William Herschel

Elämä

Herschel syntyi Hannoverissa muusikkoisän kymmenlapsiseen perheeseen. Hänet ristittiin Friedrich Wilhelmiksi. Hän palveli Jacob-veljensä kanssa sotilassoittajana Hannoverin kaartin jalkaväkirykmentissä (kur-hannoverschen Fußgarde). Rykmentti määrättiin Englantiin vuonna 1755. Hän palasi kotimaahansa, mutta Seitsenvuotisen sodan vaarojen takia vanhemmat määräsivät hänet eroamaan rykmentistä ja muuttamaan Englantiin. Hän oppi siellä nopeasti englannin kielen ja muutti nimensä Frederick Williamiksi vuonna 1757. Herschelistä kehittyi musiikinopettaja ja orkesterinjohtaja, ja hän johti muun muassa julkisia konsertteja Bathissa. Hän soitti urkuja ja oboeta sekä sävelsi useita teoksia, jotka nykyisin on lähes unohdettu. Vapaa-aikanaan hän opiskeli muun muassa matematiikkaa ja tähtitiedettä.
Vuonna 1773 Herschel alkoi kiinnostua kasvavassa määrin tähtitieteestä ostettuaan alaa käsittelevän kirjan. Hän rakensi omia kaukoputkiaan kunnollisten havaintovälineiden puuttuessa ja tutustui silloiseen Greenwichin observatorion kuninkaalliseen tähtitieteilijään Nevil Maskelyneen. Hän havainnoi Kuuta ja mittasi sen vuorien korkeuksia sekä valmisteli luetteloa kaksoistähdistä. Vähitellen Herschelistä tuli yksi aikansa taitavimmista optikoista kaukoputkien peilien hiomisen avulla.
Tutkiessaan taivasta juuri valmistamallaan uudella kaukoputkella Herschel löysi 13. maaliskuuta 1781 sattumalta Kaksosten tähdistöstä kohteen, ”joka näytti suuremmalta kuin muut näkyvissä olevat”. Jonkin ajan kuluttua hän huomasi kohteen liikkuneen hieman tähtien suhteen, ja oletti sen olevan komeetta. Saman vuoden elokuussa, laskettuaan kohteen radan, suomalainen tähtitieteilijä Anders Lexell ilmoitti, että Herschel oli löytänyt uuden planeetan.
Vuonna 1782 Herschel sai kuninkaallisen astronomin viran ja hän pystyi nyt keskittymään tähtitieteeseen, ja palkkaamaan siskonsa Carolinen kokopäiväiseksi avustajakseen. Herschelit muuttivat Bathista Sloughiin, mistä oli lyhyempi matka kuninkaanlinnaan Windsoriin. Hänestä tuli Royal Societyn jäsen ja hän myi valmistamiaan kaukoputkia muille tähtitieteilijöille.
Uransa aikana Herschel valmisti yli 400 kaukoputkea, joista suurin oli polttoväliltään 12 metriä ja objektiivin halkaisijaltaan 1,26 metriä. Käyttäessään kyseistä kaukoputkea ensimmäistä kertaa 28. elokuuta 1789 hän löysi Saturnukselta uuden kuun, joka nimettiin Enceladusiksi. 17. syyskuuta hän löysi vielä Mimasin saman planeetan ympäriltä.
Herschel lyötiin ritariksi vuonna 1816. Hän sai Copley-mitalin vuonna 1781. Hän kuoli kotonaan Observatory Housessa Slough’ssa lähellä Lontoota vuonna 1822.

Muut löydöt

Herschel löysi Saturnuksen kuiden ohella Uranukselta kaksi ensimmäistä kuuta, Titanian ja Oberonin, vuonna 1787. Hän ei nimennyt löytämiään neljää kuuta itse, vaan hänen poikansa John Herschel nimesi ne isänsä kuoleman jälkeen – Enceladusin ja Mimasin vuonna 1847 sekä Titanian ja Oberonin 1852. Herschel löysi ja luetteloi noin 2 900 sumumaista kohdetta, kuten galakseja ja kaasusumuja, joista useimpien hän aluksi oletti olevan Linnunradan kaltaisia tähtijärjestelmiä, mutta joiden hän myöhemmin katsoi kuuluvan osaksi Linnunrataa.
Herschel havaitsi ensimmäisenä, että useimmat kaksoistähdet eivät ole optisia kaksoistähtiä, vaan ne kiertävät fyysisesti toisiaan. Tähän hän päätyi koettaessaan monien aikalaistensa tavoin löytää keinon tähtien etäisyyden mittaamiseksi. Parallaksi oli yksi lupaavimmista keinoista, ja niinpä hän ryhtyi mittaamaan sitä kaksoistähtien komponenteista, sillä komponenttien oletettiin sijaitsevan täysin eri etäisyyksillä niiden näennäisestä kirkkaudesta riippuen, jolloin lähempänä sijaitsevan kirkkaamman tähden tulisi Maan rataliikkeen vaikutuksesta liikkua himmeämmän tähden suhteen. Hän ei kuitenkaan havainnut tällaista tapahtuvan, vaan sen sijaan hän huomasi kaksoistähtiä olevan huomattavasti enemmän kuin olisi todennäköistä tähtien satunnaisen jakautumisen perusteella. Siten hän saattoi päätellä tähtien olevan todellisia pareja. Havainnoissa käytetyt 269 kaksoistähteä julkaistiin luettelona vuonna 1782. Tutkittuaan samoja tähtiä noin kahden vuosikymmenen kuluttua hän totesi eräissä tapauksissa komponenttien keskinäisen aseman muuttuneen tähtien kiertäessä toisiaan. Herschel löysi yhteensä noin tuhat uutta kaksoistähteä.
Tutkiessaan muidenkin tähtien liikkeitä Herschel huomasi, että eräässä taivaankannen pisteessä Herkuleen tähdistössä oli apeksi, josta tähdet näyttivät liikkuvan poispäin. Vastaavasti vastakkaisella puolella taivasta tähdet liikkuivat antiapeksia kohden. Havainnoistaan Herschel päätteli, että Aurinkokunta liikkui tähtienvälisessä avaruudessa kohti kyseistä apeksia ja oletti aivan oikein, että myös muut kiintotähdet liikkuivat avaruudessa toistensa suhteen. Hän julkaisi tuloksensa vuonna 1783 nimellä On the Motion of the Solar system in Space. Hän oivalsi myös ensimmäisten joukossa, että Aurinko kuului muiden näkyvien tähtien tavoin kiekkomaiseen Linnunrataan, jonka koon mittaamiseksi hän käytti tähtiluotausmenetelmää. Hän katsoi kaukoputkella tiettyyn kohtaan taivasta ja laski näkökentässä olevat tähdet. Mitä enemmän tähtiä oli, sitä kauemmaksi hän oletti tähtijärjestelmän ulottuvan kyseisessä suunnassa. Hänen saamansa tulos 800 parsekia oli kuitenkin 15 kertaa todellista pienempi johtuen tähtienvälisen aineen olemassaolosta ja siitä virheellisestä lähtöolettamuksesta, että kaikkien tähtien todellinen kirkkaus on sama.
Herschel löysi infrapunasäteilyn noin vuonna 1800. Hän antoi auringonvalon kulkea prisman läpi, jolloin muodostuneen spektrin punaisen pään alle hän asetti lämpömittarin. Mittarin ilmoittamasta lämpötilan noususta hän päätteli, että on olemassa näkymätöntä valon kaltaista säteilyä. Herschel keksi käsitteen asteroidi (kreikan sanoista aster ’tähti’ ja -eidos ’muotoinen, kaltainen’) kuvaamaan pikkuplaneettoja sekä myös jättiläisplaneettojen pieniä kuita vuonna 1802 sen jälkeen, kun toinen asteroidi Pallas oli löydetty.
Muita Herschelin saavutuksia tähtitieteen alalla olivat tutkimukset Mira Ceti -tähden kirkkaudenvaihteluista sekä planeettojen ja niiden kuiden liikkeistä. Hän löysi Marsilta napajäätiköt ja päätteli niiden sekä akselin kaltevuuden perusteella, että Marsissa täytyi olla jokseenkin samanlainen vuodenaikojen vaihtelu kuin Maassa.