バルカン (惑星)について詳しく解説

バルカンは、水星内惑星、つまり太陽と水星の間を周回する仮説上の惑星です。その存在は、ケプラーの法則に関連して水星の位相の進みを説明するために、1860 年にユルバン ル ベリエによって仮定されました。現在では惑星バルカンは存在しないことが認められています。

水星の軌道の異常

水星は、近日点歳差運動と呼ばれる、ニュートン力学によって予測されるパターンからその運動にわずかな混乱を経験します。太陽の周りを公転するたびに、水星の軌道の近日点は太陽の周りを回転しながらわずかに進みます。すべての惑星はこの現象を経験しますが、これは太陽系内の他の天体の重力の影響によって引き起こされ、天体力学の古典的な法則によって説明できます。一方、水星の場合は、ニュートンの法則とケプラーの法則から計算された軌道と比較して、 1世紀あたり43秒角という非常にわずかな進みが残っています。

水星の太陽面通過の予定日と比較して最大1時間の遅れに気づいたことは、天文学者にとって非常に当惑したことになった。 1842年、フランソワ・アラゴの助言を受けたフランスの天文学者ユルバン・ル・ベリエは、この問題を調べたが無駄だった。その後、天王星の異常に目を向け、天力学の法則の助けを借りてのみ1846年に海王星を発見した。 。その後、ル ベリエは水星の問題に戻り、すべての計算を見直しましたが、それでもこの 43 秒角のずれが見つかりました。次に彼は、太陽と水星の軌道の間に 1 つ以上の天体が存在し、その重力相互作用によって天王星や海王星のような水星の運動が妨害されると仮定しています。チューリッヒのサンスポットデータセンターで、ヨハン・ルドルフ・ウルフ氏は、26日と38日の2つの水星内軌道を示す可能性のある太陽上の24個の黒点を特定した。

1859年3月28日、ル・ベリエはアマチュア天文学者でオルジェールの医師エドモン・モデスト・レスカルボーから、2日前に太陽の前を通過するのを見た黒点についての手紙を受け取った。 「水星内の惑星。レスカルボーは、太陽円盤の 4 分の 1 をカバーするこのスポットを 1時間と 15 分観察し、その軌道傾斜角(5.3 度から 7.3 度の間)、経度(約 183 度)、重大な離心率と通過時間を推定したと報告しました ( 4時間30分）。ル・ベリエはその後、この惑星（彼が「バルカン」と名付けた）が水星の動きの異常の原因であると仮定し、その発見に着手した。 Lescarbault の情報から、彼は平均距離 0.1427 au、軌道傾斜角 12 度 10 分、昇交点 12 度 59 分での公転周期19 日と 7 時間を決定しました。彼はまた、直径が約 2000 km、質量が水星の 17 分の 1 であると推定しました。この質量は異常を説明するには小さすぎましたが、バルカンは依然として水星内部の仮説上の小惑星帯における最大の天体の有力な候補でした。

バルカンを求めて

水星は太陽との距離が近いため、すでに観測が困難でした。それはすでに日の出と日の入りにしか見えませんでした。バルカンの場合は、水星内帯の他の小惑星と同様に、太陽にさらに近かったため、さらに困難でした。バルカンを観察するには、日食を利用して太陽の周りの空を観察する方法と、バルカンが太陽の前を通過する様子を観察する方法の 2 つがありました。

ル・ベリエは 1860 年の日食を利用して、フランスの天文学者全員を動員してバルカンの位置を特定しましたが、成功しませんでした。この惑星は数十年にわたって捜索されました。レスカルボーの報告と同様の過去の観察に関する約 20 件の報告が 1872 年にハーセによって収集されました。その中には 1862 年 3 月 20 日の W. ルミスの報告も含まれます。ル・ベリエが保持している珍しい観察の 1 つ。この天体のさらなる観察は、1871 年 11 月 3 日にジョン・ハインドによって、1873 年 3 月 26 日にウィリアム・デニングによって報告されました。1876 年 4 月 4 日、ドイツの天文学者 M. ウェーバーは太陽上の丸い点を観察しました。これは、ル・ベリエによって計算された軌道とウルフによって計算された 38 日の軌道と一致します。多数の観測が記録されましたが、ル・ベリエによって予測された軌道と必ずしも一致しなかったり、同時に行われた他の観測によって無効になったりしました。

1877 年にル ベリエが亡くなった後、天文学者たちの惑星探索の熱意は徐々に衰えていきました。

1878年7月29日の日食の際、天文学者のJ・C・ワトソンは惑星以外の何もあり得ない2つの光点を見たと言ったほか、ルイス・スウィフトもバルカン星を発見したが、位置は異なっていたと伝えられている。しかし、日食中に撮影された写真にはバルカンの痕跡はありませんでした。

アインシュタインが説明した水星の軌道

その答えは、1916 年にアルバート アインシュタインによって一般相対性理論によって最終的に提供されました。一般相対性理論を水星の動きに適用すると、測定された歳差運動に到達し、それ以上の不規則性はなくなります。バルカンとこの水星内小惑星帯の他の天体はもはや存在しません。 1929年にスマトラ島で皆既日食が起きた際にエルヴィン・フロイントリヒが撮影した写真を分析したところ、バルカンの存在を示す兆候は示されなかった。しかし、1970 年と 1971 年に、一部の研究者は問題の惑星を発見したと考えていましたが、太陽の近くを通過したり、太陽に衝突したりしたのは確かに彗星だけでした。

それ以来、1974 年にスカイラブで実験が行われるまで、数多くの観測によってこの惑星の存在が確認されたことはありません。天文学者によって観測された複数の点は、間違いなく地球に近い小惑星であり、当時は知られていなかったか、ワトソンとスウィフトの場合にはよく確認されていなかった星でした。これらの仮説上の小惑星はヴァルカノイドと呼ばれます。