in 1838, Friedrich Wilhelm Bessel won de race om de eerste afstand tot een andere ster dan onze zon te meten via de trigonometrische parallax, waarmee de eerste schaal van het universum werd ingesteld.

Onlangs, Mark Reid en Karl Menten, die zich bezighouden met parallaxmetingen op radiogolflengten, de originele publicaties van Bessel over "zijn" ster opnieuw bekeken, 61 Cygni, gepubliceerd in de Astronomische Nachrichten (Astronomical Notes). Hoewel ze over het algemeen de resultaten konden reproduceren die door Bessel en twee hedendaagse 19e-eeuwse astronomen werden verkregen, de eminente Friedrich Georg Wilhelm von Struve en Thomas Henderson, ze ontdekten waarom sommige van deze vroege resultaten statistisch inconsistent waren met moderne metingen.

Uit eerbied voor Bessel, Reid en Menten besloten hun bevindingen ook in de Astronomische Nachrichten te publiceren. Opgericht in 1821, het was een van de eerste astronomische tijdschriften ter wereld en het is het oudste dat nog wordt gepubliceerd.

Het kennen van de afstand tot astronomische objecten is van fundamenteel belang voor de hele astronomie en voor het inschatten van onze plaats in het heelal. De oude Grieken plaatsten de niet-bewegende "vaste" sterren verder weg dan de hemelsferen waarop ze dachten dat de planeten bewogen. Echter, de vraag "hoeveel verder?" eeuwenlang een antwoord ontgaan nadat astronomen begonnen te proberen het aan te pakken. De zaken kwamen tot een hoogtepunt in de late jaren 1830, toen drie astronomen zich op verschillende sterren richtten, vele nachten doorbrengen bij hun telescoop, vaak onder barre omstandigheden. Het was Friedrich Wilhelm Bessel die de race in 1838 won door aan te kondigen dat de afstand tot het dubbelstersysteem 61 Cygni 10,4 lichtjaar is. Dit bewees dat sterren niet alleen iets verder van ons verwijderd zijn dan planeten, maar meer dan een miljoen keer verder - een echt transformationeel resultaat dat de schaal van het universum zoals het in de 19e eeuw bekend was, volledig heeft herzien.

De meting van Bessel was gebaseerd op de trigonometrische parallaxmethode. Deze techniek is in wezen triangulatie, die door landmeters wordt gebruikt om afstanden op het land te bepalen. Astronomen meten de schijnbare positie van een "nabije" ster ten opzichte van veel verder weg gelegen sterren, de baan van de aarde rond de zon gebruiken om over een jaar verschillende uitkijkpunten te bieden.

Bessel moest zijn nauwkeurige metingen gedurende bijna 100 nachten met zijn telescoop uitvoeren. Astronomen zijn nu veel 'efficiënter'. De Gaia-ruimtemissie meet nauwkeurige afstanden voor honderden miljoenen sterren, met grote impact op de astronomie. Echter, vanwege interstellair stof dat de spiraalarmen van de Melkweg doordringt, Gaia heeft problemen met het observeren van sterren in het Galactische vlak die verder van de zon staan ​​dan ongeveer 10, 000 lichtjaar - dit is slechts 20% van de Melkweg van meer dan 50, 000 lichtjaren. Daarom, zelfs een missie zo krachtig als Gaia zal niet de basislay-out van onze melkweg opleveren, waarvan vele aspecten nog ter discussie staan ​​- zelfs het aantal spiraalarmen is onzeker.

Om de structuur en grootte van de Melkweg beter aan te pakken, Mark Reid van het Centrum voor Astrofysica | Harvard-Smithsonian en Karl Menten van het Max Planck Instituut voor Radioastronomie (MPIfR) startten een project om de afstanden te bepalen tot radiobronnen die beperkt zijn tot spiraalarmen van de Melkweg. Hun favoriete telescoop is de Very Long Baseline Array, een verzameling van 10 radiotelescopen die zich uitstrekken van Hawaï in het westen tot de oostelijke puntjes van de VS Door de signalen van alle 10 telescopen te combineren die duizenden kilometers van elkaar verwijderd zijn, kan men beelden maken van wat men zou kunnen zien als onze ogen gevoelig waren voor radiogolven en gescheiden met bijna de grootte van de aarde.

Dit project wordt uitgevoerd door een internationaal team, met wetenschappers van de MPIfR die belangrijke bijdragen leveren - MPIfR-directeur Karl Menten heeft al meer dan 30 jaar een vruchtbare samenwerking met Mark Reid. Wanneer, nabij de start van het project, er werd gesproken over een pakkend acroniem, ze kozen ervoor om het de Bar and Spiral Structure Legacy Survey te noemen, kortom de BeSSeL Survey. Natuurlijk, ze hadden de grote astronoom, wiskundige en parallaxpionier Friedrich Wilhelm Bessel in gedachten.

Zoals in alle experimentele of observationele wetenschap, metingen krijgen pas betekenis als hun onzekerheden op een betrouwbare manier kunnen worden bepaald. Dit is ook het brood en de boter in radioastrometrie en krijgt veel aandacht van de astronomen van het BeSSeL-project. In de tijd van Bessel, astronomen hadden geleerd om op meetfouten te letten en daar rekenschap van te geven bij het afleiden van resultaten uit hun gegevens. Vaak ging het om moeizame berekeningen die volledig met potlood en papier werden gedaan. Van nature, een wetenschapper van het kaliber van Bessel was zich er terdege van bewust dat hij alle zaken moest volgen die zijn waarnemingen zouden kunnen beïnvloeden. Hij realiseerde zich dat temperatuurschommelingen in zijn telescoop zijn delicate metingen kritisch konden beïnvloeden. Bessel had een prachtig instrument in zijn observatorium in Königsberg in Pruisen (het huidige Russische Kaliningrad), die afkomstig was van de geniale instrumentenmaker Joseph Fraunhofer en de laatste was die hij bouwde. Hoe dan ook, variabele temperatuur had een grote impact op de waarnemingen die nodig zijn voor een parallaxmeting, die over een heel jaar moet worden gespreid; sommige zijn gemaakt in de hete zomer en andere in koude winternachten.

Mark Reid raakte geïnteresseerd in het originele werk van Bessel en bestudeerde zijn papieren op 61 Cygni. Hij merkte enkele kleine inconsistenties in de metingen op. Om deze aan te pakken gingen hij en Karl Menten dieper in de oorspronkelijke literatuur graven. Bessel's papieren werden voor het eerst gepubliceerd in het Duits, in de Astronomische Nachrichten, hoewel sommige fragmenten in het Engels zijn vertaald en in de Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society . Dus, de originele Duitse versies moesten worden onderzocht, waar Menten's moedertaal Duits goed van pas kwam.

Reid en Menten zetten ook de resultaten van de naaste concurrenten van Bessel onder de loep. Thomas Henderson, die in Kaapstad werkte, Zuid-Afrika, gericht α Centauri, het sterrenstelsel waarvan nu bekend is dat het het dichtst bij onze zon staat. Kort nadat Bessel zijn uitslag bekendmaakte, Henderson publiceerde een afstand tot deze ster.

De eminente astronoom Friedrich Georg Wilhelm von Struve mat α Lyrae (Vega). Het literatuuronderzoek naar de gegevens van Von Struve vergde enig speurwerk. Een gedetailleerd verslag ervan werd alleen in het Latijn gepubliceerd als een hoofdstuk van een omvangrijke monografie. De MPIfR-bibliothecaris traceerde een kopie naar de Bayerische Staatsbibliotheek, die het in elektronische vorm heeft verstrekt. Het is lang een mysterie geweest waarom Von Struve een voorlopige afstand tot Vega aankondigde, een jaar voor Bessel's resultaat voor 61 Cygni, alleen om het te herzien om die afstand later te verdubbelen met meer metingen. Het lijkt erop dat von Struve eerst al zijn metingen gebruikte, maar verloor uiteindelijk het vertrouwen in sommigen en verwierp die. Had hij dat niet gedaan, hij zou waarschijnlijk meer krediet hebben gekregen.

Reid en Menten kunnen over het algemeen de resultaten reproduceren die door alle drie de astronomen zijn verkregen, maar ontdekten dat von Struve en Henderson sommige van hun meetonzekerheden onderschatten, waardoor hun parallaxen iets belangrijker leken dan ze in werkelijkheid waren. "Over Bessels schouder meekijken was een bijzondere ervaring en leuk, ", zegt Mark Reid. "Het was fascinerend om dit werk zowel in een astronomische als historische context te zien, ’ besluit Karl Menten.