W zewnętrznych obszarach Układu Słonecznego, poza orbitą Neptuna, leży region przesiąknięty przez obiekty niebieskie i mniejsze planety. Region ten znany jest jako „Pas Kuipera” i został nazwany na cześć astronoma XX wieku, który spekulował na temat istnienia takiego dysku na wiele lat przed jego zaobserwowaniem. Twierdził, że dysk ten był źródłem wielu komet Układów Słonecznych, a poza Neptunem nie było dużych planet.
Gerard Kuiper jest również uważany przez wielu za „ojca nauki planetarnej”. W latach 60. i 70. odegrał kluczową rolę w rozwoju astronomii w powietrzu w podczerwieni, technologii, która doprowadziła do wielu kluczowych odkryć, które byłyby niemożliwe przy użyciu naziemnych obserwatoriów. Jednocześnie pomógł w katalogowaniu planetoid, zbadał Księżyc, Marsa i zewnętrzny Układ Słoneczny oraz odkrył nowe księżyce.
Wczesne życie:
Gerard Kuiper z domu Gerrit Kuiper urodził się 7 grudnia 1905 r. We wsi Harenkarspel w północnej Holandii. Jako dziecko miał wyjątkowo ostry wzrok i widział gołym okiem jasności 7,5 jasności (które są około cztery razy słabsze niż większość gwiazd widocznych gołym okiem). Jego bystry wzrok pobudził jego zainteresowanie astronomią, co było widoczne od najmłodszych lat.
Edukacja:
W 1924 roku Kuiper rozpoczął studia na uniwersytecie w Leiden, gdzie studiował także sławny holenderski astronom z XVII wieku Christiaan Huygens. W tym czasie bardzo duża liczba astronomów zgromadziła się na uniwersytecie, a Kuiper zaprzyjaźnił się z wieloma z nich. Wśród jego nauczycieli byli między innymi holenderski astronom Jan Oort (od którego pochodzi chmura Oorta) i Paul Ehrenfest, austriacko-holenderski fizyk, który opracował teorię przemiany fazowej mechaniki kwantowej.
W 1927 roku otrzymał tytuł licencjata. w astronomii i poszedł prosto na studia podyplomowe. W 1933 roku ukończył pracę doktorską na temat gwiazd podwójnych, a następnie wyjechał do Kalifornii, aby zostać członkiem Lick Observatory. W 1935 roku wyjechał do pracy w Harvard College Observatory, gdzie poznał swoją przyszłą żonę Sarah Parker Fuller. Oboje pobrali się 20 czerwca 1936 r.
Osiągnięcia w astronomii:
W 1937 r. Kuiper objął stanowisko w Yerkes Observatory na University of Chicago i został obywatelem amerykańskim. W ciągu kilku następnych dziesięcioleci brał udział w wielu badaniach astronomicznych i dokonał wielu odkryć, które posunęły naprzód dziedzinę nauki planetarnej. Pierwszy miał miejsce w latach 1944–1947, podczas obserwacji Marsa i zewnętrznego Układu Słonecznego.
Za pomocą teleskopów naziemnych Kuiper potwierdził istnienie atmosfery bogatej w metan nad Tytanem (największym księżycem Saturna). W 1947 roku zastosował podobne metody, aby odkryć, że dwutlenek węgla był głównym składnikiem atmosfery Marsa. W tym samym roku przewidział, że pierścienie Saturna składają się głównie z cząstek lodu, i odkrył Mirandę, piąty księżyc Urana.
W 1949 r. Kuiper zainicjował badanie asteroid Yerkesa-McDonalda, fotometryczne badanie asteroid przeprowadzone przez University of Chicago i University of Texas w Austin, które trwało od 1950 do 1952 roku. W tym czasie badanie było ograniczone do asteroid 16 wielkości , ale także utorował drogę do badania Palomar-Leiden, które również zainicjował Kuiper w 1961 r.
Ten wspólny wysiłek obejmował Laboratorium Księżycowe i Planetarne (LPL) w Arizonie, Obserwatorium Palomar w San Diego i Obserwatorium Leiden w Holandii (Alma Mater Kuipera). W ankiecie wykorzystano płyty fotograficzne wykonane przez LPL 48-calowym aparatem Schmidta w Obserwatorium Palomar.
Po odkryciu mniejszych planet (i planetoid o wielkościach większych niż 20), ich elementy orbitalne zostały obliczone w Obserwatorium Cincinnati, a wszystkie inne aspekty programu - w tym analiza zdjęć - przeprowadzone w Obserwatorium w Leiden. Badanie to doprowadziło do odkrycia dużej liczby asteroid, przy czym na płytkę odkryto około 200–400 asteroid, a łącznie użyto 130 płyt.
W 1956 r. Kuiper udowodnił, że polarne pokrywy lodowe Marsa nie składają się z dwutlenku węgla, jak wcześniej sądzono, a zamiast tego składają się z lodu wodnego. W latach sześćdziesiątych Kuiper pomógł również zidentyfikować miejsca lądowania na Księżycu dla programu Apollo, a nawet przewidział, jak będzie wyglądać powierzchnia Księżyca. Jego twierdzenia, że powierzchnia Księżyca byłaby „jak chrupiący śnieg”, zostały potwierdzone w 1969 r. Przez astronautę Neila Armstronga.
Kuiper wniósł swój znaczący wkład w rozwój astronomii lotniczej w podczerwieni. W 1967 roku czterosilnikowy samolot odrzutowy Convair 990 NASA stał się dostępny z wbudowanym teleskopem, który był używany do prowadzenia badań w podczerwieni na wysokości 12 192 metrów (40 000 stóp). Kuiper intensywnie go wykorzystywał do wykonywania spektroskopowych badań Słońca, gwiazd i planet Słońca.
Kuiper spędził większość swojej kariery na uniwersytecie w Chicago, ale przeprowadził się do Tucson w Arizonie w 1960 roku, aby założyć laboratorium księżycowe i planetarne na uniwersytecie w Arizonie. Dla swoich kolegów Gerard był znany z bycia wymagającym szefem, którego rutyna obejmowała ciężką pracę i długie godziny. Dale Cruikshank, inny naukowiec, który pracował w LPL pod kierunkiem Kuipera, twierdził, że:
„Sam bardzo ciężko pracował i wymagał od wszystkich tego samego poświęcenia, poświęcenia i powagi. Jeśli tego nie dali lub nie wystąpili, wpadli mu w oko. Dotyczyło to studentów. Dotyczyło to również wykładowców, współpracowników technicznych i inżynierów - wszystkich wokół niego. Ale jednocześnie miał humorystyczną stronę, ciepłą stronę, osobistą stronę, która pod pewnymi względami była atrakcyjna. ”
Ale choć trudny do współpracy, Kuiper był również znany z ciepłej strony i poczucia humoru. Szczycił się także wiedzą i otaczaniem się ludźmi, którzy wiedzieli rzeczy, których nie wiedział. Kuiper był dyrektorem laboratorium do swojej śmierci w 1973 roku.
Pas Kuipera:
Spekulowano o możliwym istnieniu trans-Neptunian populacji obiektów wkrótce po odkryciu Plutona w 1930 r. Jednym z pierwszych był astronom Armin O. Leuschner, który w 1930 r. Zasugerował, że Pluton „może być jednym z wielu okresowe obiekty planetarne jeszcze nie odkryte. ”
W 1943 r. W Journal of British Astronomical AssociationKenneth Edgeworth wyjaśnił dalej na ten temat, twierdząc, że materiał w pierwotnej mgławicy słonecznej poza Neptunem był zbyt szeroko rozłożony, aby mógł się skondensować w planety, a więc raczej skondensowany w niezliczoną liczbę mniejszych ciał.
W 1951 r. W artykule dla czasopisma AstrofizykaGerard Kuiper spekulował, w jaki sposób podobny dysk mógł powstać na początku ewolucji Układu Słonecznego. Twierdził, że czasami jeden z obiektów z tego dysku wędruje do wewnętrznego Układu Słonecznego i staje się kometą, wyjaśniając w ten sposób pochodzenie komet, a także wyjaśniając, dlaczego poza Neptunem nie ma dużych planet.
Jednak upłynie wiele dziesięcioleci, zanim zostanie udowodnione istnienie tego dysku i nadana mu nazwa. Pierwszy krok nastąpił w 1980 r., Kiedy urugwajski astronom Julio Fernández przedłożył artykuł do miesięcznych zawiadomień Królewskiego Towarzystwa Astronomicznego, w którym spekulował, że pas kometowy o długości między 35 a 50 AU będzie wymagany do uwzględnienia obserwowanej liczby komet . To był ten artykuł, z którego później czerpali astronomowie, kiedy nadszedł czas, aby nazwać pas.
W 1987 r. Astronom David Jewitt z MIT i doktorantka Jane Luu zaczęli używać teleskopów w Obserwatorium Narodowym Kitt Peak w Arizonie i Międzyamerykańskim Obserwatorium Cerro Tololo w Chile do przeszukiwania zewnętrznego Układu Słonecznego. Po pięciu latach poszukiwań, 30 sierpnia 1992 r. Jewitt i Luu ogłosili „Odkrycie kandydującego obiektu pasa Kuipera” (15760) 1992 QB1. Sześć miesięcy później odkryli drugi obiekt w regionie (181708) 1993 FW i wiele innych.
Podobnie w 1988 r. Kanadyjski zespół astronomów (zespół Martina Duncana, Toma Quinna i Scotta Tremaine'a) rozpoczął symulacje komputerowe, które wykazały, że chmura Oorta nie mogła uwzględnić wszystkich komet krótkoterminowych. Dzięki „pasowi”, jak opisał to Fernández, do sformułowań symulacje pasowały do obserwacji.
W artykule z 1988 roku Tremaine i jego koledzy określali hipotetyczny region poza Neptunem jako „Pas Kuipera”, najwyraźniej ze względu na to, że Fernández użył słów „Kuiper” i „pas kometowy” w zdaniu otwierającym jego artykuł. Chociaż pozostaje to oficjalną nazwą, astronomowie czasami używają alternatywnej nazwy „Pas Edgewortha-Kuipera”, aby przypisać Edgeworthowi jego wcześniejszą pracę teoretyczną.
Śmierć i dziedzictwo:
Gerard Kuiper zmarł w 1973 r. Podczas wakacji z żoną w Meksyku, gdzie doznał śmiertelnego zawału serca. Z powodu wielu osiągnięć i długiej historii pracy w dziedzinie astronomii przez lata otrzymał wiele wyróżnień. Należą do nich nazywanie Pasa Kuipera na jego cześć, a także nadawanie mu imienia obiektu pasa asteroidów 2520 P – L (alias. 1776 Kuiper).
Na jego cześć nazwano również trzy kratery - krater Kuipera na Księżycu, krater Kuipera na Marsie i krater Kuipera na Merkurym. Ze względu na swoją pracę w astronomii lotniczej nazwane zostało jego imieniem wycofane z eksploatacji NASA Kuiper Airborne Observatory (KAO) - wysoce zmodyfikowany Lockheed C-141A Starlifter, który nosił teleskop 91,5 cm (36 cali).
Nagroda Kuipera jest również nazywana jego imieniem i jest najbardziej wyróżniającą się nagrodą przyznawaną przez Wydział Nauk Planetarnych Amerykańskiego Towarzystwa Astronomicznego. Nagroda przyznawana jest corocznie naukowcom, których osiągnięcia w ciągu całego życia przyczyniły się do lepszego zrozumienia nauk planetarnych.
Laureatami tej nagrody są Carl Sagan, James Van Allen (odkryj Pas Promieniowy Van Allena wokół Ziemi) oraz Eugene Shoemaker (który wspólnie odkrył kometę Shoemaker – Levy 9 z żoną Carolyn S. Shoemaker i Davidem H. Levy).
Ze względu na jego oddane przywództwo w Lunar and Planetary Laboratory, jeden z trzech budynków tworzących obiekt (budynek Kuiper Space Sciences, pokazany powyżej) został nazwany na jego cześć. I sto lat po urodzeniu Gerarda, NASA Nowe Horyzonty misja była już na dobrej drodze do regionu Pasa Kuipera naszego Układu Słonecznego, w ramach misji badania Plutona i jego księżyca Charona.
Dr Richard Binzel, współbadacz i profesor New Horizons w Massachusetts Institute of Technology (MIT), potwierdził służbę swojego zespołu zmarłemu naukowcowi. „Kuiper był jednym z pierwszych naukowców, którzy skupili się prawie wyłącznie na badaniu właściwości planet” - powiedział. „Jego praca położyła podwaliny pod misje statków kosmicznych z przełomu XX i XXI wieku”.
W ciągu swojego życia Kuiper otrzymał także wiele nagród za uznanie za swoją pracę. W 1947 roku otrzymał nagrodę Julesa Janssena od Francuskiego Towarzystwa Astronomicznego, co jest ich najwyższym zaszczytem. W 1959 roku Amerykańskie Towarzystwo Astronomiczne przyznało mu wykład Henry'ego Norrisa Russella w uznaniu jego wieloletnich badań astronomicznych. W 1971 r. Kuiper otrzymał Złoty Medal Keplera od American Association for Advancement of Science i Franklin Institute.
Idąc naprzód w naszych badaniach Układu Słonecznego, nie możemy zaprzeczyć ogromnemu długowi, jaki jesteśmy winni Gerardowi Kuiperowi. To, co wiemy o Marsie i Tytanie, i ich potencjalnej zamieszkalności, opiera się na pracy Kuipera z astronomią w podczerwieni i spektroskopii. Bez niego misje Apollo mogły się nie wydarzyć, a nasza wiedza o asteroidach i zewnętrznym Układzie Słonecznym zostałaby znacznie zmniejszona.
Można sobie wyobrazić, że kiedy zaczniemy studiować Pas Kuipera bardziej szczegółowo i zaczniemy katalogować wiele, wiele obiektów w środku, wielu będzie nosiło nazwy, które przywodzą na myśl późnego wielkiego Kuipera.
Napisaliśmy wiele artykułów o Gerardzie Kuiperze dla Space Magazine. Oto artykuł o Pasie Kuipera i artykuł o Hipotezie Protoplanet.
Jeśli chcesz uzyskać więcej informacji na temat Gerarda Kuipera, zapoznaj się z artykułem NASA na temat Gerarda Kuipera oraz stroną poświęconą temu laboratorium księżycowemu i planetarnemu.
Nagraliśmy również cały odcinek Astronomy Cast All about Dwarf Planets. Posłuchaj tutaj, odcinek 194: Planety karłowate.
