V zunanjem dosegu Sončevega sistema, onstran orbite Neptuna, leži območje, prežeto z nebesnimi predmeti in manjšimi planeti. Ta regija je znana kot "Kuiperjev pas" in je poimenovana v čast astronomu 20. stoletja, ki je že desetletja pred njenim opazovanjem špekuliral o obstoju takega diska. Ta disk je, je dejal, bil vir številnih kometov Sončnega sistema in razlog, da za Neptunom ni bilo velikih planetov.
Tudi Gerard Kuiper mnogi ocenjujejo kot "očeta planetarne znanosti". V šestdesetih in sedemdesetih letih je imel ključno vlogo pri razvoju infrardeče astronomije v zraku, tehnologije, ki je privedla do številnih ključnih odkritij, ki bi bila nemogoča z uporabo zemeljskih opazovalnic. Hkrati je pomagal katalogizirati asteroide, raziskal Luno, Mars in zunanji Osončje ter odkril nove lune.
Zgodnje življenje:
Gerard Kuiper, rojen Gerrit Kuiper, se je rodil 7. decembra 1905 v vasi Harenkarspel na severu Nizozemske. Kot otrok je imel izjemno oster vid in je s prostim očesom lahko videl 7,5 zvezde (kar je približno štirikrat bolj slabo od večine zvezd, vidnih s prostim očesom). Njegov pogled je spodbudil zanimanje za astronomijo, kar je bilo vidno že od malih nog.
Izobraževanje:
Kuiper je leta 1924 začel študirati na univerzi Leiden, kjer je študiral tudi slavni nizozemski astronom Christiaan Huygens iz 17. stoletja. Takrat se je na univerzi zbralo zelo veliko astronomov in Kuiper se je z mnogimi sporočil. Med njegovimi učitelji sta bila kolega nizozemski astronom Jan Oort (po katerem je imenovan Oortov oblak) in Paul Ehrenfest, avstrijsko-nizozemski fizik, ki je razvil teorijo faznega prehoda kvantne mehanike.
Leta 1927 je doktoriral. v astronomiji in se podal naravnost v podiplomski študij. Leta 1933 je končal doktorsko disertacijo o binarnih zvezdah in nato odpotoval v Kalifornijo, da bi se zaposlil v opazovalnici Lick. Leta 1935 je odšel na delo v observatorij kolidža na Harvard, kjer je spoznal svojo bodočo ženo Sarah Parker Fuller. Oba sta se poročila 20. junija 1936.
Dosežki v astronomiji:
Kuiper je leta 1937 zasedel mesto v Observatoriju Yerkes na University of Chicago in postal ameriški državljan. V naslednjih desetletjih je sodeloval v številnih astronomskih raziskovanjih in naredil veliko odkritij, ki so napredovala na področju planetarne znanosti. Prvi so se pojavili med letoma 1944 in 1947, medtem ko so opazovali Mars in zunanji Osončje.
Kuiper je s pomočjo zemeljskih teleskopov potrdil obstoj atmosfere, bogate z metanom nad Titanom (največja luna Saturna). Leta 1947 je s podobnimi metodami ugotovil, da je ogljikov dioksid glavni sestavni del Marsove atmosfere. Istega leta je napovedal, da so prstani Saturna sestavljeni predvsem iz delcev ledu, in odkril Mirando, peto luno Urana.
Kuiper je leta 1949 sprožil raziskavo o asteroidih Yerkes-McDonald, fotometrično študijo asteroidov, ki sta jo opravila Univerza v Chicagu in Univerza v Teksasu v Austinu, ki je trajala od leta 1950 do 1952. Takrat je bila raziskava omejena na 16 asteroidov , a tudi tlakoval pot raziskavi Palomar-Leiden, ki jo je leta 1961 sprožil tudi Kuiper.
To sodelovanje je vključevalo Lunarni in planetarni laboratorij v Arizoni, Palomarjev observatorij v San Diegu in Leidenski observatorij na Nizozemskem (Kuiperjeva Alma Mater). V tej raziskavi so bile uporabljene fotografske plošče, ki jih je LPL posnel z 48-palčno Schmidtovo kamero v observatoriju Palomar.
Ko so bili odkriti manjši planeti (in asteroidi z velikostjo večjo od 20), so bili njihovi orbitalni elementi izračunani na opazovalnici v Cincinnatiju, vsi drugi vidiki programa - vključno z analizo fotografij - pa so bili opravljeni v Leidenskem observatoriju. Ta raziskava je privedla do odkritja velikega števila asteroidov, odkritih je bilo približno 200-400 asteroidov na ploščo in skupno 130 plošč.
Kuiper je leta 1956 dokazal, da Marsovi polarni ledeni pokrovi niso sestavljeni iz ogljikovega dioksida, kot se je prej mislilo, in so nameščeni iz vodnega ledu. Kuiper je v šestdesetih letih prejšnjega stoletja pomagal določiti tudi pristajalna mesta na Luni za program Apollo in celo napovedal, kakšna bi bila površina Lune. Njegove trditve, da bi bila lunarna površina "kot hrustljav sneg", je leta 1969 potrdil astronavt Neil Armstrong.
Prav v šestdesetih letih je Kuiper prispeval k razvoju infrardeče astronomije v zraku. Leta 1967 je Nasina štiri motorna letala Convair 990 postala na voljo z vgrajenim teleskopom, ki je bil uporabljen za izvajanje infrardečih študij na nadmorski višini 12.192 metrov (40.000 čevljev). Kuiper ga je veliko uporabljal za izdelavo spektroskopskih študij Sonca, zvezd in sončnih planetov.
Kuiper je večino svoje kariere preživel na univerzi v Chicagu, a se je leta 1960 preselil v Tucson v Arizoni in tam na Univerzi v Arizoni ustanovil Lunarni in planetarni laboratorij. Svojimi kolegi je bil Gerard znan po zahtevnem šefu, katerega rutina je vključevala trdo delo in dolge ure. Dale Cruikshank, znanstvenik, ki je delal na LPL pod Kuiperjem, je trdil, da:
»Sam je izjemno trdo delal in zahteval je enako predanost, predanost in resnost od vseh okoli sebe. Če tega niso dali, ali če niso storili, so se odvrnili od njega. To velja za študente. Veljalo je tudi za kolege, tehnične sodelavce in inženirje - vse okoli njega. Toda hkrati je imel šaljivo plat, toplo stran, osebno plat, ki je bila na nek način privlačna. "
A čeprav je bilo težko delati, je bil Kuiper znan tudi po topli strani in občutku za humor. Ponoval se je tudi na to, da je vešč in da se je obdajal z ljudmi, ki so vedeli stvari, ki jih ni. Kuiper je bil direktor laboratorija do svoje smrti leta 1973.
Kuiperjev pas:
O možnem obstoju transneptunske populacije predmetov se je špekuliralo že kmalu po odkritju Plutona leta 1930. Eden prvih je bil astronom Armin O. Leuschner, ki je leta 1930 predlagal, da bi bil Pluton "lahko eden izmed mnogih obdobje planetarnih predmetov še ni treba odkriti. "
Leta 1943 v Časopis Britanskega astronomskega združenja, Kenneth Edgeworth je nadalje razložil to temo in trdil, da je bil material znotraj prvotne sončne meglice zunaj Neptuna preveč razporejen, da bi se kondenziral v planete, in tako kondenziran v nešteto manjših teles.
Leta 1951 v članku za revijo Astrofizika, Gerard Kuiper razmišlja, kako bi podoben disk lahko nastal že zgodaj v razvoju Sončnega sistema. Občasno bi eden od predmetov s tega diska zašel v notranji Osončje in postal komet, je zatrdil, s čimer je razložil poreklo kometov, hkrati pa ponudil razlago, zakaj za Neptunom ni bilo velikih planetov.
Vendar bi minilo veliko desetletij, preden bi bil obstoj tega diska dokazan in mu je dano ime. Prvi korak je bil leta 1980, ko je urugvajski astronom Julio Fernández v Mesečna obvestila Kraljevega astronomskega društva predlagal dokument, v katerem je špekuliral, da bo za upoštevanje opazovanega števila kometov potreben pas kometa, ki leži med 35 in 50 AU . Ta dokument bodo pozneje astronomi risali, ko bo prišel čas za poimenovanje pasu.
Leta 1987 je astronom David Jewitt z MIT-a in študentka Jane Luu začel uporabljati teleskope na Nacionalnem observatoriju Kitt Peak v Arizoni in Medameriškem observatoriju Cerro Tololo v Čilu za iskanje zunanjega Osončja. Po petih letih iskanja, 30. avgusta 1992, sta Jewitt in Luu objavila "Odkritje kandidatnega predmeta Kuiperjev pas" (15760) 1992 QB1. Šest mesecev pozneje so v regiji odkrili drugi objekt, (181708) 1993 FW, in še mnogo drugih.
Podobno je leta 1988 kanadski astronomi (ekipe Martina Duncana, Toma Quinna in Scotta Tremaina) začeli izvajati računalniške simulacije, ki so določile, da oblak Oort ne more upoštevati vseh kratkotrajnih kometov. S „pasom“, kot ga je opisal Fernández, je formulacijam dodala, da so simulacije ustrezale opazovanjem.
Tremaine in njegovi sodelavci so v svojem prispevku iz leta 1988 hipotetično območje onkraj Neptuna označili kot "Kuiperjev pas", očitno zato, ker je Fernández v uvodnem stavku svojega prispevka uporabil besedi "Kuiper" in "kometni pas". Čeprav je to še vedno uradno ime, astronomi včasih uporabljajo alternativno ime "Edgeworth-Kuiperjev pas", da bi Edgeworthu zaslužili njegovo prejšnje teoretsko delo.
Smrt in zapuščina:
Gerard Kuiper je umrl leta 1973, medtem ko je bil na dopustu z ženo v Mehiki, kjer je doživel usoden srčni infarkt. Zaradi svojih številnih dosežkov in dolge zgodovine dela na področju astronomije je z leti dobil veliko priznanj. Sem spadajo poimenovanje Kuiperjevega pasu v njegovo čast, pa tudi poimenovanje asteroidnega pasu 2520 P – L za njim (aka 1776 Kuiper).
V njegovo čast so bili poimenovani tudi trije kraterji - krater Kuiper na Luni, krater Kuiper na Marsu in krater Kuiper na Merkurju. Zaradi njegovega dela v zračni astronomiji je NASA-jeva razpuščena Kuiperjeva zračna opazovalnica (KAO) - visoko spremenjen Lockheed C-141A Starlifter, ki je nosil 91,5 cm (36-palčni) teleskop - dobila tudi njegovo ime.
Kuiperjeva nagrada je poimenovana tudi po njem in je najbolj odlikovana nagrada Ameriškega astronomskega društva za planetarne znanosti. Nagrada se vsako leto podeli znanstvenikom, katerih življenjski dosežki so izboljšali naše razumevanje planetarnih znanosti.
Dobitniki te nagrade so Carl Sagan, James Van Allen (odkrivanje sevalnega pasu Van Allen okoli Zemlje) in Eugene Shoemaker (ki je skupaj z ženo Carolyn S. Shoemaker in David H. Levy soodkril čevljar Comet-Levy 9).
Zaradi njegovega predanega vodstva v Lunarnem in planetarnem laboratoriju je bila ena od treh stavb, ki sestavljajo objekt (zgradba Kuiperjeve vesoljske znanosti, prikazana zgoraj), poimenovana v njegovo čast. In sto let po Gerardovem rojstvu, Nasina Nova obzorja misija je bila na poti v območje Kuiperjevega pasu našega Osončja, kot del njegove misije za proučevanje Plutona in njegove lune Charon.
Dr Richard Binzel, soiziskovalec New Horizonsa in profesor na Massachusetts Institute of Technology (MIT), je priznal, da je njegova ekipa umrla znanstvenika. "Kuiper je bil eden prvih znanstvenikov, ki se je skoraj izključno osredotočil na raziskovanje lastnosti planetov," je dejal. "Njegovo delo je postavilo temelje za misije vesoljskih plovil poznega 20. in začetka 21. stoletja."
Kuiper je v času svojega življenja prejel tudi številne nagrade za svoje delo. Leta 1947 mu je Francosko astronomsko društvo podelilo nagrado Julesa Janssena, kar je njihova največja čast. Ameriško astronomsko društvo mu je leta 1959 podelilo predavanje Henryja Norrisa Russela v znak priznanja za dolgoletno astronomsko raziskovanje. In leta 1971 je Kuiper od ameriškega združenja za napredek znanosti in Franklin inštituta prejel zlato medaljo Kepler.
Ko bomo nadaljevali z raziskovanjem Osončja, ne moremo zanikati velikega dolga, ki smo ga dolžni Gerardu Kuiperju. Kar vemo o Marsu in Titunu in njihovem potencialnem bivanju, temelji na Kuiperjevem delovanju z infrardečo in spektroskopsko astronomijo. Brez njega se misije Apolona morda ne bi zgodile, naše znanje o asteroidih in zunanjem Osončju pa bi se močno zmanjšalo.
Lahko si predstavljamo, da ko bomo začeli podrobneje preučevati Kuiperjev pas in začeli katalogizirati številne, mnogo predmetov v sebi, bodo mnogi nosili imena, ki kličejo pokojnega velikega Kuiperja.
O Gerardu Kuiperju za Space Magazine smo napisali veliko člankov. Tukaj je članek o Kuiperjevem pasu in tukaj o hipotezi protoplaneta.
Če želite več informacij o Gerardu Kuiperju, si oglejte NASA-in članek o Gerardu Kuiperju in strani Lunarnega in planetarnega laboratorija na njem.
Posneli smo tudi celo epizodo oddaje Astronomy Cast o škratkih planetih. Poslušajte tukaj, Epizoda 194: Škratovi planeti.
