Galileo Galilei, mientras se encontraba observando las lunas de Júpiter, catálogo al planeta Neptuno como una estrella. Los dibujos de Galileo muestran que observó Neptuno el 28 de diciembre de 1612, y de nuevo el 27 de enero de 1613. En ambas ocasiones, lo confundió con una estrella fija cuando apareció entre las lunas de Júpiter en el cielo nocturno.

Aunque no hay evidencias definitivas, se sospecha que Galileo fue realmente consciente de que había descubierto algo inusual en esa estrella. En uno de sus cuadernos, observó el movimiento de una estrella de fondo (Neptuno) el 28 de enero y un punto (en la posición de Neptuno), elaborado en una tinta diferente sugiere que lo encontró en un boceto anterior, elaborado en la noche del 6 de enero, lo que indicaría una búsqueda sistemática entre sus observaciones anteriores.

Este hallazgo fue anunciado en julio de 2009 por el físico de Universidad de Melbourne David Jamieson. En el momento de su primera observación en diciembre de 1612, Neptuno estaba fijo en el cielo, como estaba empezando su ciclo retrógrado anual, su movimiento estaba siendo demasiado lento, y su tamaño aparente demasiado pequeño para aparecer claramente como un planeta en su pequeño telescopio, Galileo no lo siguió observando.

Neptuno fue descubierto el 23 de septiembre de 1846, de forma separada, por el británico John Couch Adams y el francés Urbain Le Verrier.

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