23 septembre 1846, à l'Observatoire de Berlin. Johann Gottfried Galle relit avec fébrilité la lettre qu’il vient de recevoir. Elle provient de son ami et collègue Urbain Le Verrier, et indique l’emplacement... d’une toute nouvelle planète !

À gauche : Portrait de Johann Gottfried Galle, 1880, photographie
À droite : D'après le portrait de Leverrier par Charles Daverdoing, Portrait de Urbain Le Verrier, lithographie de Maurin, XIXe siècle, photo : Magnus Manske
Voir en grand

Depuis la fin des années 1700, un problème obnubile les astronomes : la planète Uranus (la planète la plus lointaine alors observée) ne se comporte pas exactement comme elle le devrait. Il y a un décalage entre ses déplacements effectivement observés, et ceux calculés par les astronomes.

Pour déterminer le mouvement d’une planète, les astronomes se basent sur les lois de la gravitation, édictées par le célèbre Isaac Newton.

Uranus vue par la sonde Voyager 2, 1986, photo : NASA/JPL-Caltech
Voir en grand

Le principe est simple : deux objets s’attirent l’un l’autre avec une force proportionnelle à leur masse commune.

Par exemple, le Soleil et Uranus s'attirent mutuellement avec la même force. Mais cette attraction est bien plus perceptible pour la planète (peu massive, et donc facile à faire bouger) que pour le Soleil (extrèmement massif, et donc dur à déplacer).

Illustration du système solaire (pas à l'échelle), 2006, photo : Harman Smith et Laura Generosa
Voir en grand

Et cela marche aussi avec les planètes entre elles : elles s’attirent également les unes les autres. Et si c’était cela, la réponse au problème d’Uranus ?

Peut-être qu’il y a une autre planète dans le système solaire, encore plus loin qu’Uranus, et qu’elle est assez massive pour influencer la trajectoire de cette dernière ?

Croissant d'Uranus vu par la sonde Voyager 2, 1986, photo : NASA
Voir en grand

Plusieurs astronomes et mathématiciens se lancent alors dans des calculs mathématiques, dont Urbain.

En août 1846, il détermine la position estimée de l’hypothétique planète, et décide de la partager avec Johann. Le soir même, Johann s’empresse de pointer son télescope dans la direction indiquée. Et tombe… sur une planète.

Les orbites d’Uranus et de Neptune (les axes repèrent les longitudes vues du Soleil), photo : James Lequeux
Voir en grand

Urbain a vu juste ! Son petit nom ? Neptune. Il s’agit de la huitième planète de notre système solaire, et aussi du tout premier objet céleste dont l’existence a d’abord été prouvée de manière théorique, avant d’être enfin observée.

Comme quoi, aimer les mathématiques n’empêche pas d’avoir la tête dans les étoiles…

Quatre vues de Neptune prises par le télescope Hubble entre le 25 juin 2011 et le 26 juin 2011, photo : NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA)
Voir en grand

Pour en savoir plus :

Sur la découverte de Neptune

Sur Urbain Le Verrier

Sur la planète Neptune

Tout comprendre sur Neptune en vidéo !