WILLIAM SADLER FRANKS ed i colori delle stelle visibili ad occhio nudo

L’inglese William Sadler Franks è stato il secondo uomo al mondo ad osservare sistematicamente il colore di alcune MIGLIAIA degli astri della volta celeste TUTTE visibili ad occho nudo! Nel 2021 ricorre il 170esimo anniversario della sua nascita.

“Cosa può esserci di più piacevole e interessante della contemplazione di quelle varie tonalità di cui la volta stellata è così abbondantemente adornata?”

Se infatti Benedetto Sestini nella speranza di notare qualche cambiamento cromatico è stato il primo uomo al mondo ad osservare e a descrivere le sfumature colorate di 2881 stelle più luminose visibili da Roma, Franks, circa mezzo secolo dopo, nella speranza di scoprire il significato nascosto dietro le loro tinte quando la spettroscopia lo spiegava ancora in modo imperfetto, è stato il secondo uomo a farlo sistematicamente.

Egli ha dedicato gran parte della sua carriera al loro studio ed ha descritto il colore di un numero decisamente maggiore di stelle rispetto a Benedetto Sestini, riuscendo così a dare colore al resto della volta celeste che era ancora rimasto in bianco e nero!!

Ha proposto un diagramma che permettesse di definire i colori stellari in modo più oggettivo, ha studiato le relazioni tra il colore e la classe spettrale di migliaia di astri e ha sintetizzato linee generali circa la loro distribuzione nella volta celeste in base ai colori che li caratterizzavano.

Uno studio premiato dalla Royal Astronomical Society nel 1923 con la Jackson-Gwilt Medal e che riuscì a dare a questa branca dell’astronomia, la sua giusta dignità:

“é davvero deludente scoprire che nei libri ordinari questa materia è solitamente esposta in maniera molto superficiale. Il colore delle stelle “doppie” ha apparentemente monopolizzato l’attenzione degli osservatori, [portando] alla quasi totale esclusione della maggioranza delle stelle visibili ad occhio nudo che non hanno compagne. Gli unici tentativi di un sondaggio completo delle stelle visibili ad occhio nudo, sono quelli fatti dal Signor Sestini a Roma, nell’epoca 1844-1846; e dallo scrivente […]. Nessun altro osservatore ha mai pensato che valesse la pena raccontare i colori delle stelle ad occhio nudo, se non in modo frammentario e spasmodico. E questo è sicuramente da rigettare in quanto queste osservazione in qualche periodo futuro potrebbero essere utili in connessione a qualche problema della fisica al momento ancora oscuro”.

Colours of stars, in The Journal of the Liverpool Astronomical Socety, November 1886

I primi risultati

Era il 1878 quando alla Royal Astronomical Society venne presentato dal Rev. T. W. Webb il primissimo lavoro di Franks sui colori delle stelle, un catalogo con la descrizione cromatica e la stima della magnitudine di 3890 stelle, poste tra il Polo Nord celeste e 25° di declinazione Sud.

Tutte osservate tra il 24 luglio del 1877 al 3 maggio del 1878 attraverso un piccolo rifrattore da 5 pollici e a 105 ingrandimenti! Lavoro portato avanti proprio su suggerimento dello stesso Webb, che fu

“il primo, io credo, a richiamare l’attenzione al bisogno di osservare i colori delle stelle singole così come quello delle stelle doppie, e nel su ammirabile lavoro Celestial Objects, frequentemente allude alle tinte di tali stelle visibili ad occhio nudo”

W. S. F., On Star Colours, in The Journal of LAS, Marzo 1885

“come esemplari di bella colorazione. Di lui si potrebbe veramente dire di aver considerato i cieli con un occhio artistico, valorizzando la bellezza per se stessa”.

Intanto nel 1881 nella città di Liverpool viene fondata la prima società di astrofili al mondo, la Liverpool Astronomical Society, a cui assieme ad un numero sempre maggiore di astrofili, presero parte alcuni tra più illustri astronomi dell’epoca, come il Rev. T. E. Espin, Rev T. W. Webb, Mr J.Ellard Gore, Piazzi Smyth, Giovanni Schiaparelli e molti altri.

Pian piano che gli obiettivi venivano pianificati, nel 1884 la Società decise di dividere le attività secondo varie sezioni di ricerca. Ed accanto a quella della Luna, del Sole, dei pianeti, delle stelle doppie e di quelle variabili, sorse una COLOURED STAR SECTION!

Franks guidava la sezione dedicata ai Pianeti ma non aveva affatto messo da parte la sua passione per i colori stellari: basta infatti sfogliare l’English Mechanic, la rivista scientifica dalle cui pagine la LAS sorse come una delle cose migliori, per leggere tra i suoi numerosi articoli, alcuni dedicati proprio al tema.

History of Science Museum

Anche se già un semplice binocolo da teatro poteva mostrare i colori delle stelle più luminose, in questi articoli per questo tipo di osservazioni Franks consigliava di utilizzare strumenti di almeno 4 pollici di diametro. Preferiva per questo un riflettore ad un rifrattore, anche per il minor cromatismo dello specchio rispetto a quello di una lente.

Racconta di come nelle notti tra il 1883 ed il 1884 fosse riuscito a collezionare l’osservazione DIURNA del colore di circa 100 stelle, sia doppie che singole:

“ho visto Arturo brillare in modo constante attraverso nuvole bianche che si spostavano rapidamente nel cielo azzurro”

W. S. F. in English Mechanic, 7 settembre 1883

riuscendo ad affermare che se le tinte delicate, di giorno, sono ancora più difficili da percepire, per le sfumature solitamente decise invece

“a queste condizioni non c’è un percettibile cambiamento”.

Arturo nei pressi di un cumulo – Notte del 13 ottobre 2018 – dobson 18″ – x95 – ISO800

Ed infine, sempre nel 1884, l’Astronomical Observatory of Harvard College, decise di aggiungere al suo catalogo di 4260 stelle una colonna dedicata alla descrizione cromatica degli astri, ripresa esattamente dal manoscritto di Franks del 1878!

Una COLOURED STAR SECTIONS alla LAS

Seppure il lavoro di Benedetto Sestini svolto tra il 1844 e il 1847 dedicato per la prima volta NON alle doppie o alle stelle deboli ma al colore delle stelle visibili ad occhio nudo, era quasi sconosciuto in Europa a causa dei moti del 1848, il colore delle stelle era un tema molto dibattuto tra gli astronomi e tra gli astrofili della seconda metà del XIX secolo.

Si voleva infatti trovare una spiegazione plausibile ai presunti cambiamenti cromatici che sembravano osservarsi soprattutto nelle stelle doppie; si era alla ricerca di un metodo che permettesse di determinare e definire, più oggettivamente possibile, le sfumature visibili negli astri, come scale cromatiche, cromometri e cromoscopi; ed infine si moltiplicavano gli elenchi dedicati alle stelle più rosse del cielo, di cui la maggior parte si rivelava variabile nella luminosità e quelle più scarlatte, come scoperto da Angelo Secchi, erano accomunate da uno spettro molto simile e con tracce di carbonio.

“La descrizione corretta dei colori stellari è un compito difficile, per la mancanza di un confronto con uno standard definito. […] Riconosco liberamente che i miei tentativi di descrivere i colori stellari sono a me molto insoddisfacenti, e mi sentirei davvero grato nel poter vedere un metodo realmente valido e pratico”.

W. S. F. in English Mechanic, 22 febbraio 1884

A caccia di doppie colorate, stelle rosse …

La nascita di una Sezione dedicata ai colori stellari allora, appare pienamente plausibile: ed infatti fin dal principio il tema era stato dibattuto tra i soci della LAS con l’osservazione di stelle doppie colorate, come la strettissima doppia 95 Herculis con la quale l’Ammiraglio Smyth nel suo Sidereal Chromatics, sembrava aver dimostrato un vero e proprio ciclio di 12 anni di variazione cromatica;

95 Herculis – dobson 18″ – x285 – fuori fuoco

e con l’osservazione delle stelle più rosse che continuamente venivano scoperte, confrontate ed elencate in nuovi cataloghi:

“le stelle rosse […] meritano pienamente l’attenzione che gli è stata rivolta così assiduamente, non solo a motivo del loro aspetto particolarmente bello e la singolarità del loro spettro, ma anche per la loro intima connessione con […] le stelle variabili”

“Mira Ceti per esempio, che nel Novembre 1877 (vicina al massimo) descrissi come “gialla splendida” durante l’ultimo mese (vicina al minimo) la vidi “decisamente rossa”.

W. S. F., The tints of so-called red stars, in The Journal of the LAS, Gennaio 1885

Cambiamenti cromatici di Mira – Dobson 18″

Anche il Rev. T. E. Espin, presidente della LAS pubblica nel Journal della società del 1885 un elenco di 32 nuove stelle rosse appena scoperte, e nello stesso periodo Franks e il socio Maitland Baird Gemmill discutevano sull’intensità delle sfumature visibili in questi famosi astri. Se secondo Gemmill nessuna stella nel cielo era realmente di un “rosso puro” perché tutte mostravano nella loro tinta una debole traccia di giallo o di arancio, Franks era invece dell’idea che seppure

“molte delle stelle reputate rosse sono ai miei occhi solamente arancioni, devo allo stesso tempo insistere sull’esistenza di stelle che meritano pienamente il nome di “rosso” […]: non ho la minima esitazione a dire che alcune di esse sono semplicemente magnifici esempi di [questo] colore”

come AX Cygni, da lui descritta simile ad una “goccia di sangue nel cielo nero”. Essendo per lo più stelle decisamente deboli, consigliava che per vederle bene era assolutamente essenziale una larga apertura. Ma anche che avendole osservate con più strumenti

“parecchie che avevo annotato come “arancio-rosse” con un 5 pollici, […] con un 11 pollici […] le trovai solamente “gialle”

concludendo perciò che

“l’apertura da sola influenza considerevolmente l’ultima stima del colore”.

W. S. F., The tints of so-called red stars, in The Journal of the LAS, Gennaio 1885

Gemmill rimase della sua opinione, perché giustamente concludeva che

“se la tinta di nessuna tra le stelle rosse più luminose sia pura, allora sembra ragionevole dedurre che se il telescopio fosse abbastanza largo, la stessa cosa dovrebbe essere valida per quelle più deboli”.

S. M. B. Gemmill, The tints of so-called red stars, in The Journal of the LAS, Febbraio 1885

Cambiamenti cromatici in V Hydrae – Dobson 18″ – x285 – fuori fuoco

In effetti ci vollero un po’ di anni ma anche Franks se ne convinse! Nel 1924 infatti, quando pubblicò un suo elenco di 205 stelle rosse, selezionate tra quelle più scarlatte degli altri cataloghi esistenti, affermò:

“nessuna stella di una tinta rosso puro fu mai trovata; anche tra quelle più rosse una mistura di arancio può essere sempre rilevata” .

W. S. F., Observed Colours of 205 Red Stars, in Monthly RAS LXXXV

… e poi degli astri visibili ad occhio nudo!

Accanto a questi astri deboli si era recentemente aggiunto il lavoro di Franks, col quale il cielo stellato sembrava oramai costellato da astri dalle infinite sfumature scintillanti e mutevoli. E così alla LAS l’attenzione si allargò anche alle sfumature delle stelle singole visibili ad occhio nudo!

I primi anni a capo della Coloured Star Section ci fu William Henry St. Quintin Gage (1858 – 1939), un aristocratico,che già da qualche tempo aveva cominciato a catalogare i colori delle stelle più luminose delle maggiori costellazioni attraverso un rifrattore da 4 1/4 pollici, provando a confinare i colori percepiti all’interno delle sole sfumature di giallo, arancio e rosso, perché era giustamente convinto che

“se esiste una legge nella distribuzione del colore, sfuggirebbe sicuramente al rilevamento se si usasse una molteplicità di termini”.

W. H. Q. Gage, Star Colours, in The Journal of the LAS, Gennaio 1885

Egli affermò che ogni costellazione mostrerebbe la tendenza ad avere un certo colore predominante, che si tradurrebbe nell’aver trovato, all’interno di un piccolo limite di errore, una tendenza per le stelle vicine ad essere in accordo nel colore:

“certamente una stella può essere giallo chiaro e l’altra scuro, ma sicuramente questo è sufficiente a provare la posizione”.

W. H. Q. Gage, Star Colours, in The Journal of the LAS, Ottobre 1884

Un lavoro che continuerà anche negli anni seguenti quando, trasferendosi in India non guidava più la Coloured Star Section, ma che soprattutto riuscì a stuzzicare lo stesso Franks!

Un secondo Catalogo di Colori Stellari

Colpito infatti dal progetto portato avanti da Mr St Q. Gage, che gli riporta alla mente il suo sistematico lavoro di qualche anno prima e per il quale nella maggior parte dei casi la stima del colore era basata solamente su una singola osservazione, comunica alla LAS che intende

“formare un nuovo catalogo sui colori stellari […] Se potessi assicurarmi la cooperazione di Mr Gale, i risultati possederebbero maggior valore che se l’intraprendessi da solo […] Proporrei che l’oggetto fosse osservato simultaneamente e con non meno di due osservazioni”.

W. S. F., On star Colours, in The Journal of LAS, Marzo 1885

Catalogo che concluse il 10 marzo del 1886 e che conteneva la descrizione del colore di 1730 astri fino alla magn. +6.5 posti fino alla declinazione 20° Sud, svolta questa volta con due riflettori da 11 e 5 pollici, dal 31 ottobre 1884 al 10 marzo 1886. 72 erano gli astri non presenti nel primo catalogo ed il numero totale delle stelle diventavano 1893 se si considerano anche le compagne delle doppie.

Confrontando i risultati dei suoi due cataloghi trovava che

“in generale […] le vecchie e le nuove osservazioni sono abbastanza concordi, ed all’interno del solito limite di errore.”

Si accorse che nell’11 pollici i colori di molte stelle apparivano decisamente più pallidi rispetto a come apparivano nel 5 pollici, per cui confermò quanto aveva già detto in riferimento alle stelle rosse:

“in ogni osservazione futura l’apertura del telescopio deve essere considerata come un fattore modificante il risultato finale”.

percentuale media delle stelle bianche, gialle e ranciate dei due cataloghi

Ma le deduzioni più affascinanti riguardavano la distribuzione dei colori nel cielo, una questione che

“finora ha ricevuto una scarsa attenzione da parte degli astronomi nonostante l’interessante natura della ricerca possa fornire importanti prove riguardo alla costituzione e alla struttura dell’universo stellare”.

Da una visione d’insieme delle sue osservazioni, poté infatti affermare che

“quelle costellazioni che hanno molte stelle luminose, di regola sono notevoli per la loro alta percentuale di “bianco”; mentre in quelle in cui ci sono molti astri deboli e quelle luminose sono relativamente poche, le tinte “gialle” ed “aranciate” sono più abbondantemente trovate”.

Ed andando più a fondo, continuava dicendo che:

“le stelle di colore giallo e arancio appaiono generalmente più abbondanti nelle larghe costellazioni sparpagliate, come Balena, Pesci, Idra, Leone, Vergine, Boote, Dragone, Aquila ecc; mentre gli asterismi compatti si distinguono per il loro numero di stelle bianche.”

Concentrazione di astri gialli nella Balena

Ma oltre questo,

“al momento non sembra possibile indicare alcuna legge generale che governi la distribuzione dei colori stellari, tuttavia è molto auspicabile che nel futuro si faccia qualche sforzo con un mezzo migliore di quello della mera stima delle tinte stellari ad occhio nudo”.

Linee generali che egli sintetizzò nella

“mappa che accompagna il catalogo per dare una delineazione grafica sulla maniera nella quale le stelle bianche, gialle e ranciate, sono distribuite nell’emisfero Nord [… e che ] include circa 1400 stelle”:

W. S. F. Introduction to a Catalogue of the Colours of 1730 Stars, in Monthly RAS XLVI.

…e una vera NOMENCLATURA per i colori stellari

Franks tuttavia rimaneva decisamente insoddisfatto della nomemnclatura che poteva utlizzare per descrivere i colori degli astri:

“La nomenclatura dei colori delle stelle è attualmente in uno stato molto insoddisfacente […] La moda popolare usata finora di nominare le tinte delle stelle secondo frutti, fiori, pietre preziose ecc. è vaga e arbitraria ed anche discutibile considerando la frequente diversità in tinte dell’oggetto a cui fa riferimento”.

W. S. F., A proposed Nomenclature for Star Colours, in Monthly RAS XLVII

E così nel 1887 propose un diagramma che permettesse di descrivere il colore osservato negli astri in modo più oggettivo:

Credit Royal Astronomical Society

Nel diagramma il colore BIANCO è posto al centro, è considerato la comune origine dei sei colori principali dello spettro solare e sono rifiutate tutte le modificazioni di bianco che non rientrano in questi 6 colori.

Di essi sono espressi 4 gradi di profondità – oltre allo zero rappresentato dal bianco -, che vanno dalle sfumature biancastre a quelle più decisamente profonde, passando per quelle pallide e poi per quelle normali. Dalla combinazione di due primari adiacenti vengono fuori i colori secondari, arrivando così ad un totale di 49 differenti sfumature!

Simboli e rispettivi termini della nomenclatura di Franks, pubblicata su Astronomy for Amateurs

Da questo momento in poi sarà sempre questa nomenclatura ad essere da lui proposta ed utilizzata, così da fornire

“una prova pratica della sua superiorità sopra il vecchio piano di nomi arbitrari e vaghe descrizioni”.

W. S. F., Proposed Nomenclature for Star-colours, in The Observatory, luglio 1887

Franks alla guida della Coloured Star Section della LAS

Dopo una fase di transizione che lo vede ancora alla guida della Sezione dei pianeti eccolo nel 1885 mettere mano al timone della Sezione dei colori stellari.

In quegli anni si stava diffondendo la fotografia astronomica, ed anche se potrebbe sembrare strano, accertarsi del reale colore delle stelle era in realtà ancora più necessario: si riscontrava infatti un alta discrepanza tra le magnitudini stellari derivate dalle foto e quelle derivate dalle osservazioni visuali:

“prendendo il bianco come unità, di tre stelle luminose allo stesso modo e rispettivamente di colore rosso, bianco e blu, su una fotografia la rossa verrà due magnitudini e mezzo meno luminosa, e la blu una magnitudine e mezzo più grande di quella bianca”.

W. S. F., Star Colours, in Astronomy for Amateurs, 1888.

Ecco in che modo faceva “propaganda”:

“La Coloured Star Section ha per obiettivi l’osservazione dei colori delle stelle, una branca dell’astronomia interessante ma anche un po’ trascurata. [… C’è] un sacco di lavoro per quelli che sanno distinguere le delicate sfumature di colore che si possono trovare nel firmamento stellato”.

W. S. F., The Division of Astronomical Work, in The Journal of the LAS, Novembre 1886.

Risalgono a questi anni alcune delle sue più belle affermazioni che descrivono poeticamente la bellezza dei colori degli astri:

“queste osservazioni […] possiamo considerarle come una parte di quell’elemento poetico dell’Astronomia senza un po’ del quale […] dovremmo provare poco piacere nel perseguire una qualsiasi scienza. La mera utilità, quando è priva di bellezza, è di per sé una specie di bruttezza formale […]. Si può ragionevolmente dubitare che, dopo tutto, il valore dello studio scientifico consista tanto nel mero aumento della nostra conoscenza della Natura, quanto [ in …] un apprezzamento più raffinato di ciò che è glorioso e bello negli oggetti che ci circondano. Per il dilettante in Astronomia, ad esempio, cosa può essere più piacevole e interessante della contemplazione di quelle varie tonalità di cui la volta stellata è così abbondantemente adornata? Pensate alle innumerevoli schiere di soli colorati; e al significato nascosto della loro diversità di tinte, il cui segreto è, per ora, dispiegato solamente in modo imperfetto grazie ai meravigliosi poteri dello spettroscopio”.

W. S. F., Colours of Stars, in The Journal of the LAS, Gennaio 1887

Dal dicembre 1886, mentre nella Sezione era in revisione il catalogo delle stelle rosse di Birmingham, molti soci della LAS espressero la necessità di costituire all’interno della Sezione, un secondo gruppo di lavoro per uno studio su colori più approfondito. E cosi dopo essere stati formati da Franks, i 14 membri che vi aderirono cominciarono una sistematica survey del colore di circa 750 stelle più luminose del cielo, facendo osservazioni simultanee della stessa stella e considerando “colore finale” di ognuna il risultato MEDIO delle indipendenti stime collezionate.

Tutto ciò non solo riusciva ad incarnare nel modo migliore i pensieri della LAS il cui

“principio è essenzialmente cooperativo, in quanto dipende dal cordiale sostegno dei suoi membri per il successo, […] L’unione fa la forza, e dove i tentativi del singolo falliscono, gli sforzi combinati possono spesso avere successo”,

W. S. F., The Division of Astronomical Work, in The Journal of the LAS, Novembre 1886.

ma portava ad un risultato finale considerato realmente più oggettivo della stima del singolo.

I membri del secondo gruppo della Coloured Star Section – LAS che hanno osservato e descritto le 330 stelle

In soli sei mesi di lavoro il secondo gruppo della Coloured Star Section, guidato da Franks, riuscì a descrivere il colore MEDIO di 331 stelle sparse tra le costellazioni dell’Auriga, Gemelli, Cancro, Lince, Leone Minore, Cani da Caccia, Chioma di Berenice, Boote, Corona Boreale, Ercole, Volpetta, Lira, Cigno, Orione, Cane Minore, Leone, Vergine, Serpente, Freccia, Lepre, Cane Maggiore, Idra e Scorpione.

Alla fine dei quali, pur non avendo ancora raggiunto l’obiettivo delle 750 stelle, Franks dovrà lasciare l’incarico. Era il gennaio del 1888:

“a malincuore sono al momento obbligato a rinunciare all’incarico della Coloured Star Section, ma confido che il lavoro così iniziato non possa scadere per la mancanza della necessaria supervisione. I membri hanno mostrato molto interesse in materia e si sono dimostrati capaci di realizzare risultati davvero utili. Posso solo sperare che il lavoro di direzione di questa Sezione della LAS sarà per il mio successore fonte di interesse e di piacere come lo è stato per me”.

W. S. Franks, Report from the Coloured Star Section, in The Journal of the LAS, Gennaio 1888.

Non mi è chiaro quali siano le motivazioni. Ma sappiamo che il marzo del 1888 egli sposerà Charlotte Simpkin, sarà pubblicato Astronomy for Amataurs, il libro di John A. W. Oliver, il cui IX capitolo dedicato ai colori stellari è finemente curato e firmato da Franks, ed infine sarà pubblicato il suo terzo catalogo sul colore di 758 stelle, solo quelle designate da Bayer, descritte questa volta secondo la nomenclatura da lui realizzata ed attraverso una media di almeno tre osservazioni per stella.

Quando poi nel 1890 nascerà la British Astronomical Association sarà egli stesso il primo a guidare la Coloured Star Section dell’associazione, questa volta portando a termina l’obiettivo di descrivere il colore MEDIO di tutte le stelle della volta celeste entro la quinta magnitudine!

TO BE CONTINUED!

Cieli colorati!!!

Si ringraziano

la Royal Astronomical Society per le immagini tratte dal catalogo di Franks;

Richard Pearson FRAS, Jeremy Shears e James Dawson della British Astronomical Association per le immagini di Franks.

Fonti

  • The Journal of the LAS Vol. I – VI
  • English Mechanic, Vol. XXXVIII – XLVIII
  • Monthly RAS Vol. XXXVIII, XLVI, XLVII e LXXXV
  • The Observatory, luglio 1887.

Lascia un commento

Il tuo indirizzo email non sarà pubblicato. I campi obbligatori sono contrassegnati *