William Herschel: Der musikalische Astronom

Friedrich Wilhelm Herschel wurde am 15. November 1738 als eines von 10 Kindern von Isaak Herschel in Hannover geboren. Sein Vater war Oboist in der Königlich Hannoverschen Garde. Auch der Vater war Autodidakt. Seinen großen Wissensdrang und Lerneifer gab er an seine Kinder weiter. In klaren Nächten zeigte er ihnen die Sternbilder. Wilhelm besuchte die Garnisonsschule und trat mit 16 als Oboist in die Militärkapelle seines Vaters ein.

1752 war sein Regiment in England stationiert – das Königreich Hannover gehörte damals zu Großbritannien. Er lernte Englisch und beschäftigte sich mit der Philosophie John Lockes. Als in Europa der Siebenjährige Krieg ausbrach, erlebte Wilhelm Herschel die Niederlage der Hannoveraner bei Hastenbeck. Ermutigt durch seinen Vater verließ er die Militärkapelle und ging mit seinem älteren Bruder Alexander nach England. Dort verdiente er anfänglich seinen Unterhalt mit Noten kopieren und Musikunterricht. Er wurde Leiter mehrerer Militärkapellen, für die er auch Stücke komponierte. 1766, im Alter von 28 Jahren, erhielt er schließlich eine Anstellung als Organist in der Oktogonkirche in Bath.

Inzwischen war William Herschel, wie er sich nun nannte, finanziell abgesichert und genoss als Musiker und Komponist einen guten Ruf. Da die Aussicht seiner Schwester Caroline auf eine Eheschließung schlecht waren, holte er sie nach England, um sie zur Sopranistin ausbilden zu lassen. Sie kam im August 1772 in Bath an. Bis zu ihrem erfolgreichen Debut als Sängerin sollten noch fünf Jahre vergehen. Das lag nicht nur daran, dass Caroline neben Englisch Lernen und ihrer musikalischen Ausbildung den Haushalt führte, sondern ihr Bruder sie zunehmend als Assistentin beim Teleskopbau einspannte.

Erste astronomische Notizen finden sich in Herschels Tagebüchern schon ab 1766, als er nach Bath zog. Zu dieser Zeit war die Astronomie ein Zweig der angewandten Mathematik. Die Mathematik hatte Herschel schon im Zusammenhang mit der Harmonielehre interessiert. Sie bildete eine weitere Brücke zur Astronomie. Jetzt wollte er mit eigenen Augen sehen, was er in den Astronomie-Büchern gelesen hatte. Herschel beschaffte sich ein kleines Fernrohr, war jedoch mit dessen Qualität unzufrieden.

Um zu sehen „was vor ihm noch niemand gesehen hatte“, beschloss er, eigene Teleskope herzustellen. 1774 richtete in seinem Haus eine kleine Werkstatt ein, und begann mit Legierungen aus Kupfer und Zinn für die Spiegel zu experimentieren – Glas war damals zu teuer, weil es mit einer hohen Steuer belegt war. Während der ältere Bruder Alexander, ein ausgezeichneter Mechaniker, den Steuerungsmechanismus konstruierte, goss William die Hohlspiegel. Caroline musste ihn „füttern“, wenn er an manchen Tagen bis zu 16 Stunden ohne Pause Spiegel polierte. Die Werkstatt breitete sich über die Räume des Hauses aus und Carolines Arbeitsschwerpunkt verlagerte sich, zunächst wider ihren Willen, von der Musik zur Astronomie.

Um seine Teleskope zu testen, unternahm William Herschel 1775 seine erste Himmelsdurchmusterung, bei der er alle Sterne 4. Größe aufzeichnete. Drei Jahre später stellte er ein besonders gutes Teleskop mit einem siebenfüßigen Reflektor her und begann eine zweite Himmelsdurchmusterung, bei der er Sterne bis zur 8. Größe erfasste und mit den vorhandenen Sternkarten verglich. Dabei entdeckte er am 13. März 1781 auch einen relativ hellen Stern, den er für einen Kometen hielt. Sein Bericht an die Royal Society machte ihn innerhalb kürzester Zeit weltberühmt. Ende desselben Jahres konnte der französische Astronom Pierre Simon de Laplace nachweisen, dass es sich nicht um einen Kometen, sondern um einen Planeten handelte: der Uranus. Damit hatte sich die Ausdehnung des Sonnensystems mehr als verzehnfacht.

Seine Entdeckung bescherte Herschel eine große Nachfrage nach Teleskopen. Bis 1795 stellte er mehr als 400 Spiegel her. Allein der Erlös seiner Werkstatt hätte ihn auskömmlich ernährt. Zusätzlich erhielt Herschel 1782 eine Anstellung als königlicher Astronom. Caroline erhielt eine bezahlte Stelle als seine Assistentin. Sie tat sich später durch die Entdeckung mehrerer Kometen hervor.

Die Royal Society nahm Herschel 1782 in ihre Reihen auf und dieser revanchierte sich in demselben Jahr mit einem Katalog von 269 „optischen“ Doppelsternen. Diese standen dicht bei einander und waren unterschiedlich hell. Den schwächer leuchtenden Stern interpretierte er als weiter entfernt. Bei diesen Sternen suchte er nach periodischen Bewegungen, die aufgrund der Bewegung der Erde beobachtet werden (Fixstern-Parallaxe). Diese wollte er nutzen, um die Entfernung der Doppelsterne zu bestimmen. 1803 entdeckte er, dass es sich stattdessen um physische Doppelsterne handelte, also zwei unterschiedlich große Sonnen, die einander umkreisen. Sein Sohn setzte diese Arbeiten später fort.

1783 entdeckte Herschel die Eigenbewegung des Sonnensystems. 1784 unternahm er seine dritte Himmelsdurchmusterung und trug einen zweiten Doppelstern-Katalog zusammen. In demselben Jahr charakterisierte er die Polkappen des Mars. 1787 entdeckte er zwei Uranus-Monde und 1798 eine dritten. Seinen ersten „Katalog von 1000 neuen Nebeln und Sternhaufen“ veröffentlichte er 1786. Der zweite folgte 1789 und ein dritter 1802, der 500 weitere Nebel und Sternhaufen enthielt. Herschel verzeichnete die Himmelsobjekte aber nicht nur, sondern ordnete sie auch acht Klassen zu, die er als unterschiedliche Entwicklungsstadien und Alter ansah. Mit diesem Gedanken einer zeitlichen Entwicklung des Universums war er seiner Zeit weit voraus.