William Herschel: Duits-Britse astronoom, ontdekker van Uranus en infrarood

Herschel werd geboren in het keurvorstendom Hannover, als een van tien kinderen. Zijn vader was van joodse afkomst en hoboïst in de militaire muziekkapel van Hannover. In 1755 werd het regiment Hannoverse Garde, waarin Wilhelm en zijn broer Jakob als hoboïsten waren ingedeeld, naar Engeland gestuurd. In die tijd waren de kronen van Groot-Brittannië en Hannover verenigd onder George II. Het volgende jaar namen de broers ontslag uit het muziekkorps van de Guards en verhuisden naar Londen om de Zevenjarige Oorlog te ontlopen. ^p4 Wilhelm, toen negentien jaar oud, leerde de Engelse taal snel. In Engeland gebruikte hij de Engelse versie van zijn naam, Frederick William Herschel.

De muziek van Herschel bracht hem tot een belangstelling voor wiskunde en lenzen. Zijn belangstelling voor astronomie werd na 1773 sterker en hij maakte kennis met de Engelse Astronoom Royal Nevil Maskelyne. Hij begon zijn eigen spiegeltelescopen te bouwen en besteedde tot wel 16 uur per dag aan het slijpen en polijsten van de metalen hoofdspiegels.

Uranus

Toen hij Uranus ontdekte, was Herschel niet op zoek naar een planeet, maar was hij bezig met een overzicht van sterren; het was een toevallige ontdekking.

Het was de eerste ontdekking van een nieuwe planeet sinds de oudheid. De eerste vijf, Mercurius, Venus, Mars, Jupiter en Saturnus, zijn met het blote oog zichtbaar, en zijn al sinds de vroege geschiedenis bekend. Uranus was de eerste die met een telescoop werd ontdekt. Eigenlijk was Uranus al eerder gezien door andere waarnemers met telescopen, maar was op kaarten aangegeven als een vaste ster. Herschel ontdekte dat hij bewoog tegen de achtergrond van sterren, en dacht eerst dat het een komeet was. Zijn metingen werden gebruikt door de Franse wiskundige Pierre Laplace, die de baan ervan uitrekende en bewees dat het een planeet was.

Herschel noemde de nieuwe planeet de 'Georgische ster' (Georgium sidus) naar koning George III, wat hem goed deed; de naam bleef echter niet hangen. In Frankrijk, waar verwijzingen naar de Britse koning zo veel mogelijk vermeden moesten worden, stond de planeet bekend als 'Herschel' totdat de naam 'Uranus' universeel werd aangenomen. In hetzelfde jaar ontving Herschel de Copley Medal en werd hij gekozen tot Fellow van de Royal Society. In 1782 werd hij benoemd tot "The King's Astronomer". Hij kreeg een royale onderscheiding van de koning, die hem in staat stelde zijn werk als musicus te beëindigen en al zijn tijd aan de astronomie te wijden. De beloning bestond uit een levenslang pensioen van 200 pond per jaar voor Herschel, en 50 pond per jaar voor Caroline. Het werk aan de 40 voet telescoop werd ook ondersteund door een gift van de koning. ^p6

Herschel's telescopen

In de loop van zijn carrière bouwde hij meer dan vierhonderd telescopen. Hij werd daarbij geholpen door zijn broer Alexander die, net als Caroline, al zijn tijd doorbracht als Herschel's assistent.

De grootste en beroemdste van zijn telescopen was een spiegeltelescoop met een hoofdspiegel met een diameter van 1,2 m (48 inch) en een brandpuntsafstand van 12 m (40 voet). Dit was 's werelds grootste telescoop van 1789 tot hij 50 jaar later werd ontmanteld (uit elkaar gehaald). ^p6 De spiegel was gemaakt van een harde metaallegering van tin en koper, 'speculum' genoemd, die hij met de hand polijstte.

Op 28 augustus 1789, de eerste nacht dat hij met dit instrument observeerde, ontdekte hij een nieuwe maan van Saturnus. Een tweede maan volgde binnen de eerste maand van waarneming. De 40-voet telescoop was echter onhandig in het gebruik en de meeste van zijn waarnemingen werden gedaan met een kleinere 18,5-inch (47 cm) reflector met een brandpuntsafstand van 20 voet (6,1 m).

Hij zette zijn werk als telescopenmaker voort en verkocht veel van zijn telescopen aan andere astronomen. Samen met zijn pensioen van de koning, hielp het geld hem en zijn twee broers en zussen bij hun werk.

Ster catalogus

Herschel werkte samen met zijn zuster Caroline Herschel. Zij registreerde zijn waarnemingen terwijl hij ze deed. In 1783 gaf hij Caroline een telescoop, en zij begon zelf ook astronomische ontdekkingen te doen, met name kometen.

Caroline ontdekte acht kometen, drie nevels en, op voorstel van haar broer, werkte Flamsteed's werk over de positie van sterren bij en corrigeerde het. Dit werd gepubliceerd als de Britse Catalogus van Sterren. Voor dit werk werd zij onderscheiden door de Royal Astronomical Society. Caroline bleef ook zijn assistente.

Binaire sterren

Herschel was de eerste die ontdekte dat sommige zichtbare dubbelsterren eigenlijk echte dubbelstersystemen waren waarbij de twee sterren om elkaar heen draaiden. Dit was het eerste bewijs dat Newtons gravitatiewetten ook buiten het zonnestelsel gelden. Herschel ontdekte 850 dubbelsterren, en stelde de eerste catalogus van dubbelsterren samen. Zijn zoon John Herschel ontdekte er nog veel meer, en breidde de catalogus uit.

Zonnestelsel en Melkweg

Herschel bestudeerde de veranderingen in de positie van sterren ten opzichte van het zonnestelsel. Veranderingen doen zich inderdaad voor, en bij sommige nabije sterren zelfs vrij snel. Ook het hele zonnestelsel beweegt, en dit werd door Herschel ontdekt.

Door de eigenbeweging van sterren te bestuderen, was hij de eerste die zich realiseerde dat het zonnestelsel door de ruimte beweegt. Hij berekende bij benadering de richting van die beweging. Hij bestudeerde ook de structuur van de Melkweg en concludeerde dat deze de vorm van een schijf had. Dit was ook een zeer belangrijke ontdekking.

Ontdekking van infrarode straling

Op 11 februari 1800 testte Herschel filters voor de zon, zodat hij zonnevlekken kon waarnemen. Toen hij een rood filter gebruikte, ontdekte hij dat er veel warmte werd geproduceerd.

Herschel ontdekte infrarode straling door zonlicht door een prisma te leiden en een thermometer net voorbij het rode einde van het zichtbare spectrum te houden. Deze thermometer was bedoeld als controlemiddel om de temperatuur van de omgevingslucht in de kamer te meten. Hij was geschokt toen de thermometer een hogere temperatuur aangaf dan die van het zichtbare spectrum. Verdere experimenten leidden tot Herschel's conclusie dat er een onzichtbare vorm van licht moest zijn buiten het zichtbare spectrum.

William Herschel en zijn vrouw Mary hadden één kind, John. In 1816 werd William door de prins-regent benoemd tot ridder in de Koninklijke Orde van Welfen.

Herschel stierf in Observatory House, Windsor Road, Slough, Buckinghamshire, en ligt begraven in de nabijgelegen St Laurence's Church, Upton. Hij stierf in zijn 84e jaar, evenveel jaar als Uranus nodig heeft om rond de zon te draaien. Zijn zoon John Herschel werd ook een beroemd astronoom. Zijn zuster Caroline keerde na de dood van haar broer terug naar Hannover, Duitsland. Zij overleed op 9 januari 1848 op 97-jarige leeftijd.

Zijn huis op 19 New King Street in Bath, Somerset, waar hij vele telescopen maakte en voor het eerst Uranus waarnam, is nu de thuisbasis van het Herschel Museum of Astronomy.