Idag, den 14 juli 2015, passerar rymdsonden New Horizons Pluto. Något sådant kommer rimligtvis inte att hända igen på mycket länge; inte på decennier, förmodligen inte på generationer. Därför lägger jag ut ett oavkortat kapitel från min bok Blindspår (Leopard 2012) som handlar om planeten som krympte och försvann.
Under lång tid var Pluto inte mer än en prick, ens på de bästa bilderna.
I sina lättsammare stunder betraktar astronomer planeten Plutos massa som ett stående skämt.
-
New Scientist (1971)
"Planeten X" kan gott sägas ha varit dess första namn. Det myntades av Percival Lowell som beteckning på en planet som han trodde, anade och räknade ut borde finnas långt därute. Egentligen var det en repris av den metod som framgångsrikt använts för att hitta Neptunus. Den planeten hade nämligen upptäckts på matematisk väg 1846, då vissa anomalier i Uranus omloppsbana skulle kunna förklaras av störningar från en granne, vilket också visade sig vara fallet. Man fann dock att Neptunus visserligen förklarade en stor del av avvikelserna, men inte riktigt alla. Det verkade finnas ytterligare någon störande källa. Åtskilliga astronomer började räkna och leta, inspirerade av den precision och elegans med vilken Neptunus hittats. Men trots de mängder av hypotetiska planeter som solsystemet snart försågs med, visade det sig betydligt svårare att hitta någon av dem i verkligheten. Det hindrade naturligtvis inte att man tänkte ut namnförslag som Hyperion, Oceanus eller, från en indisk astronom som trodde på två planeter, Brahma och Vishnu. Och om inte annat så fanns det gott om asteroider och kometer som kunde ge förhoppningsfulla astronomer ögonblick av bedräglig glädje.
Alla deltog nu inte i jakten. Som Simon Newcomb, etablerad astronom och matematiker. Han konstaterade 1866, efter nitton års observationer av Neptunus, att han fått data som var helt i enlighet med Newtons lagar. Om det till äventyrs fanns ytterligare planeter i trakten så gick det inte att identifiera dem genom att analysera Neptunus bana. Varken sådana invändningar eller det fruktlösa letandet avskräckte särskilt många. Tvärtom blev det en fix idé.
En av de flitigaste planetjägarna, åtminstone vad räknearbetet beträffar, hette William Henry Pickering. Han umgicks tidvis med Lowell, och även om han onekligen var skickligare som astronom så hade han ungefär lika lättrörlig fantasi. I hans solsystem fanns åtminstone sju – beroende på hur man räknar dem – planeter ingen tidigare känt till, med banor från asteroiderna till regionerna bortom Neptunus. Den största var på uppemot 20000 jordmassor, eller 60 gånger tyngre än Jupiter. Som William Hoyt konstaterade så var Pickerings metoder åtminstone produktiva. Med tanke på hur många planeter som han och andra räknade ut borde finnas så hade det varit märkligt om inte någon av spådomarna hade slagit in, åtminstone på ett ungefär.
Lowell hade uppfört ett observatorium i Flagstaff, Arizona för att studera kanalerna på Mars. Det gjorde honom känd bland allmänheten, men imponerade inte på astronomerna. Han drog därför igång ett stort och seriöst projekt 1906: Att leta reda på
Planet X, hans egen hypotetiska nionde planet. Enligt Lowells beräkningar (på 115 sidor) skulle denna befinna sig ungefär 43 gånger längre bort från solen än jorden – facit varierar mellan 29 och 49. Den borde ha en massa mellan Neptunus och jordens, vid närmare eftertanke på ca 6,7 gånger jordens – vilket, som vi ska se, är mycket fel. Efter Lowells död 1916 tog arbetet paus fram till 1928 på grund av en trasslig arvstvist.
Sökandet efter X gick till som följer. Först fotograferades en förmodat intressant del av himlen med några dagars eller veckors mellanrum. Därefter jämförde man bilderna för att se om någon av de otaliga prickarna flyttat på sig. Man kunde lägga bilderna ovanpå varandra, eller använda en så kallad blinkmaskin där man snabbt växlade mellan bilderna. Om någon prick flyttar på sig så syns den direkt. Dessa två moment upprepades, år efter år.
Pluto upptäcks
En som fick ägna sig åt det mödosamma arbetet var den unge observatorieassistenten Clyde Tombaugh. Även om det inte låter så komplicerat bestod huvudproblemet i att avgöra var man skulle leta. Det blev inte lättare av att Pluto har en relativt kraftig så kallad inklination, banlutning i förhållande till de inre planeterna. Utöver detta tillkom den noggrannhet som måste tillämpas under alla faser av arbetet. (Svårighetsgraden kan demonstreras av att Pluto faktiskt fotograferats redan tidigare, även på Lowells observatorium under hans livstid, men att ingen upptäckte något särskilt med den lilla pricken bland myriader andra.) Tombaugh tillbringade ett år i cykeln teleskop–kameror–framkallning–blinkmaskin. Han upptäckte flera hundra asteroider innan han i februari 1930 såg en rörlig prick som verkade mer lovande. Efter intensivt räknande insåg man att den verkligen låg bortom Neptunus. Planeten X hade hittats!
Bildparet som Clyde Tombaugh körde i blinkmaskinen den 18 februari 1930. Pilen markerar fyndet.
Århundradets och USA:s första nya planet väckte naturligtvis stor uppmärksamhet, inte minst i upptäckarens land. Namnförslag strömmade in till Lowells observatorium: Atlas, Cronus, Erebos, Odin, Prometheus ... Eller kanske Constance, efter änkan Lowell? Så småningom bestämde man sig för den elvaåriga flickan Venetia Burneys förslag Pluto. De övriga alternativen i den uppenbarligen riggade finalomröstningen var Minerva (som redan getts åt en asteroid) och Cronus (föreslaget av astronomen Thomas Jefferson Jackson See som gjort sig mest ökänd för sin hårda kritik av relativitetsteorin, och som redan förutspått tre transneptunska planeter). Ännu en omständighet som talade för namnet var att de två första bokstäverna, som också fick utgöra planetens symbol, samtidigt utgör Percival Lowells initialer. Även om Pickering, som tyckt sig känna igen sin hypotetiska planet O, läste dem som ”Pickering-Lowell”.
Några månader efter planetens namngivande fick den nya Disney-hunden, som i en tidigare kortfilm hetat Rover, samma namn. Det ligger mycket nära till hands att anta att det hade med den nya planeten att göra snarare än att de skulle uppkallat honom efter en romersk dödsgud, eller för den delen Pluto Water, ett vid den tiden välkänt laxermedel. I efterhand kunde dock ingen av de inblandade på Disney erinra sig exakt hur resonemanget gick.
Vad visste man om den nya planeten? Redan ungefärliga uppskattningar om dess omloppsbana (storlek, form och vinkel) krävde en hel del observerande och räknande, och än mer behövdes för att få en aldrig så vag uppfattning om dess storlek och framför allt massa. Innan dess kunde man inte säga om det verkligen var Lowells ”X” eller inte. Åtminstone inte astronomerna. Pressen var, då som nu, mindre petig, och konstaterade att Lowell fått upprättelse. De formulerade sig även syrligt om andra astronomer som menade att ingenting bevisats, och att upptäckten av Pluto var en lyckträff – sådant kunde naturligtvis inte vara något annat än avundsjuka.
Ett år efter upptäckten hade man kommit fram till följande: Jämfört med jorden befann sig Pluto i medeltal 40 gånger längre bort från solen, ett plutoår motsvarade ca 250 jordår, den var ungefär lika stor eller något mindre, och hade en massa på 85 % eller mer av jordens. (Som jämförelse har Merkurius, som vid denna tid var solsystemets näst minsta planet, en massa på 5,5 % av jordens.) Idag vet vi att de båda första uppgifterna stämmer någorlunda, de senare inte alls. Under lång tid kunde inte ens de största teleskopen urskilja Pluto som något annat än en prick, varför alla uppskattningar av storleken var synnerligen ungefärliga. Ur ett astronomiskt perspektiv är massan den viktigaste uppgiften, man beräknade den så gott man kunde genom att studera planetens påverkan på Neptunus och även Uranus. Eftersom de krafterna var små, så kunde även mycket små skillnader mellan känd och faktisk massa hos i synnerhet Neptunus få stora konsekvenser för beräkningar av Plutos massa.
Pluto börjar krympa
Från 1949 gjorde Gerard Kuiper de dittills noggrannaste mätningarna, baserade på faktiska observationer av planeten snarare än genom att räkna på anomalier i Neptunus bana. Hans fann först att Pluto var 80 % så stor som jorden. Han noterade även att den var ”ovanligt ljussvag för sin storlek”, med ett albedo (mängd återspeglat ljus) på ca 6 %. Redan nu uppmärksammades indikationer på att Pluto kunde vara mindre, eller åtminstone lättare, än så. Utförligare mätningar behövde göras på Uranus och Neptunus under åtminstone några decennier. Bara några månader senare justerade också Kuiper sina egna siffror kraftigt nedåt. Nu var Pluto inte ens hälften så stor som jorden, och bara tiondelen så tung.
Några år senare skulle Kuiper ta tag i en hypotes som visserligen formulerats tidigare, men som han och den brittiske astronomen Edgeworth gav en mer utmejslad vetenskaplig form: Att det i solsystemets utkant fanns en mängd små himlakroppar. Från 1992 och framåt började sådana upptäckas, och sedan dess har företeelsen kallats Kuiperbältet. (Ej att förväxla med Oorts moln som ligger mycket, mycket längre bort.) Detta kan nämnas eftersom Pluto numer räknas som Kuiperbältets största medlem, och att utforskningen av detsamma därmed kan sägas ha inletts redan 1930.
Astronomerna hade under hela denna tid stora problem med att mäta och väga den avlägsna, långsamma, lilla och i synnerhet ensamma – såvitt man visste – planeten. Mätningar fick göras genom att studera prickens rörelser över himlavalvet, och då den rörde sig såpass långsamt tog det tid att få fram användbara mätserier. De varierande uppgifterna från Kuiper och andra gav upphov till ett mönster under flera decennier framöver, då man i olika källor kunde hitta mycket olika uppgifter om Pluto. I de bättre är siffrorna angivna med ett ”ca”, i de allra ärligaste uppges inga siffror alls. I Harold Ureys artikel från 1973 anges Plutos massa och diameter med ”?”, varken mer eller mindre.
Länge funderade man på om Pluto en gång kunde ha varit en av Neptunus månar. Tanken är inte orimlig, den har en storlek och sammansättning som påminner om Neptunus största måne Triton – som kanske knuffat ut Pluto? – och Plutos bana går tidvis innanför Neptunus (senast inträffade detta 1979–1999). Å andra sidan kommer Plutos bana aldrig i närheten av Neptunus. Hypotesen är nu avförd från dagordningen.
På 1960-talet fann man att Plutos albedo varierade över en period av sex jorddygn. Kanske den hade en påtagligt ljus fläck på en sida, som innebar att den i själva verket var en god bit större än tidigare studier kommit fram till? Kanske var den lika stor som jorden, om inte större? – Men denna hypotes blev tämligen kortlivad.
Den första ordentliga beräkningen av Plutos ljusstyrka gjordes 1976. Man fann att den, tvärtemot Kuipers uppskattning, hade ett albedo på 50–65 % (olika delar av ytan är olika ljusa). Det kan jämföras med att vår måne har ett albedo på 13 %. Hade vi haft Pluto som måne, så hade vi haft betydligt ljusare fullmånenätter än nu är fallet, trots att den bara är tredjedelen så stor. Den är alltså ovanligt ljusstark för sin storlek. Så länge man trodde att Pluto var mörk innebar det att man överskattade dess storlek.
Bilderna (negativ) som 1978 avslöjade Plutos måne Charon. På bilden till vänster syns den som en bula på Pluto, på bilden till höger har Pluto ingen bula,
Plutos måne upptäcktes 1978. Den fick namnet Charon, efter färjkarlen i dödsriket. Den viktigaste astronomiska konsekvensen var att det i ett system planet–måne är mycket enklare att beräkna de båda kropparnas massor med någorlunda precision än för en ensam planet. När så gjordes fann man att Pluto hade en massa på ca 0,2 % av jordens. På mindre än femtio år hade planeten krympt till en femhundradel.
Är Pluto en planet?
Kunde en så liten himlakropp räknas som planet? Frågan väcktes tidigt i astronomiska kretsar, och på 1980-talet böljade debatten inom facket. I början av 1990-talet började man i nämnda Kuiperbälte att hitta den ena himlakroppen efter den andra som påminde om Pluto beträffande omloppsbanor, mått och sammansättningar. Var de planeter allihop? Om inte, var skulle man dra gränsen? Är planetinflation alls ett problem? (En sådan inträffade faktiskt i början av 1800-talet innan man började använda begreppet asteroid; fram tills dess kunde man räkna med över dussinet planeter, som Ceres/Piazzi, Pallas och allt vad de hette och heter. [Se även bloggposten
Jupiter, Saturnus och George])
Eris upptäcktes 2005. Himlakroppen ligger inte i Kuiperbältet, men avståndet till solen är 38-97 gånger längre än jordens – alltså tidvis närmare än Pluto, tidvis mycket längre bort. Och så är den ungefär lika stor. Var den då den tionde planeten? Namnet var väl valt: Eris var osämjans gudinna, hennes mest kända ”verk” var trojanska kriget. (I början hade den det provisoriska namnet Xena inspirerat av tv-serien, där en klurig poäng var att det kunde förkortas till
Planet X.) Och nu blandades hennes himlakropp in i striden om Plutos status. Liksom den 2003 upptäcka Sedna, bara något mindre än Pluto och med en ännu mer avlägsen och utdragen omloppsbana, eller Kuiperobjektet Quaoar som upptäcktes 2002. Dessutom kunde man lugnt utgå ifrån att det fanns bra många fler himlakroppar i samma storleksordning som väntade på att upptäckas. Var de också planeter? Hittills hade mänskligheten aldrig gjort någon definition på begreppet ”planet”, eftersom någon sådan definition aldrig behövts. Men nu behövdes den.
Frågan togs upp inom IAU (International Astronomical Union). De definierade 2006 en planet på följande sätt: Den ska kretsa kring solen, ha så kallad hydrostatisk jämvikt (vara rund, enkelt uttryckt) samt ha ”gjort rent” i sin omloppsbana (där ska inte finnas några asteroider som skräpar). Om bara de första två kraven är uppfyllda har vi en dvärgplanet, om enbart det första en SSSB, small solar system body. Enligt denna definition har solsystemet åtta planeter och fem dvärgplaneter, varav Pluto är en av de senare.
Detta är, helt utan konkurrens, den mest uppmärksammade och omdebatterade definition som IAU någonsin gjort. Det ironiska är att den egentligen inte har med astronomi att göra: Det är en ren språkfråga, men onekligen av en sort som engagerar. Inte minst i USA, där många nu såg sig berövade ”sin” enda planet. Det finns än idag inte så få som vägrar att kalla Pluto för något annat än en planet. Och visst, språket behöver inte vara vetenskapligt.
På sätt och vis levde hypotesen om planeten X kvar ända fram till 1992. Då användes data från Voyager 2, som passerade Neptunus 1989, för att göra en exaktare beräkning av Neptunus massa. De tidigare uppgifterna, som använts i såväl Lowells beräkningar som otaliga andras, liksom i de första beräkningarna av Plutos massa, visade sig behöva justeras ner en smula. Visserligen bara några promille, men när detta gjorts så räckte den lätt trimmade Neptunus till för att förklara alla störningar på Uranus. I dennas omloppsbana hade man under tiden dessutom korrigerat vissa mätfel i tidiga observationer. Planeten X fanns inte längre, och inte heller behövdes den.
Icke desto mindre kunde man långt efteråt – på sina håll än idag – läsa att Pluto upptäcktes genom att man studerade störningar i Uranus och Neptunus banor. Uppgiften kompletteras sällan med det faktum som flera anade 1930, och som vi vet med bestämdhet idag, nämligen att det hela var ett rent sammanträffande. Särskilt som man inte räknade ut en hypotetisk transneptunsk planet utan mängder, liksom att det krävdes ett mycket omfattande letande innan Tombaugh fick napp.
Ett liknande blindspår, som i efterhand visade sig långt intressantare, utgjordes av egenheter i Merkurius bana som inte stämde med Newtons mekanik. De studerades av Le Verrier som också räknat fram Neptunus existens, och han kom fram till att de måste bero på solsystemets innersta och dittills oupptäckta planet. Han kallade den Vulcan, och mer eller mindre trovärdiga observationer av denna gjordes ända fram till början av 1900-talet. Vulcan dömdes ut 1919, då Einsteins allmänna relativitetsteori bevisades vara riktig. Den förklarar bland annat hur Merkurius fått sin aningen icke-newtonska bana, utan att ta till någon hypotetisk planet. (Namnet Vulcan skulle senare återuppstå i Star Trek som Spocks hemplanet.)
Pluto och Charon, fotograferade av New Horizons i juli 2015. Jämför med bilden från 1978!
Idag har Pluto den officiella beteckningen 134340 Pluto. Charon betecknas (134340) Pluto I. Månarna Nix och Hydra, upptäckta 2005, är inte med på bilden, inte heller den ännu mindre som upptäcktes 2011. [Kerberos]
Plutos uppskattade massa (i % av jordens) i några olika källor från olika år
1930 mindre än 70
1931 85–100?
1948 10
1950 10 (Kuiper)
1955 100 (Croswell)
1962 100 (Grosser)
1970 18 (Bulletin)
1971 10 (Croswell)
1972 20 (Papagiannis)
1974 ? (Urey)
1975 6 (Bonniers världsatlas)
1976 1
1977 8? (Smart & Green)
1978 0,2
Källor & lästips
(† anger källor som enbart använts för uppgifter om Plutos storlek)
• Clyde W. Tombaugh, ”The discovery of Pluto”, i Harlow Shapley (red.),
Source book in astronomy 1900–1950 (Harvard University Press 1960), sid 69–74
• Harlan T. Stetson, ”Error in astronomy”, i Joseph Jastrow (red.),
The story of human error (Books for libraries press 1936) sid 56
• William Graves Hoyt, ”W. H. Pickering’s Planetary Predictions and the Discovery of Pluto”,
Isis december 1976 (nr. 4, vol. 67), sid 551–564
• Morton Grosser, ”The Search for a Planet beyond Neptune”,
Isis juni 1964 (nr. 2, vol. 55), sid 163–183
• ”Pluto may be bigger than supposed”,
New Scientist 18 mars 1965
• †Tobias Owen & David L. Roberts, ”New Horizon in Space Exploration”,
Bulletin of the Atomic Scientists februari 1970, sid 26
• †Michael D. Papagiannis,
Space physics and space astronomy (Gordon and Breach 1972), sid 25
• †H. C. Urey, ”Evidence for lunar-type objects in the early solar system”, i G. Contopoulos (red.),
Highlights of Astronomy vol. 3 (Reidel 1973), sid 476
• †William M. Smart & Robin M. Green,
Textbook on spherical astronomy (1977), sid 421
• ”Pluto picked as name for Planet X ...”,
New York Times 26 maj 1930
• ”New Planet Pluto Has First Birthday”,
New York Times 13 mars 1931
• †”Pluto’s Diameter Put at 6,500 Miles”,
New York Times 1 januari 1950
• †”Planet Pluto’s size Measured at Last”,
New York Times 3 juni 1950
• ”A Primer of the Heavens”,
New York Times 17 juli 1969
• ”Pluto, the ever-diminishing mini-planet”,
New Scientist 22 juli 1971
• Wikipedia:
Pluto;
Charon (moon);
Eris (dwarf planet);
IAU definition of planet;
Kuiper belt;
Percival Lowell;
Planets beyond Neptune;
Urbain Le Verrier
