Bầu trời hiện được chia thành 88 chòm sao với biên giới chính thức do Hiệp hội Thiên văn Quốc tế (IAU) thông qua; bản ranh giới do nhà thiên văn người Bỉ Eugène Delporte vẽ được công bố năm 1930. Biên giới chạy theo các đường kinh tuyến và vĩ tuyến của bầu trời ứng với năm 1875, nên trông như những bậc thang vuông vức chứ không uốn theo hình con vật.
Câu chuyện nghe khô khan nhưng lại là gốc của một tranh luận quen thuộc: vì sao đường hoàng đạo cắt qua 13 chòm, có Xà Phu, trong khi chiêm tinh có 12 cung. Bài này kể lại ranh giới ấy ra đời thế nào, vẽ theo nguyên tắc gì, và vì sao nó không liên quan tới cách chiêm tinh chia cung.
Trước năm 1930: mỗi bản đồ sao một kiểu biên
Trong hàng nghìn năm, chòm sao là những hình vẽ nối các ngôi sao sáng, không có biên giới rõ ràng. Danh mục của Ptolemy thế kỷ thứ hai ghi 48 chòm, phần lớn còn được dùng tới nay. Các ngôi sao mờ nằm giữa hai hình thường không thuộc về chòm nào, hoặc mỗi tác giả xếp một kiểu.
Từ thế kỷ 16 tới thế kỷ 18, các nhà làm bản đồ sao châu Âu thêm nhiều chòm mới, nhất là ở bầu trời phương nam mà người Hy Lạp không nhìn thấy. Nhà thiên văn Pháp Nicolas Louis de Lacaille, sau chuyến quan sát ở mũi Hảo Vọng giữa thế kỷ 18, đặt tên cho hơn chục chòm phương nam và chia con tàu khổng lồ Argo thành các phần nhỏ hơn. Một số tác giả khác lại đặt những chòm mang tên vua chúa, nhạc cụ, dụng cụ khoa học; nhiều chòm trong số đó về sau bị bỏ.
Kết quả là tới cuối thế kỷ 19, các atlas sao không thống nhất. Cùng một ngôi sao mờ, atlas Đức xếp vào chòm này, atlas Anh xếp vào chòm khác. Với người nghiên cứu sao biến quang, chuyện này rất phiền, vì tên của một sao biến quang gắn với chòm chứa nó. Một sao mới bùng sáng cũng cần được báo "ở chòm nào" mà mọi đài quan sát hiểu giống nhau.
Nhu cầu thống nhất vì vậy xuất phát từ công việc đo đạc hằng ngày, không phải từ tranh luận về chiêm tinh. Cũng cần nói rõ: những người vẽ biên giới không nhằm sửa hay bác bỏ hệ cung hoàng đạo. Với họ, mười hai cung là chuyện của lịch sử văn hoá, còn việc cần làm là có một tấm bản đồ bầu trời mà mọi đài quan sát đọc giống nhau, từ Paris tới Cape Town, từ Tokyo tới Washington.
IAU và quyết định chia trời thành 88 vùng
Năm 1919, Hiệp hội Thiên văn Quốc tế ra đời. Đây là tổ chức chung của giới thiên văn chuyên nghiệp, và việc thống nhất danh mục chòm sao nằm trong số những đầu việc đầu tiên.
Năm 1922, danh sách 88 chòm được chốt. Đại hội đồng IAU họp ở Rome thông qua danh sách 88 chòm sao cùng bộ chữ viết tắt ba ký tự, như Leo cho Sư Tử, Oph cho Xà Phu. Danh sách giữ gần hết 48 chòm của Ptolemy, thêm các chòm phương nam và bỏ những chòm không còn được dùng rộng rãi.
Eugène Delporte được giao vẽ biên giới. Nhà thiên văn người Bỉ này làm việc theo cách đã được Benjamin Gould áp dụng trước đó cho bầu trời phương nam: vẽ biên bằng những đoạn thẳng chạy dọc theo đường kinh tuyến và vĩ tuyến của bầu trời, tức xích kinh và xích vĩ.
Năm 1928 phương án được thông qua, năm 1930 được in. Bản ranh giới được Đại hội đồng IAU chấp thuận, rồi in thành sách mô tả biên giới kèm tập bản đồ năm 1930. Kể từ đó, mọi điểm trên trời thuộc về đúng một trong 88 chòm.
Ranh giới không được sửa lại từ đó. Một lý do hay được nêu là sự ổn định: tên sao biến quang, danh mục sao, các bài báo khoa học suốt gần một thế kỷ đều dựa trên biên giới này. Sửa biên là kéo theo đổi tên hàng loạt mà không đem lại lợi ích nào cho việc đo đạc.
Vẽ theo lưới nào: xích kinh, xích vĩ của năm 1875
Xích kinh và xích vĩ là hệ toạ độ quen thuộc nhất của thiên văn, tương tự kinh độ và vĩ độ trên Trái Đất nhưng chiếu lên bầu trời. Delporte vẽ biên bằng những đoạn thẳng đi theo đúng hai loại đường này, nên mỗi chòm trông như một khối ghép từ các ô chữ nhật cong.
Có một chi tiết hay bị bỏ qua: lưới toạ độ trên bầu trời không đứng yên. Do tiến động của trục Trái Đất, xích đạo trời và điểm xuân phân trôi chậm, khiến toạ độ của mọi ngôi sao thay đổi dần qua từng năm. Vì vậy một lưới toạ độ phải gắn với một mốc thời gian, gọi là kỷ nguyên. Biên giới chòm sao được vẽ theo lưới của năm 1875, theo cách làm của Gould trước đó.
Biên giới thì gắn chặt vào nền sao, không trôi theo lưới. Hơn 150 năm đã qua, lưới toạ độ hiện tại đã xoay đi một chút so với lưới 1875. Trên các bản đồ sao vẽ theo toạ độ hiện nay, nhiều đoạn biên vốn thẳng theo kinh tuyến giờ hơi nghiêng, và càng về sau sẽ càng nghiêng thêm.
Đường hoàng đạo lại nghiêng khoảng 23,44 độ so với xích đạo trời. Khi một đường nghiêng cắt qua một hệ biên hình bậc thang, nó có thể đi qua một góc rất nhỏ của chòm này và một đoạn rất dài của chòm kia. Đó là lý do đoạn hoàng đạo của Bọ Cạp chỉ khoảng 6,6 độ còn của Xử Nữ khoảng 44 độ.
Hệ quả: đường hoàng đạo đi qua 13 chòm, có Xà Phu
Chòm Xà Phu đã có trong danh mục của Ptolemy, là hình một người cầm con rắn, đôi chân đặt xuống vùng trời ngay phía bắc Bọ Cạp. Trong các hình vẽ cổ, đường đi của Mặt Trời vốn đã lướt qua chân hình người này. Khi Delporte vẽ biên giới theo các đường kinh tuyến và vĩ tuyến, khoảng trời đó được giao cho Xà Phu chứ không cho Bọ Cạp, và đoạn hoàng đạo khoảng 18–19 độ chính thức thuộc về Xà Phu.
Nói cách khác, con số 13 là kết quả của một quyết định vẽ bản đồ năm 1930, dựa trên hình vẽ cổ. Nếu biên giới được vẽ khác, chẳng hạn uốn theo đường cong để cả chân người cầm rắn nằm trong Bọ Cạp, đường hoàng đạo có thể chỉ cắt 12 chòm. Không có nghĩa biên giới hiện tại sai; nó chỉ là một quy ước đo đạc hợp lý cho thiên văn.
Chi tiết này giúp nhìn các tin "phát hiện cung thứ 13" cho đúng tầm: chuyện đường hoàng đạo đi qua Xà Phu không phải phát hiện mới, mà là hệ quả của bản đồ đã có gần một thế kỷ. Với chiêm tinh nhiệt đới, vốn chia cung theo đoạn 30 độ từ điểm xuân phân, biên giới chòm sao không đóng vai trò gì.
Ranh giới chòm sao được dùng vào việc gì hôm nay
Đặt tên sao biến quang. Các sao biến quang được đặt tên theo chữ cái kèm tên chòm chứa nó, ví dụ R Leonis là một sao biến quang chu kỳ dài trong Sư Tử. Nếu biên giới không cố định, cùng một ngôi sao có thể mang hai tên ở hai danh mục, và đó chính là rắc rối mà người làm nghề cuối thế kỷ 19 gặp phải.
Báo tin thiên thể mới. Khi một sao mới bùng sáng hoặc một sao chổi được phát hiện, bản tin đầu tiên thường nêu nó ở chòm nào, kèm toạ độ chính xác. Tên chòm giúp người đọc hình dung ngay vùng trời và mùa có thể quan sát.
Đặt tên mưa sao băng. Các trận mưa sao băng mang tên chòm chứa điểm toả, tức điểm mà các vệt sao băng như cùng phát ra. Mưa sao băng Anh Tiên mang tên chòm Perseus, Song Tử mang tên chòm Gemini, Sư Tử mang tên chòm Leo. Biên giới chính thức quyết định điểm toả thuộc chòm nào.
Dạy và học bầu trời. Chia trời thành vùng giúp người học nhớ vị trí theo mùa như học địa lý theo tỉnh. Nhiều lớp thiên văn phổ thông bắt đầu bằng việc nhận ra vài chòm sáng rồi mở rộng sang các vùng bên cạnh.
Chòm sao, mảng sao và tên gọi trong đời thường
Ranh giới chính thức cũng giúp tách bạch vài khái niệm người đọc hay trộn lẫn:
- Chòm sao là một trong 88 vùng trời có biên giới chính thức. Mỗi ngôi sao, mỗi thiên hà xa xôi đều nằm trong đúng một chòm.
- Mảng sao là một hình dễ nhận ra do vài ngôi sao sáng tạo thành, có thể nằm gọn trong một chòm hoặc trải qua nhiều chòm. Hình cái gáo mà người Việt gọi là sao Bắc Đẩu chỉ là một phần của chòm Đại Hùng; hình ấm trà quen thuộc là một mảng sao trong chòm Nhân Mã.
- Tên Latinh và tên Việt không phải lúc nào cũng tương ứng một đối một. Nhiều tên Hán Việt như Thiên Yết cho Bọ Cạp, Thất Nữ cho Xử Nữ đi qua cách gọi trong tiếng Trung rồi mới vào sách vở tiếng Việt, nên một chòm có thể có hai, ba tên cùng lưu hành.
- Cung hoàng đạo không phải chòm sao, cũng không phải mảng sao, mà là một đoạn 30 độ trên vòng hoàng đạo. Tên cung mượn từ chòm sao cổ, nhưng biên giới cung không phụ thuộc biên giới chòm.
- Chòm sao trong thiên văn cổ phương Đông, như hai mươi tám tú, là một hệ khác hẳn, chia trời theo cách riêng, không trùng với 88 chòm của IAU.
Khi đọc một bài viết nói "hành tinh X đi vào chòm Y", hãy xem bài đang dùng ranh giới IAU hay nói theo cung. Hai cách nói cho ra ngày tháng lệch nhau gần một tháng.
Câu hỏi thường gặp
Ai vẽ ranh giới các chòm sao hiện nay?
Nhà thiên văn người Bỉ Eugène Delporte vẽ theo đề nghị của Hiệp hội Thiên văn Quốc tế. Phương án được thông qua năm 1928 và in thành sách kèm bản đồ năm 1930, đến nay vẫn là chuẩn chính thức.
Vì sao có đúng 88 chòm sao?
Con số 88 là kết quả chọn lọc năm 1922: giữ hầu hết các chòm cổ của Ptolemy, thêm các chòm phương nam đặt tên từ thế kỷ 16 tới 18, và bỏ những chòm không còn được dùng rộng rãi. Đó là quy ước, không phải con số tự nhiên.
Ranh giới chòm sao có thay đổi theo thời gian không?
Biên giới gắn cố định vào nền sao và không được sửa từ năm 1930. Thứ thay đổi là lưới toạ độ hiện tại do tiến động, nên trên bản đồ sao mới các đường biên trông hơi nghiêng so với lưới.
Có phải IAU đã thêm chòm Xà Phu vào hoàng đạo?
Không. Xà Phu là chòm cổ có từ thời Ptolemy, và đường đi của Mặt Trời vốn lướt qua chân hình người cầm rắn. Ranh giới năm 1930 chỉ chính thức hoá việc một đoạn hoàng đạo thuộc vùng trời của Xà Phu.
Ranh giới IAU có ảnh hưởng tới cung hoàng đạo trong chiêm tinh không?
Với chiêm tinh nhiệt đới thì không, vì cung được tính theo đoạn 30 độ kể từ điểm xuân phân. Chiêm tinh theo hệ sao cũng chia đều 30 độ. Chỉ một số ít người đề xuất dùng thẳng biên chòm sao, và đó không phải dòng chính.