Nel 1838, Friedrich Wilhelm Bessel ha vinto la gara per misurare la prima distanza da una stella diversa dal nostro Sole tramite la parallasse trigonometrica, impostando la prima scala dell'universo.

Recentemente, Mark Reid e Karl Menten, che sono impegnati in misurazioni di parallasse a lunghezze d'onda radio, rivisitato le pubblicazioni originali di Bessel sulla "sua" stella, 61 Cigni, pubblicato nelle Astronomische Nachrichten (Note astronomiche). Sebbene possano generalmente riprodurre i risultati ottenuti da Bessel e da due astronomi contemporanei del XIX secolo, l'eminente Friedrich Georg Wilhelm von Struve e Thomas Henderson, hanno scoperto perché alcuni di questi primi risultati erano statisticamente incoerenti con le misurazioni moderne.

Per riverenza per Bessel, Reid e Menten decisero di pubblicare i loro risultati anche nelle Astronomische Nachrichten. Fondata nel 1821, è stata una delle prime riviste astronomiche al mondo ed è la più antica ancora in corso di pubblicazione.

Conoscere la distanza dagli oggetti astronomici è di fondamentale importanza per tutta l'astronomia e per valutare il nostro posto nell'universo. Gli antichi greci collocavano le stelle "fisse" immobili più lontane delle sfere celesti su cui pensavano che i pianeti si stessero muovendo. Però, la domanda "quanto più lontano?" ha eluso una risposta per secoli dopo che gli astronomi hanno iniziato a cercare di affrontarla. Le cose arrivarono al culmine alla fine degli anni '30 del XIX secolo, quando tre astronomi si sono concentrati su stelle diverse, passare molte notti al loro telescopio, spesso in condizioni difficili. Fu Friedrich Wilhelm Bessel a vincere la gara nel 1838 annunciando che la distanza dal sistema a doppia stella 61 Cygni è di 10,4 anni luce. Questo ha dimostrato che le stelle non sono solo un po' più lontane da noi dei pianeti, ma più di un milione di volte più lontano, un risultato veramente trasformativo che ha completamente rivisto la scala dell'universo come era conosciuto nel 19° secolo.

La misurazione di Bessel era basata sul metodo della parallasse trigonometrica. Questa tecnica è essenzialmente triangolazione, che viene utilizzato dai topografi per determinare le distanze a terra. Gli astronomi misurano la posizione apparente di una stella "vicina" rispetto a stelle molto più lontane, utilizzando l'orbita della Terra intorno al Sole per fornire diversi punti di osservazione nell'arco di un anno.

Bessel ha dovuto effettuare le sue misurazioni minuziose per quasi 100 notti al suo telescopio. Gli astronomi ora sono molto più "efficienti". La missione spaziale Gaia sta misurando distanze accurate per centinaia di milioni di stelle, con grande impatto sull'astronomia. Però, a causa della polvere interstellare che pervade i bracci a spirale della Via Lattea, Gaia ha difficoltà a osservare le stelle all'interno del piano galattico che sono più lontane dal Sole di circa 10, 000 anni luce:questo è solo il 20% delle dimensioni della Via Lattea di oltre 50, 000 anni luce. Perciò, anche una missione potente come Gaia non produrrà il layout di base della nostra galassia, molti aspetti dei quali sono ancora in discussione, anche il numero di bracci a spirale è incerto.

Per meglio affrontare la struttura e le dimensioni della Via Lattea, Mark Reid del Centro di Astrofisica | Harvard-Smithsonian e Karl Menten del Max Planck Institute for Radio Astronomy (MPIfR) hanno avviato un progetto per determinare le distanze delle sorgenti radio limitate ai bracci a spirale della Via Lattea. Il loro telescopio preferito è il Very Long Baseline Array, una raccolta di 10 radiotelescopi che vanno dalle Hawaii nell'ovest all'estremità orientale degli Stati Uniti. Combinando i segnali di tutti e 10 i telescopi a migliaia di chilometri di distanza l'uno dall'altro, si possono ottenere immagini di ciò che si potrebbe vedere se i nostri occhi fossero sensibili alle onde radio e separati da quasi le dimensioni della Terra.

Questo progetto è realizzato da un team internazionale, con gli scienziati dell'MPIfR che apportano importanti contributi:il direttore dell'MPIfR Karl Menten ha goduto di una fruttuosa collaborazione con Mark Reid per oltre 30 anni. Quando, in prossimità dell'inizio del progetto, si è discusso di un acronimo accattivante, hanno scelto di chiamarlo Bar and Spiral Structure Legacy Survey, in breve il sondaggio BeSSeL. Certo, avevano in mente il grande astronomo e matematico e pioniere della parallasse Friedrich Wilhelm Bessel.

Come in tutte le scienze sperimentali o osservative, le misurazioni acquistano significato solo se le loro incertezze possono essere determinate in modo affidabile. Questo è anche il pane quotidiano della radioastrometria e riceve molta attenzione dagli astronomi del progetto BeSSeL. Ai tempi di Bessel, gli astronomi avevano imparato a prestare attenzione agli errori di misurazione ea tenerne conto quando traggono i risultati dai loro dati. Ciò comportava spesso noiosi calcoli eseguiti interamente con carta e matita. Naturalmente, uno scienziato del calibro di Bessel era ben consapevole di seguire qualsiasi questione che potesse influenzare le sue osservazioni. Si rese conto che le variazioni di temperatura nel suo telescopio potevano influenzare in modo critico le sue delicate misurazioni. Bessel aveva uno strumento superbo nel suo osservatorio a Königsberg in Prussia (l'attuale Kaliningrad russa), che proveniva dal geniale costruttore di strumenti Joseph Fraunhofer e fu l'ultimo che costruì. Tuttavia, la temperatura variabile ha avuto un impatto importante sulle osservazioni richieste per una misurazione della parallasse, che deve essere spalmato su un intero anno; alcuni sono realizzati nella calda estate e altri nelle fredde notti invernali.

Mark Reid si interessò al lavoro originale di Bessel e studiò le sue carte su 61 Cygni. Ha notato alcune piccole incongruenze nelle misurazioni. Per affrontare questi problemi, lui e Karl Menten hanno iniziato a scavare più a fondo nella letteratura originale. Gli articoli di Bessel furono pubblicati per la prima volta in tedesco, nelle Astronomische Nachrichten, anche se alcuni estratti sono stati tradotti in inglese e sono apparsi nel Avvisi mensili della Royal Astronomical Society . Così, le versioni originali tedesche dovevano essere esaminate, dove il tedesco nativo di Menten è tornato utile.

Reid e Menten hanno anche messo sotto esame i risultati dei più vicini concorrenti di Bessel. Thomas Henderson, che ha lavorato a Città del Capo, Sud Africa, mirato α Centauri, il sistema stellare ora noto per essere il più vicino al nostro Sole. Poco dopo che Bessel ha annunciato il suo risultato, Henderson ha pubblicato una distanza da questa stella.

L'eminente astronomo Friedrich Georg Wilhelm von Struve misurò α Lyrae (Vega). La ricerca bibliografica per i dati di von Struve ha comportato un lavoro investigativo. Un resoconto dettagliato fu pubblicato solo in latino come capitolo di una voluminosa monografia. Il bibliotecario dell'MPIfR ne ha rintracciato una copia alla Biblioteca di Stato bavarese, che lo ha fornito in formato elettronico. È stato a lungo un mistero il motivo per cui von Struve abbia annunciato una distanza provvisoria da Vega, un anno prima del risultato di Bessel per 61 Cygni, solo per rivederlo per raddoppiare quella distanza in seguito con più misurazioni. Sembra che von Struve abbia usato per primo tutte le sue misurazioni, ma alla fine persero fiducia in alcuni e scartarono quelli. Se non l'avesse fatto, probabilmente avrebbe ricevuto più credito.

Reid e Menten possono generalmente riprodurre i risultati ottenuti da tutti e tre gli astronomi, ma hanno scoperto che von Struve e Henderson hanno sottovalutato alcune delle loro incertezze di misurazione, il che faceva sembrare le loro parallasse un po' più significative di quanto non fossero in realtà. "Guardare alle spalle di Bessel è stata un'esperienza straordinaria e divertente, " dice Mark Reid. "Visualizzare questo lavoro sia in un contesto astronomico che storico è stato davvero affascinante, " conclude Karl Menten.