Uranometria Bayera i literowe oznaczenia gwiazd

Johann Bayer, Uranometria (Ulm, 1661) oraz Explicatio characterum æneis uranometrias imaginum (Ulm, 1697).

Najjaśniejsze gwiazdy na nocnym niebie posiadają wiele nazw. Większość z nich weszło do słownika zachodniej astronomii podczas średniowiecznego tłumaczenia arabskich tekstów astronomicznych. Z kolei, wiele z tych tekstów było arabskimi opisami lokalizacji gwiazd z Almagestu Ptolemeusza, często w połączeniu z tradycyjnymi nazwami gwiazd pochodzącymi z Półwyspu Arabskiego. Inny system nazewnictwa, często używany w astronomii, łączy grecką literę (a czasem także łacińską) z łacińskim dopełniaczem konstelacji, z którą kojarzy się gwiazda (np. α Centauri, β Persei). Ta stosunkowo niedawna konwencja nazewnictwa pochodzi z wpływowego XVII-wiecznego atlasu, znanego jako Uranometria Bayera.

Johann Bayer urodził się w 1572 roku w Rain, małym miasteczku w Bawarii, około czterdziestu kilometrów na północ od Augsburga. Uczęszczał do szkoły łacińskiej w Rain, a następnie prawdopodobnie do szkoły wyższej w Augsburgu. W 1592 wstąpił na uniwersytet w Ingolstadt, gdzie rozpoczął studia prawnicze, uzyskując tytuł magistra około 1600 roku. Opuszczając uniwersytet, osiadł w Augsburgu, gdzie pracował jako prawnik aż do śmierci w 1625 roku. Uniwersytet w Ingolstadt miał silną tradycję nauk matematycznych, będąc domem dla wybitnych matematyków i astronomów, takich jak Johannes Werner, Johannes Stabius i Andreas Stiborius pod koniec XV wieku oraz Peter i Phillip Apianowie (ojciec i syn) w XVI wieku. To tutaj z pewnością Bayer odkrył miłość do matematyki i astronomii.

We wrześniu 1603 roku, Uranometria Bayera została opublikowana przez Christophorusa Mangusa pod pełnym tytułem: Uranometria: omnium asterismorum continens schemata, nova methodo delineata, aereis laminis expressa (Uranometria: zawierająca wykresy wszystkich gwiazdozbiorów, narysowane nową metodą i wygrawerowane na miedzianych płytach). Nazwa pochodziła od Uranii, muzy astronomii, która z kolei wywodzi się od greckiego uranos (oυρανός) oznaczającego niebo lub niebiosa. Słowo Uranometria można zatem tłumaczyć jako „pomiar nieba” w analogii do „geometrii”.

Praca ta stała się swoistym standardem dla astronomów w XVII i XVIII wieku i jednym z najbardziej wpływowych atlasów nieba w historii.

Synopsis coeli superioris borea (niebo północne – z lewej) i Synopsis coeli inferioris austrina (niebo południowe – z prawej.

Uranometria zawierała 51 obustronnych, miedziorytowych rycin w tym 2 planisfery, jedną mapę dla każdej z 48 konstelacji Ptolemeusza oraz jedną mapę dla 12 nowych gwiazdozbiorów nieba południowego, wprowadzonych zaledwie kilka lat wcześniej, na podstawie obserwacji pierwszej holenderskiej ekspedycji handlowej do Indii Wschodnich. Było to pierwsze pojawienie się tych południowych konstelacji w jakimkolwiek atlasie. Uranometria była tak popularna, że została przedrukowana osiem razy w latach 1624-1689.

Mapy zostały sporządzone w rzucie trapezowym, w którym długość i szerokość są rzutowane jako linie proste (w odległościach 1 stopnia), przy czym linie o stałej deklinacji pozostają równoległe, ale linie o stałej rektascensji zbiegają się na biegunach. Na wszystkie konstelacje Zodiaku naniesiony został ciemny poziomy pas, obejmujący obszar 8 stopni powyżej i poniżej ekliptyki, w którym planety poruszają się na tle gwiazd stałych.

Ilustracje konstelacji Panny, Perseusza i Koziorożca z Dürera (lewa kolumna), Grocjusza (środkowa kolumna) i Bayera (prawa kolumna)

W przeciwieństwie do Allesandro Piccolominiego (autora atlasu z 1540 roku), który pominął rysunki gwiazdozbiorów na rzecz naukowej precyzji, Bayer nałożył je na mapy gwiazd, bez uszczerbku dla dokładności ich pozycji. Grafiki zostały umiejętnie narysowane przez Alexandra Maira. Umiejętne połączenie nauki i sztuki stało się jedną z przyczyn ogromnej popularności atlasu Bayera.

Bayer pokazał pozycje gwiazd tak, jak wyglądają one z Ziemi (a nie z zewnątrz, jak na globusie niebieskim). Jednak czasami odwracał postacie konstelacji, rysując je widziane „z tyłu”, co powodowało potencjalne zamieszanie. Na przykład gwiazda Rigel, opisana przez Ptolemeusza jako lewa stopa Oriona, stała się prawą stopą Oriona w figurze Bayera, mimo że układ gwiazd pozostał taki sam, jak widziany z Ziemi.

W wielu źródłach pojawia się przypuszczenie, że ilustracje Uranometrii zostały oparte na odpowiednich figurach narysowanych przez Albrechta Dürera w 1515 roku. Chociaż istnieje pewien wpływ Dürera, historyk Deborah Warner twierdzi, że ilustracje pochodzą od holenderskiego rytownika Jacoba de Gheyna, odpowiedzialnego za ilustracje w Syntagmie Arateorum Hugo Grocjusza z 1600 roku. Te z kolei pochodzą z ilustracji IX-wiecznego rękopisu Leiden Aratea, który Grocjusz nabył w Lejdzie. 

GWIAZDY I ICH OZNACZENIA

Głównym źródłem pozycji i jasności gwiazd dla konstelacji Ptolemeusza był katalog 777 gwiazd Tycho Brahe, opublikowany w 1602 roku, uzupełniony o własne obserwacje, a dla półkuli południowej zaczęrpnięte od holenderskiego nawigatora i kartografa Pietera Keysera (Petrus Theodorus). W pierwszym wydaniu Uranometrii na odwrocie każdej płyty wydrukowano tablicę gwiazd w każdej konstelacji. To właśnie na tych listach pojawiły się słynne greckie i rzymskie litery identyfikujące najjaśniejsze gwiazdy, znane jako litery Bayera.

W rzeczywistości, pomysł takiego oznaczenia gwiazd nie był całkowicie oryginalny, ponieważ wspomniany już wcześniej włoski astronom Piccolomini (1508-1579) wprowadził ten sam pomysł na mapach gwiazd w swojej książce De le stelle fisse, używając liter rzymskich zamiast greckich, ale autorytet Bayera był większy, podobnie jak jakość jego atlasu i to jego system przetrwał do dnia dzisiejszego. Bayer nie przydzielał liter do żadnych konstelacji nieptolemejskich; zrobili to późniejsi astronomowie, w szczególności Francis Baily w swoim British Association Catalogue z 1845 roku dla gwiazdozbiorów północnych, oraz Nicolas Louis de Lacaille (Coelum Australe Stelliferum, 1763) i Benjamin Gould (Uranometria Argentina, 1877) dla południowych.

Początkowo sądzono, że gwiazdy otrzymały od Johanna etykiety w kolejności alfabetycznej, zgodnie z ich jasnością. Jednak w wielu konstelacjach najjaśniejsza gwiazda jest oznaczona jako β, co skłoniło XVIII-wiecznych astronomów do spekulacji, że wiele gwiazd zmieniło jasność od czasów Bayera. Dziewiętnastowieczny niemiecki astronom F. W. A. ​​Argelander odkrył, że Bayer używał systemu porządkowania północ-południe w ramach przedziałów wielkości. Inna hipoteza mówi, że pogrupował gwiazdy według klas jasności, od pierwszej do szóstej, a następnie przydzielił litery członkom każdej klasy według własnego uznania. 

Betelgeza jako alfa Orionis.

Na przykład, w Wielkiej Niedźwiedzicy siedem gwiazd Wielkiego Wozu zostało oznaczonych w kolejności rektascensji. W Bliźniętach trzy najjaśniejsze gwiazdy oznaczono zgdnie z deklinacją, z północy na południe; podczas gdy w Łabędziu sekwencja liter oznaczająca najjaśniejsze gwiazdy jest zgodna z ogólnym kształtem konstelacji. W wielu innych konstelacjach, a zwłaszcza wśród słabszych gwiazd, nie ma żadnego oczywistego wzorca rozmieszczenia liter.

W Orionie, Bayer najpierw oznaczył Betelgezę i Rigela, dwie gwiazdy pierwszej wielkości (o jasności powyżej 1,5mag), jako alfę i beta z północy na południe, mimo że Betelgeza jest prawie zawsze ciemniejsza. Następnie powtórzył procedurę dla gwiazd drugiej wielkości, oznaczając je od gammy do zety „z góry na dół” (z północy na południe).

W wyniku tego nieco przypadkowego procesu, w katalogu Bayera znajduje się 16 konstelacji, w których gwiazda oznaczona jako alfa nie jest najjaśniejsza: Rak, Koziorożec, Wieloryb, Kruk, Krater, Delfin, Smok, Bliźnięta, Herkules, Waga, Orion, Pegaz , Ryby, Strzała, Strzelec i Trójkąt. Spośród 88 współczesnych konstelacji, znajdziemy takich 30. W większych konstelacjach, po wyczerpaniu 24 greckich liter od alfy do omegi, Bayer przerzucił się na litery łacińskie. Gwiazdozbiór Herkulesa z 48 gwiazdami był jedyną konstelacją, w której osiągnął „z” (litery „j” i „v” zostały pominięte, ale uwzględniono „o”. Nie wszystkie gwiazdy umieszczone na mapach znalazły się w katalogu Bayera, więc wiele słabych gwiazd pozostało anonimowych.

Bayer nie oznaczał gwiazd wielkimi literami (z wyjątkiem A, której użył zamiast a, aby uniknąć pomyłki z α). Jednak wiele gwiazd w konstelacjach południowych ma oznaczenie wielkimi literami, jak B Centauri czy G Scorpii. Oznaczenia te zostały przypisane przez późniejszych astronomów, w szczególności Lacaille’a i Goulda. Lacaille zastosował greckie litery Bayera, po czym używał małych łacińskich liter, a w razie potrzeby wielkich rzymskich liter, odbiegając w ten sposób nieco od praktyki Bayera. Lacaille użył alfabetu łacińskiego trzykrotnie w konstelacji Okrętu Argonautów (Argo Navis), po jednym „zestawie” dla każdego z trzech obszarów, które są obecnie konstelacjami Kila, Rufy i Żagla. To wciąż było za mało dla liczby gwiazd, więc użył także wielkich liter łacińskich, takich jak N Velorum i Q Puppis. Lacaille przypisał wielkie litery między R i Z w kilku konstelacjach, ale albo zostały one później pominięte, aby umożliwić przypisanie tych liter do gwiazd zmiennych, albo faktycznie dość szybko okazały się zmienne.

Chociaż Bayer nie używał wielkich liter łacińskich (z wyjątkiem A) dla „gwiazd stałych”, używał ich do oznaczania innych elementów pokazanych na jego mapach, takich jak sąsiednie konstelacje, „gwiazdy tymczasowe”, różne obiekty astronomiczne lub linie odniesienia. Bayer nie zamierzał używać takich etykiet jako oznaczeń katalogowych, ale niektóre przetrwały, aby nadal odnosić się do konkretnych obiektów astronomicznych: na przykład P Cygni jest nadal używane jako oznaczenie dla Nova Cyg 1600. Gwiazda Tycho (SN 1572), kolejna „gwiazda tymczasowa”, pojawia się jako B Cassiopeiae. 

Katalog Bayera zawiera łącznie 1164 greckich i rzymskich oznaczeń liter (na 1564 gwiazdy łącznie), ale pięć z nich to duplikaty. W trzech przypadkach Ptolemeusz uznał te gwiazdy za współdzielone przez dwie konstelacje: Alfa Andromedae (Alpheratz) została uznana przez Ptolemeusza za część Pegaza, więc Bayer nadał jej alternatywną nazwę Delta Pegasi; Beta Tauri Bayera (Elnath) była tą samą gwiazdą, co jego Gamma Aurigae; podczas gdy jego Nu Boötis był taki sam jak jego Psi Herculis. Te „podwójne tożsamości” były zachowywane przez astronomów przez ponad 300 lat, aż do rewizji konstelacji przez Międzynarodową Unię Astronomiczną w 1930 roku. Alfa Andromedae, Beta Tauri i Nu Boötis przetrwały, ale tym samym nie ma już Delty Pegasi, Gammy Aurigae i Psi Herculis. Co ciekawe, Bayer jednoznacznie przypisał gwiazdę α Piscis Austrini (Fomalhaut) do Ryby Południowej, mimo że Ptolemeusz umieścił ją jako leżącą na granicy z Wodnikiem i należacą do obu konstelacji.

Oprócz tych trzech, amerykański historyk Morton Wagman zauważa w swojej książce Lost Stars, że Bayer przez pomyłkę powielił również Xi Arietis/Psi Ceti i Kappę Ceti/g Tauri. Pomyłka została skorygowana przez samego Bayera w późniejszych wydaniach i obecnie na mapach nieba nie znajdziemy Psi Ceti ani g Tauri.

Położenie Ro Aquilae na granicy gwiazdozbiorów Orła i Delfina

Inne przypadki wielokrotnych oznaczeń pojawiły się, gdy gwiazdy nazwane przez Bayera w jednej konstelacji zostały przeniesione przez późniejszych astronomów do innej konstelacji. Na przykład Gamma i Omikron Scorpii zostały później przeniesione ze Skorpiona do Wagi i otrzymały nowe nazwy Sigma i Upsilon Librae. Jakby tego było mało, gwiazda znana obecnie jako Omikron Scorpii nie została nazwana przez Bayera, ale Lacaille przypisał jej oznaczenie o Scorpii (łac. małe „o”) – które później astronomowie błędnie zinterpretowali jako omikron. Kilka gwiazd nie leży już (zgodnie ze współczesnymi granicami gwiazdozbiorów) w konstelacji, od której zostały nazwane. Na przykład ruch własny Ro Aquilae przeniósł go przez granicę do Delfina w 1992 roku.

Uranometria Bayera została później zastąpiona przez Atlas Coelestis angielskiego astronoma Johna Flamsteeda. Opublikowany w 1729 roku i zawierający ponad 3000 gwiazd, był to pierwszy atlas zawierający gwiazdy „teleskopowe” (niedostrzegalne gołym okiem). Z czasem wyprzedziła go Uranographia Johanna Elerta Bode, która zawierała 17.000 gwiazd i 2500 mgławic skatalogowanych przez Williama Herschela.

1. https://aas.org/month-astronomical-history
2. https://skytonight.org/Bayer-1661
3. http://www.ianridpath.com/startales/bayer.html
4. https://thonyc.wordpress.com/2021/03/17/alphabet-of-the-stars/
5. https://articles.adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-iarticle