Päikesesüsteemi välimistes jõgedes, Neptuuni orbiidist kaugemal, paikneb taevakehade ja väiksemate planeetide läbi tungiv piirkond. Seda piirkonda tuntakse kuiperi vööna ja see on nimetatud 20. sajandi astronoomi auks, kes spekuleeris sellise plaadi olemasolu üle aastakümneid enne selle vaatlemist. Tema arvates oli see ketas päikesesüsteemi paljude komeetide allikas ja põhjus, miks Neptuunist kaugemal polnud suuri planeete.
Paljud peavad Gerard Kuiperit ka „planeediteaduse isaks“. 1960ndatel ja 70ndatel mängis ta üliolulist õhus asuva infrapuna-astronoomia arendamisel - tehnoloogia, mis viis paljude pöördeliste avastusteni, mis oleks maapealsete vaatluskeskuste abil võimatu. Samal ajal aitas ta kataloogida asteroide, vaatas läbi Kuu, Marsi ja välise Päikesesüsteemi ning avastas uusi kuusid.
Varane elu:
Gerard Kuiper, nee Gerrit Kuiper, sündis 7. detsembril 1905 Põhja-Hollandis Harenkarspeli külas. Lapsena oli ta erakordselt terava nägemisega ja ta nägi palja silmaga 7,5-magnituudist tähte (mis on umbes neli korda nõrgem kui enamik palja silmaga nähtavaid tähti). Tema innukas nägemine õhutas tema huvi astronoomia vastu, mis ilmnes juba varases nooruses.
Haridus:
1924 asus Kuiper õppima Leideni ülikoolis, kus õppis ka kuulus 17. sajandi Hollandi astronoom Christiaan Huygens. Sel ajal oli ülikoolis kogunenud väga suur hulk astronoome ja Kuiper jätkas paljude nendega sõbrunemist. Tema õpetajate hulgas olid kolleegid Hollandi astronoom Jan Oort (kelle jaoks Oorti pilv on nimetatud) ja Paul Ehrenfest, Austria-Hollandi füüsik, kes töötas välja kvantmehaanika faasisiirde teooria.
1927 sai ta oma B.Sc. aastal astronoomias ja asus otse oma kraadiõppesse. 1933. aastal lõpetas ta doktoritöö kahendtähtede teemal ja reisis seejärel Californiasse, et saada kaaslaseks Licki observatooriumisse. 1935 lahkus ta töölt Harvardi kolledži vaatluskeskusesse, kus kohtus oma tulevase naise Sarah Parker Fulleriga. Nad abiellusid 20. juunil 1936.
Astronoomia saavutused:
1937. aastal asus Kuiper tööle Chicago ülikooli Yerkesi observatooriumis ja temast sai Ameerika kodanik. Järgmise aastakümne jooksul osales ta paljudes astronoomilistes uuringutes ja tegi palju avastusi, mis edendasid planeediteaduse valdkonda. Esimene tuli aastatel 1944–1947, tehes samal ajal Marsi ja välise Päikesesüsteemi vaatlusi.
Maapealseid teleskoope kasutades kinnitas Kuiper metaanirikka atmosfääri olemasolu Titani kohal (Saturni suurim kuu). 1947. aastal kasutas ta sarnaseid meetodeid, et avastada, et süsinikdioksiid on Marsi atmosfääri peamine komponent. Samal aastal ennustas ta, et Saturni rõngad koosnevad peamiselt jääosakestest, ja avastas Uranuse viienda kuu Miranda.
1949. aastal algatas Kuiper Yerkes-McDonald asteroidiuuringu - Chicago ülikooli ja Austini Texase ülikooli poolt läbi viidud asteroidide fotomeetrilise uuringu, mis kestis aastatel 1950–1952. Sel ajal piirdus uuring 16 asteroidiga. , kuid sillutas teed ka Palomar-Leideni uuringule, mille Kuiper ka 1961. aastal algatas.
See koostöö hõlmas Kuu- ja Planetaarlaborit (LPL) Arizonas, Palomari observatooriumi San Diegos ja Leideni observatooriumi Hollandis (Kuiper’s Alma Mater). Selles uuringus kasutati fotoplaate, mille LPL tegi 48-tollise Schmidti kaameraga Palomari observatooriumis.
Pärast väiksemate planeetide (ja asteroidide suurendusega üle 20) arvutamist arvutati nende orbitaalelemendid Cincinnati observatooriumis, programmi kõik muud aspektid - sealhulgas fotode analüüs - viidi läbi Leideni observatooriumis. Selle uuringu tulemusel avastati suur arv asteroide, plaadi kohta avastati umbes 200–400 asteroidi ja kokku kasutati 130 taldrikut.
Aastal 1956 tõestas Kuiper, et Marsi polaarjäätised ei koosnenud süsinikdioksiidist, nagu varem arvati, vaid hoopis vesijääst. Kuiper aitas 1960ndatel Apollo programmi jaoks tuvastada ka Kuul maandumiskohti ja isegi ennustas, millisel Kuu pinnal kõndida tahaks. Tema väiteid, et Kuu pind oleks “nagu krõbe lumi” kinnitas astronaut Neil Armstrong 1969. aastal.
Samuti tegi 1960. aastatel Kuiper oma olulise panuse õhus asuva infrapuna-astronoomia arendamisse. 1967. aastal sai NASA neli mootoriga reaktiivlennukit Convair 990 lennukisse, mille pardal kasutati teleskoopi, mida kasutati infrapunauuringute tegemiseks 12 192 meetri (40 000 jalga) kõrgusel. Kuiper kasutas seda ulatuslikult Päikese, tähtede ja Päikese planeetide spektroskoopiliste uuringute tegemiseks.
Kuiper veetis suurema osa oma karjäärist Chicago ülikoolis, kuid kolis Arizonas asuvasse Tucsoni 1960. aastal, et asuda Arizona ülikooli kuu- ja planeetide laboratooriumisse. Oma kolleegidele oli Gerard tuntud kui nõudlik ülemus, kelle rutiin hõlmas rasket tööd ja pikki tunde. Kuileri all LPL-is töötanud kaasteadlane Dale Cruikshank väitis, et:
„Ta tegi ise väga kõvasti tööd ja nõudis kõigilt enda ümber samasugust pühendumist, pühendumist ja tõsist suhtumist. Kui nad seda ei andnud või kui nad ei esitanud, jooksid nad teda jälitama. See kehtis õpilaste kohta. See puudutas ka õppejõude, tehnilisi kaastöötajaid ja insenere - kedagi tema ümber. Kuid samal ajal oli tal humoorikat, sooja poolt, isiklikku külge, mis mõnes mõttes meeldis. ”
Kuigi Kuiperiga oli keeruline töötada, oli ta tuntud ka sooja poole ja huumorimeele poolest. Samuti uhkustas ta, et on teadlik ja ümbritseb end inimestega, kes teadsid asju, mida ta ei teadnud. Kuiper oli labori direktor kuni surmani 1973. aastal.
Kuiperi vöö:
Trans-Neptuuni objektide populatsiooni võimaliku olemasolu üle on spekuleeritud juba vahetult pärast Pluuto avastamist 1930. Üks esimesi oli astronoom Armin O. Leuschner, kes 1930. aastal pakkus välja, et Pluuto võib olla üks paljudest pikaajalistest perioodi planeediobjektid, mis on veel avastamata. ”
1943. aastal Briti Astronoomiaühingu ajakiri, Kenneth Edgeworth selgitas sellel teemal täiendavalt, väites, et Neptuunist kaugemal asuva ürgse Päikese udukogu materjal oli planeetidesse kondenseerumiseks liiga laiali ja nii, et see tihenes pigem hulgaliselt väiksemateks kehadeks.
1951. aastal ajakirjas ilmunud artiklis Astrofüüsika, Spekuleeris Gerard Kuiper, kuidas sarnane ketas oleks võinud moodustuda päikesesüsteemi evolutsiooni alguses. Aeg-ajalt võib üks selle plaadi objektidest liikuda sisemisse Päikesesüsteemi ja muutuda komeediks, selgitades sellega komeetide päritolu, pakkudes ühtlasi ka selgitust, miks Neptuunist kaugemal polnud suuri planeete.
Kuid selle plaadi olemasolu tõestamine ja sellele nime andmine kulus palju aastakümneid. Esimene samm tuli 1980. aastal, kui Uruguay astronoom Julio Fernández edastas kuningliku astronoomiaühingu igakuistele teadetele paberi, milles ta arvas, et vaadeldud komeetide arvu arvestamiseks on vaja komeedivööd, mille suurus on 35–50 AU. . Just sellele paberile tuginesid hiljem astronoomid, kui oli aeg vööle nime anda.
1987. aastal asusid MIT-i astronoom David Jewitt ja kraadiõppur Jane Luu välise Päikesesüsteemi otsimiseks kasutama teleskoope Arizonas asuvas Kitt Peak National Observatory'is ja Tšiilis Cerro Tololo Ameerika-vahelises observatooriumis. Pärast viis aastat kestnud otsimist kuulutasid Jewitt ja Luu 30. augustil 1992 välja "Kandidaadi Kuiperi vööobjekti avastamise" (15760) 1992 QB1. Kuus kuud hiljem avastasid nad piirkonnas teise objekti (181708) 1993 FW ja veel palju teisi.
Sarnaselt alustas 1988. aastal Kanada astronoomide meeskond (Martin Duncani, Tom Quinni ja Scott Tremaine'i meeskond) arvutisimulatsioone, mis määrasid kindlaks, et Oorti pilv ei suutnud kõiki lühiajalisi komeete arvestada. Fernández kirjeldas ravimvormidele lisatud vöö abil simulatsioonide vastavust vaatlustele.
Oma 1988. aasta artiklis nimetasid Tremaine ja tema kolleegid Neptuunist kaugemat hüpoteetilist piirkonda kui Kuiperi vöö, mis oli ilmselt tingitud asjaolust, et Fernández kasutas oma paberi sissejuhatavas lauses sõnu “Kuiper” ja “komeedi vöö”. Kuigi see on jäänud ametlikuks nimeks, kasutavad astronoomid mõnikord Edgeworthi varasema teoreetilise töö tunnustamiseks alternatiivset nime “Edgeworth-Kuiper Belt”.
Surm ja pärand:
Gerard Kuiper suri 1973. aastal oma naisega puhkusel Mehhikos, kus ta sai surmava infarkti. Tänu oma paljudele saavutustele ja pikale ajaloole astronoomia alal on ta aastate jooksul pälvinud mitmeid tunnustusi. Nende hulka kuulub Kuiperi vöö nimetamine tema auks, samuti asteroidivöö objekti 2520 P – L nimetamine tema järgi (aka 1776 Kuiper).
Tema auks on nimetatud ka kolm kraatrit - Kuiperi kraater Kuul, Kuiperi kraater Marsil ja Kuiperi kraater Merkuuri peal. Tänu õhus astronoomias tehtud tööle sai tema nime ka NASA nüüdseks kasutuselt kõrvaldatud Kuiperi õhuseirekeskus (KAO) - tugevalt modifitseeritud Lockheed C-141A Starlifter, mis kandis 91,5 cm (36 tolli) teleskoopi.
Kuiperi auhind on nimetatud ka tema järgi ja see on Ameerika astronoomiaühingu planeediteaduste osakonna väljapaistvaim auhind. Auhind antakse igal aastal välja teadlastele, kelle eluaegsed saavutused on edendanud meie arusaama planeediteadustest.
Selle auhinna võitjad on Carl Sagan, James Van Allen (Van Alleni kiirgusvöö avastamine Maa ümber) ja Eugene Shoemaker (kes avastas koos Comet Shoemaker – Levy 9 koos oma naise Carolyn S. Shoemakeri ja David H. Levyga).
Tema pühendunud juhtimise tõttu Kuu- ja Planetaarlaboris nimetati tema auks ühte kolmest hoonet moodustavast hoonest (ülaltoodud Kuiperi kosmoseteaduse hoone). Ja sada aastat pärast Gerardi sündi on NASA Uued horisondid Misjon oli missioonil uurida Pluutot ja tema Kuu Charonit. See missioon oli hästi teel meie päikesesüsteemi Kuiperi vööndisse.
New Horizoni kaasuurija ja Massachusettsi tehnoloogiainstituudi (MIT) professor dr Richard Binzel tunnistas oma meeskonna lahkumist teadlasele. "Kuiper oli üks esimesi teadlasi, kes keskendus peaaegu eranditult planeetide omaduste uurimisele," ütles ta. "Tema töö pani aluse 20. sajandi lõpu ja 21. sajandi alguse kosmoselaevade missioonidele."
Oma elu jooksul sai Kuiper ka palju tunnustust oma töö eest. 1947. aastal pälvis ta Prantsuse astronoomiaühingu poolt Jules Jansseni auhinna, mis on nende kõrgeim au. Aastal 1959 andis Ameerika astronoomiaühing seltsile Henry Norris Russelli loengukursuse, tunnustades tema paljude aastate pikkuseid astronoomilisi uuringuid. Ja 1971. aastal sai Kuiper Ameerika teaduse edendamise ühingult ja Franklini instituudilt Kepleri kuldmedali.
Päikesesüsteemi uurimisel edasi liikudes ei saa me eitada seda suurt võlga, mille võlgneme Gerard Kuiperile. See, mida me Marsist ja Titanist ning nende võimalikust asustatavusest teame, põhineb Kuiperi tööl infrapuna- ja spektroskoopilise astronoomia abil. Ilma temata poleks Apollo missioone toimunud ja meie teadmised asteroididest ja Päikesesüsteemist väheneksid tunduvalt.
Võib ette kujutada, et kui hakkame Kuiperi vööd üksikasjalikumalt uurima ja alustame kataloogimist paljude paljude objektide sees, siis kannavad paljud nimesid, mis kutsuvad hilist suurt Kuiperit meelde.
Oleme kirjutanud palju artikleid Gerard Kuiperi kohta ajakirjale Space. Siin on artikkel Kuiperi vöö kohta ja see on artikkel Protoplaneti hüpoteesi kohta.
Kui soovite rohkem teavet Gerard Kuiperi kohta, vaadake NASA artiklit Gerard Kuiperi ja Kuu- ja Planeedilabori laboratooriumi lehel tema kohta.
Samuti oleme salvestanud terve episoodi astronoomiaosast, mis räägib kääbusplaneetidest. Kuulake siin, episood 194: kääbusplaneedid.
