NÄR SOLSYSTEMET BLEV DUBBELT SÅ STORT
I sin trädgård på New King Street nummer 19 i Bath, i grevskapet Somerset, England, hade den då 42-årige musikern, och amatörastronomen, William Herschel monterat upp sitt egenhändigt byggda 7-fots reflektor-teleskop, med en 6,2 tums spegel. Han skulle observera dubbelstjärnor.
Modell
av det teleskop med vilket William Herschel upptäckte planeten Uranus
1781.
Förvaras i Herschel Museum of Astronomy i Bath, England
Någon gång mellan klockan 10 och 11 på kvällen, tisdagen den 13 mars 1781, när han observerade några ljussvaga stjärnor i stjärnbilden Tvillingarna (Gemini på latin), upptäckte han något som drog till sig hans uppmärksamhet.
William Herschels observationsloggbok för den 13 mars 1781
I sin loggbok för den nattens observationer noterade han:
“In the quartile near Zeta Tauri the lowest of the two is a curious either nebulous star or perhaps a comet. A small star follows the comet at 2/3 of the field´s distance”
Och så här skrev han i en rapport till Royal Society, i London, den 26 april 1781:
“… while I was observing the small stars in the neighbourhood of H Geminorum, I perceived one that appeared visibly larger than the rest; being struck with its uncommon magnitude, I compared it to H Geminorum and the small star in the quartile between Auriga and Gemini, and, finding it so much larger than either of them, suspected it to be a comet.”
Stjärnhimlen vid Uranus upptäckt den 13 mars 1781 sedd från Bath i England.
Klicka på bilden för att se ett större utsnitt av himlen
H Geminorum är den stjärna, med magnituden 4,3, som nuförtiden kallas 1 Geminorum (nummer 1 i stjärnbilden Gemini i astronomen Flamsteeds stjärnkatalog). Den lilla stjärnan “in the quartile” kallas 132 Tauri (nummer 132 i stjärnbilden Taurus, Oxen) och har magnituden 5.
Som framgår av rapporten misstänkte Herschel att han hade upptäckt en ny komet. Men det var något besynnerligt med den här himlakroppen för, i motsats till vanliga kometer, hade den ingen svans och den såg inte suddig ut i teleskopet. Herschel observerade objektet igen några nätter senare och kunde då konstatera att det hade flyttat sig i förhållande till “fixstjärnorna”. Det var alltså ingen stjärna. Han ökade förstoringen på sitt teleskop och “kometens” lilla skiva blev då större, vilket en stjärna inte skulle ha blivit med den förstoringsgrad som stod till hans förfogande.
William Herschel skickade meddelande om sin upptäckt till astronomerna Thomas Hornsby (chef vid Oxforduniversitetets observatorium) och Nevil Maskelyne (kunglig astronom, Astronomer Royal, vid Greenwichobservatoriet). De i sin tur spred upptäckten vidare till andra astronomer. Det visade sig att himlakroppen hade observerats redan före Herschels upptäckt. Mellan åren 1690 och 1771 hade den noterats mer än tjugo gånger av olika astronomer i England, Tyskland och Frankrike.
Tobias Mayer
Till exempel hade den tyske astronomen Tobias Mayer sett objektet år 1756 nära stjärnan Delta i stjärnbilden Vattumannen (Aquarius), men himlakroppen rörde sig så sakta att Mayer trodde att det var en vanlig, svag stjärna. Den kunglige astronomen John Flamsteed observerade Herschels objekt flera gånger år 1690 (bland annat i december 1690 då han hade sett det i Oxens stjärnbild och katalogiserat det som stjärnan 34 Tauri) och sedan flera gånger mellan 1712 och 1715. En annan kunglig astronom, James Bradley, hade noterat “stjärnan” 1748, 1750 och 1753.
Pierre Charles Le Monnier. Målning av Nicolas Bernard Lépicié, cirka 1777
Mest otur hade nog Pierre Charles Le Monnier. Han hade sett den minst tio gånger mellan 1764 och 1771, inklusive sex observationer enbart i januari 1769. Alla gångerna hade han misstagit den för en stjärna. Det går också en historia, berättad av matematikern Alexis Bouvard, om att Le Monnier hade skrivit detaljerna kring en av observationerna på baksidan av en papperspåse som hade använts för perukpuder, men den historien är förmodligen inte sann. Den spreds kanske av Bouvard för att misskreditera Le Monniers observationer.
Himlakroppen är faktiskt knappt synlig för blotta ögat under goda observationsförhållanden. Det skulle i så fall ha gjort det möjligt för den grekiske astronomen Hipparchos att observera den i stjärnbilden Jungfrun (Virgo) redan år 128 f.Kr., om man får tro den belgiske astronomen René Bourtembourg (Was Uranus observed by Hipparchus?). Även då blev den betecknad som en stjärna.
Maskelyne började misstänka att Herschels nyupptäckta himlakropp inte var en komet, utan en planet. Men en del astronomer var skeptiska. Hur kunde denne amatörastronom upptäcka solsystemets sjunde planet när framstående professionella astronomer hade misslyckats. Herschels uppgifter om sina okular, med förstoringsgrader som var mycket större än vad som till och med den kunglige astronomen på Greenwichobservatoriet hade tillgång till, gjorde att en del tyckte att Herschel verkade vara en komplett knäppskalle. En astronom hade föreslagit att Herschel var mogen för Bedlam (ett öknamn på Bethlem Royal Hospital i London, Europas första mentalsjukhus). Han erbjöd sig också att gladeligen eskortera Herschel dit!
William Herschels utrustning för slipning av teleskopspeglar.
Fotocredit: Mike Peel (http://www.pikepeel.net)
Men Herschels uppgifter om sina teleskop var helt riktiga. Trots att han, och hans bror Alexander, var självlärda teleskoptillverkare framställde de världens då finaste astronomiska utrustningar. William Herschel hade också observerat stjärnhimlen sen början av 1770-talet och hans långvariga erfarenhet gjorde honom till den mest lämpade observatören för att få korn på denna ovanliga himlakropp.
William Herschel. Målning av Lemuel Francis Abbott 1785
William Herschel föddes den 15 november 1738 i Hannover, Tyskland, som Friedrich Wilhelm. Hans far var militärmusiker och som ung spelade William i samma band som sin far. 1757 flyttade han till England där han förenade sitt yrke som musiker med ett alltmer uppslukande intresse för astronomi.
Caroline Herschel. Silhuettporträtt
1772 flyttade också hans syster Caroline till England och hon assisterade sin bror vid hans observationer. Caroline blev den första kvinnan att upptäcka en komet (hon upptäckte totalt åtta stycken). Hon upptäckte också (oberoende av Charles Messier) galaxen M110 den 27 augusti 1783. M110 är en satellitgalax till Andromedagalaxen.
William och Caroline Herschel. Färglitografi av A. Diethe, cirka 1896
Astronomerna fortsatte att observera den nyupptäckta himlakroppen och använde de historiska observationerna för att kalkylera fram en omloppsbana.
Ett exempel på skillnaden mellan en komets excentriska bana (röd) och jordens mer cirkulära bana (blå). Kohoutek-kometen 1973. Credit: NASA
Först antog man att det var en komet och baserade sina uträkningar på det faktum att de flesta kometer rör sig i excentriska omloppsbanor som för dem långt ut i solsystemets utmarker eller till och med slungar dem i paraboliska banor ut ur solsystemet. Men dessa uträkningar lyckades inte förutse himlakroppens framtida bana.
Silhuettporträtt av Anders Lexell från 1784
Den svensk-finske astronomen Anders Lexell, från Åbo (nuvarande finska Turku) arbetade vid den ryska vetenskapsakademien i Sankt Petersburg. Han tänkte att det istället kunde röra sig om en planet och gjorde uträkningarna utifrån det antagandet. Oberoende av honom utförde de båda franska astronomerna Pierre Simon de Laplace och Jean Baptiste Gaspard Bochart de Saron samma uträkningar. Detta bevisade att Herschels himlakropp rörde sig som en planet brukar göra, i form av en nästan cirkulär ellips.
Till slut var man då helt övertygade om att Herschel verkligen hade upptäckt en ny planet.
Den grekiske astronomen Ptolemaios geocentriska modell av universum på en karta av den portugisiske kartografen Bartolomeu Velho från 1568
Sen förhistorisk tid hade människor bara känt till de fem planeterna Merkurius, Venus, Mars, Jupiter och Saturnus. Tillsammans med månen och solen kallades de i antiken för “planetes”, som är det grekiska ordet för vandrare, eftersom man kunde se att de förflyttade sig i förhållande till den övriga stjärnhimlen. Sen Copernicus tid hade också jorden räknats som en egen planet. Nu kunde man alltså för första gången sen antiken lägga ytterligare en planet till solsystemsfamiljen.
Kung George III. Målning av Allan Ramsay, cirka 1761-1762
Så nu gällde det att komma på ett passande namn för den nya planeten. Det visade sig inte bli så enkelt. Herschel själv föreslog namnet Georgium Sidus (Georgs stjärna) för att hedra Englands kung George III. Det namnet stötte på motstånd. För det första påpekade man att det ju inte rörde sig om en stjärna, så i England gick planeten istället länge under namnet The Georgian Planet. Utanför England tyckte man inte att det var så passande att namnge en planet efter en engelsk kung. Den franske astronomen Jérôme Lalande föreslog att planeten skulle döpas till Herschel efter upptäckaren. Den svenske astronomen Erik Prosperin föreslog Neptunus (vilket ju senare blev namnet på nästa upptäckta planet, utanför Uranus). Anders Lexell kombinerade namnen till Neptune de George III.
Ett annat förslag kom från den franske lingvisten och litteraturvetaren Louis Poinsinet de Sivry. Han menade att eftersom gudarnas fäder, Saturnus och Jupiter, fanns representerade på himlen så borde väl även Saturnus hustru, Cybele, platsa där. Andra förslag var t.ex. Hypercronius, som bokstavligen betyder “ovanför Kronos” (Saturnus), och Minerva, romarnas visdomsgudinna.
Ett skämtsamt förslag kom från den tyske fysikern och satirikern Georg Lichtenberg. Han tyckte att man skulle använda namnet Astrea (Astraea, Astraia, var binamn för Dike, rättvisans gudinna i Grekland). Enligt Lichtenberg hade hon ju misslyckats med sitt uppdrag på jorden och hade nu i ren ilska flytt till det mest avlägsna hörnet av vårt solsystem.
Johann Elert Bode. Cirka 1800
Den tyske astronomen Johann Elert Bode tyckte att planeten skulle döpas till Uranus, eftersom den grekiske himmelsguden Ouranos (Uranus på latin) var far till Kronos (Saturnus) och farfar till Zeus (Jupiter). Under åtminstone 60 år gick den nyupptäckta planeten under olika namn tills Uranus slutligen blev det allmänt accepterade namnet.
Tack vare upptäckten av Uranus adlades Herschel och utnämndes till hovastronom. Han kunde nu helhjärtat ägna sig åt sina astronomiska undersökningar. Under 20 års tid granskade han hela den del av stjärnhimlen som kunde observeras från Englands horisont. Det resulterade i kataloger som innehöll 2.500 nya nebulosor och stjärnhopar.
William Herschel med en bild av Uranus och månarna Titania och Oberon.
Efter en kritteckning av J. Russell
1787 upptäckte han två av Uranus månar: Titania och Oberon, och 1789 lyckades han upptäcka Saturnusmånarna Enceladus och Mimas. År 1801 upptäcktes den första av flera himlakroppar mellan Mars och Jupiter. Herschel föreslog att dessa objekt skulle kallas asteroider. Han tyckte att de liknade små stjärnor (namnet kommer av de grekiska orden “aster” som betyder stjärna och “eidos” som betyder form).
Herschelkratern på Saturnusmånen Mimas
fotograferad av rymdsonden Cassini den 13 februari 2010
Kratrar
på månen, Mars, och på Saturnus-månen Mimas, är uppkallade efter honom.
Asteroiden med nummer 2000 fick också namnet Herschel.
William Herschel dog i Slough, Berkshire, den 25 augusti 1822 i en ålder av lite drygt 83 år och 9 månader, vilket är nästan exakt lika lång tid som det tar för Uranus att färdas ett varv runt solen. Han ligger begravd i kyrkan Saint Laurence, Upton-cum-Chalvey. På en minnestavla där står den latinska sentensen “Coelorum perrupit claustra” (fritt översatt: Han sprängde himlens barriärer).
En konstnärs vision av rymdsonden Voyager 2. Credit: NASA/JPL
Den 24 januari 1986 nådde rymdsonden Voyager 2 fram till planeten Uranus efter att ha färdats genom solsystemet i drygt 8 år. När sonden var som närmast den blågröna gasplaneten passerade den på ett avstånd av 81.500 kilometer.
Frimärke till minne av Voyager 2:s resa till Uranus utgivet i USA
Voyager 2 upptäckte 11 nya månar (nu känner man till totalt 27 namngivna). Uranus månar ges namn från figurer i William Shakespeares teaterstycken och från Alexander Popes komiska hjältedikt The Rape of the Lock. Voyager 2 studerade också atmosfären och ringsystemet, innan den fortsatte mot Neptunus, dit den anlände 1989. Voyager 2 är den hittills enda rymdsond som har besökt Uranus.
Uranus och ringsystemet sett från rymdteleskopet Hubble
Uranus är den tredje största planeten i solsystemet och befinner sig på ett avstånd av 2,87 miljarder kilometer från solen. Eftersom avståndet till Saturnus, som innan Uranus upptäcktes var solsystemets yttersta planet, uppgår till 1,43 miljarder kilometer lyckades Herschel i ett slag fördubbla solsystemets storlek. Eftersom det alltså tar nästan 84 år för planeten att fullborda ett varv runt solen, är det en av förklaringarna till att många astronomer misstog Uranus för en stjärna. Det dröjer länge innan man märker att den rör sig i förhållande till de andra stjärnorna.
Uranus rotationsaxel lutar hela 98 grader i förhållande till planetens omloppsbana runt solen (jämför med jordens lutning som är 23,5 grader). När Voyager 2 passerade Uranus lutade dess sydpol nästan direkt mot solen. Har Uranus vid något tillfälle råkat ut för en katastrofal kollision som tippade planeten på ända?
Atmosfären består av 83% väte, 15% helium och 2% metan.
Planetens vackra blå färg beror på att det röda ljuset absorberas av metankristaller i den övre delen av atmosfären. Enbart den blå färgen reflekteras ut i rymden. Liksom de andra gasplaneterna har Uranus också ett ringsystem.
Epsilonringen runt Uranus och de två månarna 1986U7 (Cordelia)
och 1986U8 (Ophelia). Credit: NASA
Ringarna upptäcktes den 10 mars 1977 i samband med att Uranus passerade framför stjärnan SAO 158687 i stjärnbilden Vågen (Libra). Stjärnans ljus blockerades hela fem gånger, på båda sidor om planeten, vilket indikerade att det åtminstone fanns fem ringar runt planeten. Man känner nu till 13 ljussvaga ringar, där den ljusaste kallas Epsilonringen.
Skalenligt diagram över Uranus ringar och månar. Credit: Ruslik0
Det märkliga är att William Herschel redan den 22 februari 1789 påstod att han hade observerat ringsystemet, vilket inte var möjligt med dåtidens teleskop. Men Stuart Eves på Surrey Satellite Technology har omvärderat Herschels påstående. Han menar att Herschels uppgifter stämmer med Epsilonringens storlek, färg och placering. Dr Eves tänker sig att ringen kan ha varit ljusstarkare 1789. En annan förklaring är att under det s.k. Maunder Minimum (även kallad “lilla istiden”) som varade från 1645 till 1715 kan mängden vattenånga ha minskat i atmosfären och övergått till is. Om klimatet fortfarande var lite kallare även då Herschel gjorde sin observation skulle mindre vattenånga ha gjort himlen klarare och därmed mer passande för astronomiska observationer.
Herschels bild av Vintergatans struktur. Den röda pricken representerar solen
Herschel studerade allt från himlakroppar i solsystemet till djuprymdsobjekt och presenterade också en bild av hur han tänkte sig Vintergatans struktur.
En konstnärs vision av Vintergatan. Credit: NASA (svensk text: Kjell André)
Han placerade dock felaktigt solen i Vintergatans centrum. I verkligheten befinner sig solen ute i periferin, 28000 ljusår från centrum.
Sir William Herschel anses vara en av historiens största astronomer och det kan vara lämpligt att avsluta med hans egna ord:
“I have looked further into space than ever human being did before me”
William Herschels 40-fots teleskop, konstruerat mellan 1785 och 1789
Källor:
Star Maps, Nick Kanas, 2007.
Astronomical Enigmas, Mark Kidger, 2005.
The Neptune File, Tom Standage, 2000.
The Georgian Star, Michael D. Lemonick, 2009.
Atlas of Uranus, Garry Hunt och Patrick Moore, 1989.
The Haunted Observatory, Richard Baum, 2007.
Was Uranus Observed by Hipparchus, Journal for the History of Astronomy, René Bourtembourg, 2013.
Cosmos, John North, 2008.
Discoverers of the Universe, Michael Hoskin, 2011.
The Age of Wonder, Richard Holmes, 2008.
Lost Stars, Morton Wagman, 2003
The Scientific Papers of Sir William Herschel, The Royal Society och The Royal Astronomical Society, 1912.
On the Constructions of the Heavens, Philosophical Transactions of the Royal Society, nr 75, 1 januari 1785.
Uranus rings “were seen in 1700s”, artikel av Paul Rincon, BBC News, 2007,
http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/6569849.stm
The rings of Uranus, brev till tidskriften Nature från bl.a. J.L. Elliot, 1977,
http://www.nature.com/nature/journal/v267/n5609/abs/267328a0.html
