Huitième du système solaire par sa distance au Soleil et quatrième par sa taille, la planète Neptune est similaire à Uranus dans sa composition. Les deux planètes ont un aspect similaire, d'un bleu intense, dû à la présence de méthane dans leur atmosphère, ainsi que d'hydrogène, d'hélium, d'eau et d'ammoniac.
Distante du Soleil de 4 500 millions de kilomètres en moyenne et d'un diamètre équatorial de 49 528 km (4 fois celui de la Terre), la température minimale de son atmosphère peut atteindre -220°C. Ses satellites naturels connus sont au nombre de 14, dont les noms dérivent de ceux d'anciennes divinités marines. Le principal satellite est Triton, qui a la particularité d'être géologiquement actif : à sa surface, en effet, il y a de nombreuses éruptions semblables à des geysers. Neptune possède également un système de 10 anneaux très souples et fins.
La visibilité dans le ciel, même à l'œil nu, a permis de découvrir cinq des planètes de notre système solaire, à savoir Mercure, Vénus, Mars, Jupiter et Saturne, dans les temps anciens ; la découverte d'Uranus, Neptune et Pluton (reclassée comme planète naine en 2006), en revanche, a commencé après l'introduction du télescope, grâce à la contribution de Galileo Galilei qui, le 21 août 1609, a révolutionné le monde de l'astronomie en présentant son télescope au gouvernement vénitien.
Mauvaise loi de Newton sur la gravitation ou brouilleur de planète ?
Après la découverte d'Uranus par William Herschel en 1781, de nombreux astronomes ont détecté une série d'anomalies dans le mouvement de la planète : il y avait de grands écarts entre l'orbite réelle observée et celle calculée théoriquement ; des irrégularités telles qu'une erreur dans la loi de la gravitation universelle de Newton a même été supposée.
George Biddel Airy, astronome royal de l'Observatoire de Greenwich nommé en 1835, a écrit à la Royal Society le 17 décembre 1836, théorisant qu'il y avait une grande probabilité que "la loi de la gravitation universelle diffère légèrement de celle de l'inverse du carré de la distance. L'hypothèse à propos de cette histoire se répandait également qu'il y avait un autre corps céleste, inconnu, qui révélait son existence même par son attraction au mouvement d'Uranus.
Pour expliquer le déroulement anormal du mouvement d'Uranus, il a fallu trouver l'origine de la perturbation qui a influencé son mouvement. En septembre 1845, John Couch Adams, un mathématicien britannique de l'Observatoire de Cambridge, termine les calculs pour déterminer les irrégularités du mouvement d'Uranus et l'hypothèse sur le corps céleste qui a perturbé son orbite.
Après ses observations, l'astronome français Urbain Le Verrier, à l'insu des travaux d'Adams, a présenté un ouvrage similaire à l'Académie des sciences française à Paris le 1er juin 1846. Ayant pris connaissance de ces travaux, l'astronome royal Airy, en juillet 1846, proposa à James Challis, directeur de l'Observatoire de Cambridge, de rechercher la planète en question avec le télescope équatorial, pour mettre fin à un problème qui semblait non résolu. Sir John Herschel, astronome anglais et fils de William Herschel, était également présent.
Le Verrier, quant à lui, ne trouvant aucune correspondance, envoie ses calculs actualisés au 31 août à l'astronome allemand Johann Gottfried Galle de l'Observatoire de Berlin.
La découverte
Le 23 septembre 1846, à l'Observatoire de Berlin, Galle avec l'aide d'autres scientifiques, a utilisé les archives du Verrier pour tenter d'observer la planète "invisible" qui a causé des anomalies dans le mouvement d'Uranus. Peu après minuit, à moins d'un degré de la position prévue par Le Verrier, la planète a été identifiée dans la constellation du Verseau. Le 24 septembre, suite à une autre observation précise, il a été possible d'annoncer définitivement l'existence de la planète.
Le 25 septembre, Galle a écrit à Leverrier : "Seigneur, la planète dont vous avez indiqué l'emplacement existe vraiment. Le même jour, lorsque j'ai reçu votre lettre, j'ai trouvé une étoile de taille 8, qui n'était pas marquée sur l'excellente carte Hora XXI... de la collection de cartes célestes publiée par l'Académie royale de Berlin. L'observation du lendemain a décidé que c'était la planète que nous cherchions".
Communication de la découverte et de la controverse
La communication officielle de la découverte a été donnée par Encke, directeur de l'Observatoire de Berlin, dans une lettre datée du 26 septembre, publiée dans Astronomische Nachrichten, n° 580. L'annonce a cependant donné lieu à une diatribe féroce sur la priorité de la découverte, puisqu'il a été annoncé qu'Adams avait également déterminé l'existence de la nouvelle planète par ses calculs. La controverse fait rage, accompagnée d'une campagne de presse impitoyable sur les mérites des deux astronomes, controverse qui ne s'est pas encore apaisée par cette histoire.
Prix
Néanmoins, le 5 octobre 1846, le monarque Louis Philippe nomme Le Verrier Officier de la Légion d'honneur et est nommé à la chaire de Mécanique céleste de la Faculté des Sciences de l'Université de Paris. La même année, la Royal Society décerne au Verrier sa plus haute distinction, la médaille Copley, médaille qui sera également remise à Adams deux ans plus tard, en 1848.
En 1851, Adams est élu président de la Royal Astronomical Society ; en 1858, il devient professeur d'astronomie et de géométrie à Cambridge, et en 1861, il succède à Challis en tant que directeur de l'observatoire de Cambridge. En 1876, Adams devient président de la Royal Society pour la deuxième fois et décerne la médaille d'or au Verrier pour ses recherches sur les planètes.
Le 10 octobre 1846, dix-sept jours seulement après la découverte de Neptune, l'astronome anglais William Lassell découvre son principal satellite, Triton.
Remarques précédentes
Charles T. Kowal de l'Observatoire du Mont Palomar et l'historien des sciences Stillman Drake, au cours de recherches et d'études historiques approfondies, ont montré que Neptune a été aperçu par Galileo Galilei en décembre 1612 et février 1613, alors qu'il déterminait les positions des satellites de Jupiter, l'identifiant probablement à une étoile fixe. Dans ses carnets, il avait indiqué une étoile "a" avec l'inscription suivante : "outre l'étoile fixe a, une autre suivait sur la même ligne, comme ici il y a b, qui a également été observée la nuit précédente ; mais elles semblaient plus éloignées", avec le dessin correspondant. L'étoile "b" était presque certainement Neptune, puisque dans cette position il n'y avait pas d'autre objet visible.
Choix du nom
Le premier nom proposé pour la nouvelle planète découverte était celui de Janus, ou Janus, une ancienne divinité italo-romaine, considérée comme le père des dieux, le dieu créateur. C'est l'astronome Galle, dans la lettre dans laquelle il annonce au Verrier la découverte de la planète, qui propose ce nom : "Peut-être cette planète sera-t-elle digne de s'appeler Janus, dieu du plus ancien des Romains ; ainsi la double face sera significative de sa position aux frontières du système solaire". Mais Le Verrier, qui ne pense pas que la nouvelle planète soit la dernière du système solaire, propose Neptune, Dieu de la mer dans la mythologie romaine, en écrivant à Galle :"Je vous remercie cordialement de votre souci de me faire part de votre observation des 23 et 24 septembre. Grâce à vous, nous sommes définitivement en possession du nouveau monde. Le plaisir que j'ai éprouvé à voir que vous l'avez trouvé, à moins d'un degré de la position que j'avais donnée, est un peu troublé par l'idée qu'en vous écrivant plus tôt, il y a quatre mois, nous aurions atteint le résultat que nous venons d'obtenir. Je communiquerai votre lettre lundi prochain à l'Académie des sciences". Le Bureau des longitudes a parlé au nom de Neptune. Le signe : un trident. Le nom de Janus indiquerait que cette planète est la dernière du système solaire.
Curiosité
Les observations ont pu démontrer que la période orbitale autour du Soleil de Neptune est de 164,88 ans. Ainsi, depuis sa découverte en 1846, la planète a fait sa première orbite autour du Soleil entre 2010 et 2011, et a donc été observée dans la position où elle a été découverte. On se souvient de la mort de Le Verrier le 23 septembre 1877, le jour même où Neptune a été observé grâce à ses calculs.