Neptune


L'infortune d'Adams

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Leverrier
Crédit : Bibliothèque de l'Observatoire de Paris

Assez rapidement les premières tables d'Uranus sont en désaccord avec les observations.

A ce stade, les astronomes envisagent deux hypothèses : soit la loi de Newton n'est pas rigoureuse pour certains corps plus éloignés, soit il existe une masse inconnue qui perturbe le mouvement d'Uranus. C'est cette seconde possibilité qui mobilise deux savants, l'un anglais, l'autre français : John Couch Adams et Urbain Leverrier. Ils parviendront tout les deux à résoudre le problème des perturbations affectant la trajectoire d'Uranus, mais c'est Leverrier qui publiera le premier ses résultats et permettra l'observation du nouvel astre.

Adams travaille d'abord à définir avec la plus grande précision possible les perturbations d'Uranus, puis à déterminer les éléments et la masse d'un hypothétique corps perturbateur.

En septembre 1845, l'astronome anglais a fini de calculer les éléments et la position d'une nouvelle planète. Il fait parvenir ses travaux à James Challis, professeur d'astronomie à l'Université de Cambridge et propose d'aller les exposer lui-même à George Airy, astronome royal à l'Observatoire de Greenwich. Adams ne parvient pas à entrer en contact avec Airy, qui séjourne alors en France. De son côté, Challis ne saisit pas les allusions d'Adams et ne fait pas rechercher l'hypothétique planète. Il s'expliquera par la suite sur son peu d'entrain à commencer des observations.

En fait, la réception des travaux d'Adams par Airy est assez négative et s'explique surtout par ses a priori négatifs à l'endroit des recherches théoriques. Ce rejet des travaux rhétoriques se double d'une méfiance à l'égard des scientifiques les plus jeunes. Airy n'a aucune confiance dans l'habileté de ses jeunes assistants et fait systématiquement en sorte qu'ils ne puissent faire montre de leurs capacités.


Les recherches de Leverrier

Pendant ce temps, en France, Urbain Leverrier a réussi à publier ses résultats. En 1845, il lit, à l'Académie des sciences, un mémoire dans lequel il présente les calculs précisant les perturbations d'Uranus. Il conclut très clairement que ces perturbations doivent être attribuées à une cause extérieure. Il poursuit ses investigations et, en 1846, publie un nouveau mémoire Il fait la liste de toutes les hypothèses émises sur cette cause perturbatrice de la trajectoire d'Uranus : « On parla d'un gros satellite qui accompagnerait Uranus, ou bien d'une planète encore inconnue, dont la force perturbatrice devrait être prise en considération ; on alla même jusqu'à supposer qu'à cette énorme distance du Soleil, la loi de la gravitation pourrait perdre quelque chose de sa rigueur. Enfin, une comète n'aurait-elle pu troubler brusquement Uranus dans sa marche ». (Urbain Leverrier, « Recherches sur les mouvements d'Uranus », Compte rendu à l'Académie des Sciences, T. XII, 1846, p. 907).

Urbain Leverrier examine toutes ces hypothèses. Il commence par réfuter celle concernant l'insuffisance des lois de la gravitation. Leverrier rejette également les hypothèses du satellite d'Uranus (qui affecterait la marche d'Uranus sur des périodes très courtes) et de la comète (on ne détecte pas, dans les observations rassemblées depuis la découverte d'Uranus, de changement brusque qui pourrait être le signe d'une influence cométaire).


Une hypothèse fructueuse

Finalement, Urbain Leverrier ne retient que l'hypothèse d'une planète inconnue :

« Il ne nous reste ainsi d'autre hypothèse à essayer que celle d'un corps agissant d'une manière continue sur Uranus, changeant son mouvement d'une manière très lente. Ce corps, d'après ce que nous connaissons de la constitution de notre système solaire, ne saurait être qu'une planète, encore ignorée ». (Urbain Leverrier, « Recherches sur les mouvements d'Uranus », Compte rendu à l'Académie des Sciences, T. XII, 1846, p. 914).

Il montre que cette planète ne peut se situer qu'au-delà d'Uranus et fait l'hypothèse qu'elle se situe dans le plan de l'écliptique (car les anomalies d'Uranus sont négligeables en latitude) à une distance moyenne double de celle d'Uranus.

Enfin, en août 1846, Leverrier donne à l'Académie des sciences un ultime mémoire dans lequel il donne les éléments et la position de la nouvelle planète.


Neptune au bout de la plume

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Caricatures représentant la découverte de Neptune par Leverrier
Crédit : Bibliothèque de l'Observatoire de Paris

Le 23 septembre 1846, Urbain Leverrier envoie une lettre à Johann Galle, astronome à Berlin. « Je voudrais obtenir d'un infatigable observateur qu'il veuille bien se consacrer quelques instants à l'examen d'une région du Ciel, où il peut rester une planète à découvrir. C'est la théorie d'Uranus qui m'a conduit à ce résultat (…). Vous verrez, Monsieur, que je démontre qu'on ne peut satisfaire aux observations d'Uranus qu'en introduisant l'action d'une nouvelle Planète, jusqu'ici inconnue ». (Lettre d'Urbain Leverrier à John Galle, 18 septembre 1846 citée un T.J.J. See, « Leverrier's letter to Galle and the discovery of Neptune », Popular Astronomy, vol. XVIII, 1910, pp. 475-476).

Galle, le soir même observe, avec l'aide d'un jeune étudiant Henri d'Arrest, la zone indiquée par Leverrier. D'Arrest suggère d'utiliser le Berliner Akademsche Sternkarten, mis à jour en 1846. Les deux hommes trouvent finalement la nouvelle planète.


Quel nom pour la nouvelle planète ?

Le 25 septembre Galle envoie un courrier à Leverrier en lui indiquant que la planète dont il indiquait la position existe réellement. Il en profite pour proposer le nom de Janus pour ce nouvel astre. Leverrier le remercie dans une missive du 1er octobre 1846 et lui signale que le Bureau des Longitudes a choisi le nom de Neptune. Il ajoute que la dénomination Janus aurait laissé à penser que cette planète était la dernière du système solaire, ce que rien n'indique. Ici Leverrier fait une erreur. Il confond Janus, qui est le dieu à double face (il regarde devant et il regarde derrière, qui ouvre et qui ferme) avec le dieu Terminus (qui est un dieu étrusque dévoué aux frontières, aux limites).

Nous ne savons pas pourquoi le Bureau des Longitudes a donné le nom de Neptune à cette planète. Peut-être est-ce sur la proposition de Leverrier lui-même. Neptune est la transposition romaine du dieu grec Poséidon, dieu de la Mer. Poséidon est le fils de Cronos et le frère de Jupiter.

Mais entre le 1er et le 5 octobre 1846, Leverrier se ravise et indique finalement qu'il souhaite que le nouveau corps céleste porte son nom. Arago se plie à cette exigence.


Neptune ou la cohérence mythologique

L'argument nationaliste vient contrecarrer un début de querelle sur la paternité de la découverte de Neptune entre la France et l'Angleterre. Les travaux d'Adams sont antérieurs à ceux de Leverrier, mais ils n'ont pas fait l'objet de publication et encore moins de vérification par l'observation.

L'idée de débaptiser Uranus pour lui donner le nom de son découvreur, et ainsi justifier l'appellation Leverrier est reprise par Leverrier lui-même qui tente d'imposer cette nouvelle onomastique.

Il intitule ainsi, en 1846, un mémoire pour la Connaissance des Temps, intitulé « Recherches sur le mouvement de la planète Herschel (dite Uranus) », Connaissance des temps pour l'année 1849, Addition, 1846, pp. 3-254.

Les astronomes européens, notamment Galle, Encke, ou Gauss préfèrent le terme de Neptune qui ne rompt pas la cohérence mythologique de l'onomastique planétaire et qui conserve une certaine neutralité. C'est le finalement le nom de Neptune qui s'imposera.

Une querelle éclate à propos du heureux « hasard » qui aurait permis à Leverrier de trouver Neptune. L'astronome parisien avait en effet fait le calcul que le corps perturbateur devait être deux fois plus éloigné du Soleil qu'Uranus soit 38 U.A. En fait elle n'en est éloignée que de 30,11 U.A. Leverrier a de plus attribué à Neptune une masse de 32 fois celle de la Terre. Or elle n'est que 17 fois celle de la Terre. Il se trouve que l'erreur sur la masse compense l'erreur sur la distance.