Vulcan oli teoreettinen planeetta, jonka olemassaoloa ehdotettiin 1800-luvulla selittämään Merkuriuksen liikkeissä havaitut poikkeamat. Ajatus syntyi analogiana siihen, miten ulompi planeetta (nykyisin Neptunus) oli aiemmin selittänyt Uranuksen ratoihin kohdistuneita häiriöitä: jos oletettiin, että näkymättömän massan vetovoima voi muuttaa toisen kappaleen kiertoa, samanlaiselta mekanismilta toivottiin selitystä Merkuriuksen perihelin etenemiselle.
Historia ja havainnot
Hypoteesi intra-Merkuriaalisen kappaleen olemassaolosta nousi 1800-luvun puolivälissä, kun ranskalainen matemaatikko ja astronomi Urbain Le Verrier laski, että Merkuriuksen perihelin etenemässä oli Newtonin mekaniikalla selittämätön jäämä. Eräät havaitsijat ilmoittivat myöhemmin nähneensä lyhyitä kulkuja Auringon levyn edessä; tunnettu tapaus on lääkärin Lescarbault'n ilmoitus vuonna 1859. Le Verrier suhtautui löydökseen myönteisesti ja ehdotti nimeä "Vulcan".
Etsinnät ja epäonnistumiset
Monta etsintää tehtiin sekä maasta että auringonpimennysten yhteydessä, mutta systemaattisia ja toistettavia havaintoja ei saatu. Etsintöihin käytettiin mm. seuraavia menetelmiä:
- pimennysten aikaiset visuaali- ja valokuvaushavainnot
- aurinkokoronagrafointi ja varjojen etsintä Auringon läheisyydestä
- pitkän ajan havainnot, joiden avulla etsittiin pienen kappaleen aiheuttamia pienimuotoisia häiriöitä
Näistä huolimatta yksikään järjestelmällinen etsintä ei vahvistanut pysyvän planeetan olemassaoloa lähellä aurinkoa.
Merkuriuksen perihelion arvoitus ja teorian muutos
Merkuriuksen perihelin etenemisessä havaittu jäämä oli noin 43 kaarisekuntia vuosisataa kohti, mikä oli liian suuri selitettäväksi pelkillä tunnetuilla planeetoilla ja Newtonin gravitaatioteorialla. Tämä epäsuhta synnytti vaihtoehtoisia ehdotuksia, mukaan lukien Vulcanin kaltainen lisämassa. Lopullinen ratkaisu tuli kuitenkin osana laajempaa teoreettista kehitystä: Albert Einsteinin yleinen suhteellisuusteoria (1915) selitti tarkasti lisäprecession arvon ilman uusia planeettoja, koska se huomioi Auringon massan aiheuttaman avaruuden kaareutumisen.
Nykyinen näkemys ja vulkanoidit
Tänä päivänä uskotaan, ettei sisemmän planeetan kaltainen Vulcan ole olemassa. Kuitenkin on esitetty hypoteesi pienemmistä, asteroidinkaltaisista kappaleista — niin kutsutuista vulkanoideista — jotka voisivat kiertää Auringon Mercuryn radan sisäpuolella. Nykyiset havainnointikampanjat, myös avaruustähtitieteelliset instrumentit kuten koronagrafoijat ja infrapunahavainnot, ovat rajoittaneet mahdollisten vulkanoidien koon hyvin pieneksi; järjestelmällisiä löydöksiä ei kuitenkaan ole tehty ja raja-arvot riippuvat tutkimuksesta, mutta yleensä pieniä kappaleita suurempia kuin muutamia kilometrejä ei ole havaittu.
Merkitys tähtitieteelle
Vulcanin tapaus on merkittävä esimerkki siitä, miten havaintopoikkeamat voivat johtaa niin uusiin havaintoihin kuin teoreettiseen kehitykseen. Se muistuttaa myös siitä, että analogio (kuten Neptunuksen löytäminen Uranuksen poikkeamien perusteella) eivät aina johda oikeaan ratkaisuun, ja että fysiikan perusperiaatteita voidaan joutua tarkentamaan, kuten tapahtui yleisen suhteellisuusteorian tapauksessa.