen kennenlernen. Aber wenn Sie keinen besonders sadistischen Physiklehrer hatten, dann haben Sie immer nur die Bahn eines Planeten um die Sonne berechnet und nie, wie sich die Planeten untereinander anziehen. Und das hat gute Gründe: Weil die Sonne 99,86 % der Masse im Sonnensystem ausmacht (deswegen heißt das Sonnensystem Sonnensystem), kann man die Planetenbahnen sehr genau berechnen, auch wenn man bloß die Wechselwirkungen zwischen Planeten und Sonne beachtet.

Oder anders herum formuliert: Die Kräfte der Planeten untereinander sind so winzig, dass man sehr genau arbeiten muss, um sie (a) überhaupt zu messen und (b) auszurechnen. Dementsprechend war es auch nicht Newton, der die mathematischen Mittel dazu entwickelte, sondern erst Pierre-Simon Laplace.

Dieser Effekt ist aber auch nicht null. Wer die Himmelsbewegungen genau berechnen will, der muss ihn mitberücksichtigen. In einer Zeit vor Computern und mit viel ungenaueren Messmethoden als heute, bedeutete das monatelange Rechenarbeit, die durch jeden Flüchtigkeitsfehler entwertet werden konnte.

Urbain Le Verrier sah sich dieser Aufgabe gewachsen. Als erstes untersuchte er damit die Frage der Stabilität das Sonnensystems, also ob die Himmelskörper irgendwann auseinanderfliegen würden, so wie wir heute wissen, dass sich der Mond langsam aber sicher immer weiter von der Erde entfernt. Leider war seine Datengrundlage zu schlecht, um hier viel zu entdecken.

Seine nächsten Arbeiten waren da ertragreicher: Le Verrier analysierte die Bahnen von wiederkehrenden Kometen und konnte die Schwerkraftwirkung des Jupiters auf sie nachweisen. (Der Jupiter hat über 300 Erdmassen und zieht als schwerster Planet am stärksten an Kometen.)

Auf dieser Grundlage konnte Le Verrier seine wichtigste Entdeckung machen: einen ganzen Planeten. 1846 waren sieben Planeten entdeckt: Merkur, Venus, Erde, Mars, Jupiter, Saturn und Uranus. Die ersten sechs davon waren schon in der Antike bekannt, weil man sie leicht mit bloßen Augen am Himmel entdeckt. (Okay, das stimmt so nicht ganz. Planet bedeutet eigentlich „Wanderer“ und beschrieb alle Objekte, die sich am Himmelszelt bewegen. Vor dem heliozentrischen Weltbild galten also auch Sonne und Mond als Planeten, die Erde dagegen nicht. Erst mit Kopernikus und Keppler waren Sonne und Mond keine Planeten mehr, dafür aber die Erde. Zum Ausgleich ist die Erde leicht mit bloßem Auge zu entdecken.)

Der Planet Uranus war der erste Planet, den überhaupt eine Einzelperson entdeckt hatte: Der Astronom William Herschel hatte ihn 1781 zufällig am Himmel gefunden. Diese Entdeckung war erst durch die Erfindung des Teleskops ermöglicht worden.

Die Entdeckung des Neptuns gelang Le Verrier dagegen nicht mit Glück, sondern durch Können, und nicht mit einem Teleskop, sondern mit Stift und Papier. Denn die Umlaufbahn der Uranus wich ganz leicht, aber konsistent von jener ab, die die newtonischen Gesetze (in Laplaces Anwendung) vorhergesagt hätten. Auf Anweisung des Institutsleiters setze sich Urbain Le Verrier monatelang an dieses Problem und rechnete eine Erklärung aus: Es müsste noch einen weiteren Planeten da draußen geben, dessen Schwerkraft am Uranus zog und seine Bahn störte. Le Verrier konnte sogar vorhersagen, wo sich dieser unentdeckte Planet aktuell befinden müsse, so gut waren seine Berechnungen. Er stellte seine Ergebnisse am 31. August 1846 der Französischen Akademie der Wissenschaften vor. Am 18.September schrieb er einen Brief an Johann Galle, welcher an der sehr leistungsstarken Berliner Sternwarte saß. Das Schreiben erreichte besagten Astronomen fünf Tage später, dieser schaute direkt am Abend nach und fand den Planeten auf Anhieb. Le Verrier wurde zurecht gefeiert.

(Auf der anderen Seite des Ärmelkanals hatte sich John Couch Adams auch mit diesem Problem befasst und war fast zeitgleich zum selben Ergebnis gekommen. Er hatte vor Le Verrier angefangen, war aber nach ihm fertiggeworden. Außerdem hatte er niemanden kontaktieren können, der den Planeten sofort fand. Adams würde später klarstellen, dass er Le Verrier und Galle als Entdecker des Planeten sah, welchen man Neptun taufte. Er schildere seine parallele Arbeit nur deshalb, damit man ihm nicht verwerfe, abgekupfert zu haben, so Adams.)

Die Entdeckung des achten Planeten des Sonnensystems war nicht bloß für Urbain Le Verrier ein großer Erfolg, sondern auch für die newtonsche Mechanik. Es ist kein Kunststück, die Vergangenheit vorherzusagen. Wir bemessen die Eignung einer Theorie daran, ob sie korrekte, überprüfbare Vorhersagen zu neuen Fakten trifft. Aus dem seltsamen Verhalten eines Planeten auf einen zweiten, bisher unbekannten zurückrechnen zu können, das zeigte eindrucksvoll, wie belastbar Newtons Gravitationsgesetz ist.

In gewisser Weise war diese Entdeckung vielleicht auch zu erfolgreich, denn sie führte Le Verrier danach zu einer erheblichen Fehleinschätzung.

Dieser Fehler folgte aus seinem zweiten Monumentalprojekt. Sein nächstes Werk war nämlich eine Datensammlung, die die Bahnen sämtlicher Planeten beschreiben würde. Weil es damals noch keine Programme oder digitalen Modelle gab, war die einzige Möglichkeit, die Umlaufbahnen zu kommunizieren, sie in Zahlenkolonnen aufzuschlüsseln, mit denen jeder Astronom sie von Hand nachrechnen konnte. Das einzige Medium war das Blatt Papier und das einzige Wiedergabeprogramm die Rechenfähigkeit des Lesers. Um das zu ermöglichen, berechnete Le Verrier die Planetenbahnen mit extremer Genauigkeit und verfasste sein Nachschlagwerk. Er arbeite mit hunderten von mathematischen Termen derart präzise, dass sein Buch bis ins frühe 20. Jahrhundert unübertroffener Standard war.

Diese Auswertung warf aber ein Rätsel auf: Ähnlich wie die Uranusbahn, die durch Neptun gestört wurde, wich auch die Merkurbahn deutlich von dem ab, was man nach Newton erwartet hätte. Beflügelt von seinem vorherigen Erfolg wendete Le Verrier dieselbe Logik noch einmal an: Es müsse irgendeine Masse innerhalb der Merkurbahn geben, deren Anziehungskraft den Merkur beeinflusste. Soweit war das noch eine vollkomme solide Hypothese.

Dem Astronomen war auch klar, dass ein weiterer Planet unwahrscheinlich war. Ein solcher wäre über das helle Gleißen der Sonne schwer zu entdecken gewesen, aber gelegentlich hätte man einen Transit beobachten müssen. Ein Transit geschieht, wenn Merkur oder Venus zwischen Erde und Sonne entlang ziehen, sodass man sie als schwarzen Fleck sieht, wo sie die Sonne verdecken. Weil die Abstände im Sonnensystem sehr viel größer sind, als Schulbuchabbildungen vermuten lassen, und weil die Planetenbahnen nicht exakt in einer Ebene liegen, sind Transite seltener, als man vielleicht denken mag. (Sie können es sich so verdeutlichen: Wenn alle Umlaufbahnen im Sonnensystem exakt in einer Ebene lägen, dann käme es einmal pro Mondphase zu einer totalen Sonnenfinsternis. Das ist offenkundig nicht der Fall, weil die meiste Zeit der Schatten des Mondes an der Erde vorbeifällt, weil der Mond sich gerade nicht in der Ebene der Umlaufbahn der Erde um die Sonne befindet.) Aber auch bei einer sehr unkooperativ gekippten Umlaufbahn eines hypothetischen Planeten innerhalb der Merkurbahn hätte man diesen eigentlich längst durch mehrere Transite entdecken müssen.

Deshalb ging Urbain Le Verrier von einem weiteren Asteroidengürtel aus, der noch viel näher an der Sonne läge als der Merkur. Die vielen kleinen Objekte wären nur sehr schwer zu bemerken gewesen, auch weil die Sonnenoberfläche ja nicht einfarbig ist, sondern schon von Natur aus Flecken aufweist.

Man muss dem genialen Astronomen also zugutehalten, dass diese Hypothese wirklich plausibel war. Außerdem schlug er noch andere Erklärungen vor, bspw. die Sonne könnte weniger kugelförmig und stärker abgeplattet sein, als bisher angenommen. Alle rotierenden Kugeln sind leicht abgeplattet, weil die Zentrifugalkraft sie in der Mitte auseinandertreibt. (Deshalb ist der Äquator der Erde auch länger als der Erdumfang durch die Pole.) Weil die Sonne eben so viel massenreicher ist als die Planeten, wäre schon eine leicht größere Ausbuchtung genug, um die Merkurbahn messbar zu stören.

Keine dieser Erklärungen stimmte, waren aber damals stand des wissenschaftlichen Wissens. Manchmal kennt man nicht alle Fakten und dann kann man trotz rationaler Analyse falsch liegen, ohne eigenes Verschulden. Bis zu diesem Zeitpunkt betrieb Le Verrier also noch solide Wissenschaft. Aber dann ging sein Ego mit ihm durch.

Denn kaum hatte Le Verrier seine Hypothese publiziert, wurde er von dem Arzt und Amateurastronomen Edmond Modeste Lescarbault kontaktiert. Dieser hatte sich in einem Dorf 70 Kilometer entfernt von Paris eine bescheidene Sternwarte improvisiert. Er behauptete, den Transit eines Planeten innerhalb der Merkurbahn beobachtet zu haben. Urbain Le Verrier begab sich sofort zu Lescarbault, um sich dessen Methoden und Messungen zeigen zu lassen. Soweit wir das Verhalten des Astronomen aus heutigen Quellen rekonstruieren können, reiste der wirklich unsympathische Le Verrier in der Erwartung zu Lescarbault, einen banalen Laienfehler zu finden und den Hobbyastronomen zur Schnecke zu machen, wir er solchen Quatsch behaupten könne. Schließlich rechnete Le Verrier höchstens mit einem Asteroidengürtel.

Doch irgendwie schaffte es der Landarzt, Le Verrier von seinen Methoden zu überzeugen. Und Le Verrier reiste in dem festen Glauben ab, einen weiteren Planeten entdeckt zu haben. Es wird Sie wenig überraschen, dass es diesen Planeten nie gab. Wahrscheinlich werden wir nie erfahren, was es war, das Lescarbault gesehen hatte – eine optische Täuschung, einen seltsamen Sonnenflecken, ein Messartefakt usw. Definitiv wollte der Arzt den Astronomen nicht absichtlich täuschen. Denn den Ruhm, den er für diese „Entdeckung“ erntete, empfand er als außerordentlich lästig.

Und berühmt wurde er. Urbain Le Verrier verkündete diese Entdeckung sofort selbstsicher der Welt. Sein Ego ließ gar keinen Zweifel zu. Der „neue Planet“ wurde bald auf den Namen Vulkan getauft, passend zu seiner Nähe zu Sonne benannt nach dem römischen Gott des Feuers.

Die Fachleute waren gespaltener Meinung zu Le Verriers Behauptung, aber die Öffentlichkeit feierte ihn. Schließlich hatte er schon mit Neptun recht gehabt. Die Zeitungen nahmen die Sensation sofort auf und trugen sie um die Welt. Allen voran die französischen Blätter, denn während der Neptun von einem Franzosen mathematisch postuliert, aber von einem Deutschen gefunden wurde, wäre Vulkan eine rein französische Entdeckung gewesen. (Ein ähnlicher Fall passierte, als Clyde Tombaugh den Pluto entdeckte. Tombaugh selbst war nicht davon überzeugt, einen Planeten gefunden zu haben, hatte er doch eigentlich einen Gasriesen gesucht. Aber wenn Pluto ein Planet wäre, wäre er der erste Planet, den ein Amerikaner entdeckt hätte; überlegten die amerikanischen Zeitungen und erklärten den kleinen Gesteinsbrocken sofort zu einem Planeten.)

Über die nächsten Jahre suchten viele Leute immer wieder nach Vulkan und konnten ihn nie gesichert beobachten. Mehr noch, irgendwie schienen nur Laien ihn zu sehen und die Experten fanden gar nichts. Das hätte ein starkes Indiz sein sollen, dass es diesen Planeten nicht gibt. Doch Le Verriers Ego ließ es einfach nicht zu, von seiner Überzeugung abzurücken.

So wurde aus einer begründeten (wenn auch falschen) Hypothese, es gäbe weitere Massenobjekte näher an der Sonne, die unsinnige Überzeugung, man hätte einen sonnennahen Planeten über Jahrhunderte übersehen.

Urbain Le Verrier verstarb 1877 in Paris in dem festen Glauben, zwei Planeten entdeckt zu haben. Als Entdecker von zumindest einem Planeten wurde ihm ein ruhmreiches Grab gestiftet. Außerdem ist Urbain Le Verrier einer der 72 Namen, die im Eiffelturm verewigt sind.

Die Aufklärung des Mysteriums kam erst im 20. Jahrhunderts: Einstein konnte mit seiner Allgemeinen Relativitätstheorie zeigen, dass die Bahnabweichung des Merkurs von der Raumzeitkrümmung von der rotierenden Sonne kommt. Newtons Theorie ist sehr gut, aber eben nicht perfekt.

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