Khám phá

Galileo Galilei, người phát hiện ra bốn vệ tinh.

Với kết quả từ các cải tiến mà Galileo Galilei đã tạo ra cho kính viễn vọng của ông, khả năng phóng đại đã tăng 20 lần,[5] ông đã có thể nhìn thấy các thiên thể rõ rệt hơn bao giờ hết. Điều này cho phép ông quan sát vào tháng 12 năm 1609 hoặc tháng 1 năm 1610, các thiên thể được gọi là vệ tinh Galileo.[2][6]

Vào ngày 7 tháng 1 năm 1610, Galileo đã viết một bức thư chứa nội dung lần đầu tiên đề cập các vệ tinh của Sao Mộc. Vào thời điểm đó, ông chỉ nhìn thấy ba trong số chúng và ông tin rằng chúng là những ngôi sao cố định gần Sao Mộc. Ông tiếp tục quan sát các thiên cầu này từ ngày 8 tháng 1 đến ngày 2 tháng 3 năm 1610. Trong những lần quan sát này, ông đã phát hiện ra một thiên thể thứ tư, và quan sát thấy rằng cả bốn không phải là các ngôi sao cố định, mà là quay quanh Sao Mộc.[2]

Khám phá của Galileo đã chứng minh tầm quan trọng của kính viễn vọng như một công cụ cho các nhà thiên văn học, bằng cách chỉ ra rằng có những vật thể trong không gian được phát hiện cho đến lúc đó vẫn không thể nhìn thấy bằng mắt thường. Quan trọng hơn, việc phát hiện các thiên thể quay quanh một thứ khác ngoài Trái đất đã giáng một đòn mạnh vào hệ thống thế giới Thuyết địa tâm, vốn đã được chấp nhận trước đó với quan điểm cho rằng Trái đất nằm ở trung tâm của vũ trụ và tất cả các thiên thể khác đều xoay quanh nó.[7] Sidereus Nuncius (Sứ giả Starry) của Galileo đã công bố các quan sát thiên thể qua kính viễn vọng của ông, không đề cập rõ ràng đến Thuyết nhật tâm của Copernicus, một lý thuyết đặt Mặt trời ở trung tâm của vũ trụ. Tuy nhiên, Galileo đã chấp nhận lý thuyết của Copernicus.[2]

Một nhà sử học thiên văn Trung Quốc là Xi Zezong đã tuyên bố về một "ngôi sao nhỏ màu đỏ" được quan sát gần Sao Mộc vào năm 362 trước Công nguyên bởi nhà thiên văn học Trung Quốc Gan De, có thể đó là Ganymede, trước phát hiện của Galile khoảng hai thiên niên kỷ.[8]

Các quan sát của Simon Marius cũng là hoạt động đáng chú ý khác về quan sát này, ông đã viết báo cáo quan sát các vệ tinh này vào năm 1609. Tuy nhiên, vì ông không công bố những phát hiện này cho đến khi Galileo công bố, quan sát của ông bị xem là không chắc chắn.[9]

Phục vụ cho Medici

Các ngôi sao Medicis trong Sidereus Nuncius (the 'starry messenger'), 1610. Các vệ tinh được vẽ trong các vị trí thay đổi.

Năm 1605, Galileo đã được thuê làm gia sư toán học cho đại công tước Cosimo de' Medici. Năm 1609, Cosimo trở thành Đại công tước Cosimo II của Toscana. Ông đã tìm kiếm sự bảo trợ từ học trò cũ giàu có và gia đình quyền lực của mình, ông đã sử dụng khám phá các vệ tinh của Sao Mộc để có được điều đó.[2] Vào ngày 13 tháng 2 năm 1610, Galileo đã viết thư cho thư ký của Đại công tước:

"Chúa ban cho tôi khả năng, thông qua một dấu hiệu đơn độc nhằm tiết lộ cho Chúa tôi sự tận tâm của tôi và mong muốn tôi có được cái tên vinh quang của anh ấy sống ngang hàng giữa các vì sao, và điều đó tùy thuộc vào tôi, người phát hiện đầu tiên đặt tên cho những hành tinh mới này, tôi ước sẽ bắt chước các nhà hiền triết vĩ đại đã đặt tên những anh hùng xuất sắc nhất trong các thời đại trước đó cho các ngôi sao, để khắc ghi tên chúng bằng tên của Công tước vĩ đại nhất."[2]

Galileo hỏi liệu anh ta nên đặt tên cho các vệ tinh là "Ngôi sao Cosmian", sau Cosimo hay "Những ngôi sao Medician", điều này sẽ tôn vinh cả bốn anh em trong gia tộc Medici. Thư ký trả lời rằng tên sau sẽ là tốt nhất.[2]

Vào ngày 12 tháng 3 năm 1610, Galileo đã viết bức thư cống hiến của mình cho Công tước xứ Toscana, và ngày hôm sau đã gửi một bản sao cho Đại công tước, với hy vọng có được sự tài trợ của Đại công tước càng nhanh càng tốt. Vào ngày 19 tháng 3, ông gửi chiếc kính viễn vọng mà ông đã sử dụng để lần đầu tiên quan sát các vệ tinh của Sao Mộc cho Đại công tước, cùng với một bản sao chính thức của Sidereus Nuncius (The Starry Messenger), theo lời khuyên của thư ký, hoàn thành đặt tên cho bốn vệ tinh là Những ngôi sao Medician.[2] Trong phần giới thiệu cống hiến của mình, Galileo đã viết:

Hiếm khi có những ân sủng bất tử từ tâm hồn ngài, ân sủng đó đã bắt đầu tỏa sáng trên Trái đất sáng hơn những ngôi sao trên thiên đàng, giống như những chiếc lưỡi, chúng sẽ nói thay và tôn vinh lên những đức tính tuyệt vời nhất của ngài suốt mọi thời đại. Vì điều này, mà bốn ngôi sao dành riêng cho tên tuổi lừng lẫy của ngài ... cũng là ... thực hiện hành trình và quỹ đạo của chúng với tốc độ kỳ diệu xung quanh những ngôi sao của Sao Mộc ... giống như những đứa trẻ trong cùng một gia đình ... Đúng như vậy, sự xuất hiện đó như chính người đã làm nên những ngôi sao vậy, với những lý lẽ rõ ràng đã khuyên tôi gọi những hành tinh mới này bằng cái tên lừng lẫy của Hoàng thân trước tất cả mọi người.[2]

Tên gọi

Một Jovilabe:[10] một cỗ máy để xác định quỹ đạo của các vệ tinh của Sao Mộc vào giữa thế kỷ 18.

Galileo ban đầu gọi khám phá của mình là Cosmica Sidera ("ngôi sao của Cosimo"), để vinh danh Cosimo II de' Medici (1590–1621).[11] Theo đề nghị của Cosimo, Galileo đã đổi tên thành Medicea Sidera ("các ngôi sao Medician "), vinh danh cả bốn anh em nhà Medici (Cosimo, Francesco, Carlo và Lorenzo). Phát hiện này đã được công bố trên Sidereus Nuncius ("Starry Messenger"), được xuất bản tại Venice vào tháng 3 năm 1610, chưa đầy hai tháng sau những quan sát đầu tiên.[12]

Các tên khác đưa ra bao gồm:

• I. Principharus (dành cho "hoàng tử" của xứ Toscana), II. Victripharus (sau Vittoria della Rovere), III. Cosmipharus (sau Cosimo de' Medici) và IV. Fernipharus (sau Công tước Ferdinando de' Medici)[13] - bởi Giovanni Battista Hodierna, một học trò của Galileo và là tác giả của Lịch thiên văn đầu tiên (Medicaeorum Ephemerides, 1656);[12]
• Circulatores Jovis, hay Jovis Comites – bởi Johannes Hevelius;[12]
• Gardes, hay Satellites (từ tiếng Latin satelles, satellitis, nghĩa là "kẻ đi theo") – bởi Jacques Ozanam.[12]

Những cái tên cuối cùng đã được Simon Marius đặt, ông là người đã phát hiện ra các vệ tinh một cách độc lập cùng lúc với Galileo: ông đặt tên cho chúng bắt nguồn từ gợi ý của Johannes Kepler đặt theo tên những người yêu thích thần Zeus (tương đương với Sao Mộc của Hy Lạp) là: Io, Europa, Ganymede và Callisto, ghi trong tác phẩm của ông Mundus Jovialis xuất bản vào năm 1614.[14]

Galileo kiên quyết từ chối sử dụng tên của Marius và phát minh ra tên đính kèm số vẫn được sử dụng cho đến ngày nay, song song với tên của vệ tinh mà nó được đặt. Các số được đánh dần từ Sao Mộc ra bên ngoài, lần lượt là I, II, III và IV cho Io, Europa, Ganymede và Callisto. Galileo đã sử dụng hệ thống này trong sổ ghi chép của mình nhưng chưa bao giờ xuất bản chúng. Các tên được đánh số (Sao Mộc x) đã được sử dụng cho đến giữa thế kỷ 20 khi các vệ tinh khác bên trong quỹ đạo Sao Mộc được phát hiện và tên của Marius trở nên được sử dụng rộng rãi.[14]

Xác định kinh độ

• Xem thêm: Lịch sử kinh độ

Galileo đã phát triển một phương pháp xác định kinh độ dựa trên thời gian quay quanh quỹ đạo của các vệ tinh Galileo.[15] Thời gian thiên thực của các vệ tinh có thể được tính toán chính xác sớm và so sánh với các quan sát trên đất liền hoặc trên tàu để xác định thời gian và kinh độ tại địa điểm đó. Vấn đề chính của kỹ thuật là rất khó quan sát các vệ tinh Galileo qua kính viễn vọng trên một con tàu đang di chuyển; một vấn đề mà Galileo đã cố gắng giải quyết và ông đã phát minh ra celatone. Phương pháp này được Cassini và Picard sử dụng để lập lại bản đồ nước Pháp.[16]