U vanjskim dosezima Sunčevog sustava, izvan orbite Neptuna, nalazi se područje prožeto nebeskim objektima i manjim planetima. Ova regija poznata je kao "Kuiperov pojas", a nazvana je u čast astronoma 20. stoljeća koji je nagađao o postojanju takvog diska desetljećima prije nego što je opažen. Ovaj disk, zaključio je, bio je izvor mnogih kometa Sunčevog sustava, a razlog nije bilo velikih planeta izvan Neptuna.
Gerard Kuiper mnogi smatraju i "ocem planetarne znanosti". Tijekom 1960-ih i 70-ih imao je ključnu ulogu u razvoju infracrvene astronomije u zraku, tehnologiji koja je dovela do brojnih ključnih otkrića koja bi bila nemoguća pomoću zemaljskih opservatorija. Istodobno, pomagao je katalogizirati asteroide, istraživao Mjesec, Mars i vanjski Sunčev sustav te otkrio nove mjesece.
Rani život:
Gerard Kuiper, rođen Gerrit Kuiper, rođen je 7. prosinca 1905. u selu Harenkarspel u sjevernoj Holandiji. Kao dijete imao je izuzetno oštar vid i mogao je golim okom vidjeti magnitude 7,5 zvijezda (koje su oko četiri puta slabije od većine zvijezda vidljivih golim okom). Njegov oštar pogled potaknuo je njegovo zanimanje za astronomiju, što je bilo vidljivo od rane dobi.
Obrazovanje:
Kuiper je 1924. godine počeo studirati na Sveučilištu Leiden, gdje je studirao i poznati holandski astronom iz 17. stoljeća Christiaan Huygens. U to se vrijeme na sveučilištu okupljao vrlo velik broj astronoma i Kuiper se sprijateljio s mnogim od njih. Među njegovim učiteljima bili su kolega nizozemski astronom Jan Oort (po kojem je nazvan Oort Cloud) i Paul Ehrenfest, austrijsko-nizozemski fizičar koji je razvio teoriju fazne tranzicije kvantne mehanike.
Godine 1927. doktorirao je dipl. u Astronomiju i krenuo ravno u njegov diplomski studij. Godine 1933. završio je doktorski rad o binarnim zvijezdama, a zatim otputovao u Kaliforniju kako bi postao stipendist u opservatoriju Lick. 1935. godine otišao je raditi u opservatoriju Harvard Collegea, gdje je upoznao buduću suprugu Sarah Parker Fuller. Njih dvoje su se vjenčali 20. lipnja 1936. godine.
Postignuća u astronomiji:
Kuiper je 1937. zauzeo položaj u opservatoriju Yerkes na Sveučilištu u Chicagu i postao američki državljanin. Tijekom sljedećih nekoliko desetljeća sudjelovao je u mnogim astronomskim istraživanjima i napravio mnoga otkrića koja su napredovala u području planetarne znanosti. Prvi su nastali između 1944. i 1947., promatrajući Mars i vanjski Sunčev sustav.
Koristeći zemaljske teleskope, Kuiper je potvrdio postojanje atmosfere bogate metanima iznad Titana (Saturnov najveći mjesec). Godine 1947. koristio je slične metode kako bi otkrio da je ugljični dioksid glavna komponenta Marsove atmosfere. Iste godine predvidio je da se prstenovi Saturna sastoje prvenstveno od čestica leda i otkrio je Mirandu, peti mjesec Urana.
Kuiper je 1949. pokrenuo istraživanje asteroida Yerkes-McDonald, fotometrijsko istraživanje asteroida provedeno na Sveučilištu u Chicagu i Sveučilište u Teksasu u Austinu, koje je trajalo od 1950. do 1952. Tada je istraživanje bilo ograničeno na 16 asteroida , ali i utro put za istraživanje Palomar-Leiden, koje je Kuiper također pokrenuo, 1961.
Ovaj zajednički napor uključio je Mjesečev i planetarni laboratorij (Arien) u Arizoni, Opservatorij Palomar u San Diegu i Leidenski opservatorij u Nizozemskoj (Kuiperova Alma Mater). Ovo istraživanje koristilo je fotografske pločice koje je LPL snimio 48-inčnom Schmidtovom kamerom u Opservatoriju Palomar.
Nakon što su otkriveni manji planeti (i asteroidi s magnitudama većim od 20), njihovi orbitalni elementi izračunati su u opservatoriju u Cincinnatiju, a svi su drugi aspekti programa, uključujući analizu fotografija, provedeni u opservatoriju Leiden. Ovo je istraživanje rezultiralo otkrićem velikog broja asteroida, pri čemu je otkriveno otprilike 200-400 asteroida po ploči, a ukupno je korišteno 130 ploča.
Kuiper je 1956. dokazao da Marsovi polarni ledeni poklopci nisu sastavljeni od ugljičnog dioksida, kao što se prethodno mislilo, već su sastavljeni od vodenog leda. U šezdesetim godinama Kuiper je također pomogao identificirati mjesta slijetanja na Mjesec za program Apollo i čak je predvidio kakva bi površina Mjeseca željela hodati. Njegove tvrdnje da bi površina Mjeseca bila "poput hrskavog snijega" potvrdio je 1969. astronaut Neil Armstrong.
Kuiper je iu šezdesetim godinama 20. stoljeća dao svoje temeljne doprinose razvoju infracrvene astronomije u zraku. 1967. godine, NASA-in četverostruki mlazni zrakoplov Convair 990 postao je dostupan s ugrađenim teleskopom, koji je korišten za provođenje infracrvenih istraživanja na nadmorskoj visini od 12.192 metra (40.000 stopa). Kuiper ga je intenzivno koristio za izradu spektroskopskih studija Sunca, zvijezda i solarnih planeta.
Kuiper je većinu svoje karijere proveo na Sveučilištu u Chicagu, ali se 1960. godine preselio u Tucson u Arizoni i osnovao Lunarni i planetarni laboratorij na Sveučilištu u Arizoni. Svojim kolegama Gerard je bio poznat po zahtjevnom šefu, čija je rutina uključivala naporan rad i duge sate. Dale Cruikshank, znanstvenik koji je radio na LPL-u pod Kuiperom, tvrdio je da:
„Sam je naporno radio, a od svih je zahtijevao istu predanost, predanost i ozbiljnost. Ako mu nisu dali, ili ako nisu učinili, pobjegli su mu. To se odnosilo na studente. Primjenjivala se i na kolege sa fakulteta, na tehničke suradnike i inženjere - bilo koga u njegovoj blizini. Ali istovremeno, imao je šaljivu stranu, toplu stranu, osobnu stranu koja mu je na neki način bila privlačna. "
No iako je teško raditi, Kuiper je bio poznat i po toplim stranama i osjećaju za humor. Ponosio se i na to što je bio obrazovan i okružio se ljudima koji su znali stvari koje on nije. Kuiper je bio direktor laboratorija do svoje smrti 1973.
Kuiperov pojas:
O mogućem postojanju transneptunske populacije objekata nagađalo se nedugo nakon otkrića Plutona 1930. Jedan od prvih bio je astronom Armin O. Leuschner, koji je 1930. sugerirao da je Pluton "možda jedan od mnogih dugovječnih - razdoblje planetarnih objekata koje tek treba otkriti. "
1943. godine u Časopis Britanskog astronomskog udruženja, Kenneth Edgeworth je dalje objasnio tu temu tvrdeći da je materijal unutar prvobitne solarne maglice izvan Neptuna bio previše raspoređen da bi se kondenzirao na planete i tako se kondenzirao u bezbroj manjih tijela.
1951. u članku za časopis astrofizikaGerard Kuiper nagađao je kako je sličan disk mogao nastati rano u evoluciji Sunčevog sustava. Povremeno bi jedan od predmeta s ovog diska projurio u unutarnji Sunčev sustav i postao kometa, tvrdio je, objašnjavajući tako porijeklo kometa, nudeći također objašnjenje zašto iza Neptuna nije bilo velikih planeta.
Međutim, prošlo bi mnogo desetljeća prije nego što je postojanje ovog diska dokazano i ime mu je dodijeljeno. Prvi korak dogodio se 1980. godine, kada je urugvajski astronom Julio Fernández podnio članak Mjesečnim bilješkama Kraljevskog astronomskog društva u kojem se spekuliralo da će za pojačanje broja kometa biti potreban pojas kometa koji leži između 35 i 50 AU , Upravo će ovaj rad kasnije astronomi privući kad dođe vrijeme za imenovanje pojasa.
1987. astronom David Jewitt s MIT-a i studentica poslijediplomske studije Jane Luu počeli su koristiti teleskopima u Nacionalnom opservatoriju Kitt Peak u Arizoni i Međameričkom opservatoriju Cerro Tololo u Čileu za pretraživanje vanjskog Sunčevog sustava. Nakon pet godina potrage, 30. kolovoza 1992., Jewitt i Luu najavili su "Otkriće kandidata Kaiperov pojas" (15760) 1992. QB1. Šest mjeseci kasnije otkrili su drugi objekt u regiji, (181708) 1993 FW, i slijedili su ih mnogo više.
Slično tome, 1988., kanadski tim astronoma (tim Martin Duncan, Tom Quinn i Scott Tremaine) počeo je pokretati računalne simulacije koje su utvrdile da oblak Oort ne može računati na sve komete kratkog perioda. S "pojasom", kako ga je opisao Fernández, formulacijama je dodan, simulacije su se podudarale sa opažanjima.
U svom radu iz 1988., Tremaine i njegovi kolege hipotetičku regiju izvan Neptuna nazivaju "Kuiperov pojas", očigledno zbog činjenice da je Fernández u uvodnoj rečenici svog rada koristio riječi "Kuiper" i "kometni pojas". Iako je ovo ostalo službeno ime, astronomi ponekad koriste alternativno ime "Edgeworth-Kuiper pojas" za zaslugu Edgeworth-a za njegov raniji teorijski rad.
Smrt i naslijeđe:
Gerard Kuiper umro je 1973. godine, dok je bio na odmoru sa suprugom u Meksiku, gdje je doživio smrtni srčani udar. Zbog svojih mnogih dostignuća i duge povijesti rada na polju astronomije, tijekom godina dobio je mnogo priznanja. Oni uključuju imenovanje Kuiperovog pojasa u njegovu čast, kao i imenovanje asteroidnog pojasa 2520 P – L po njemu (aka. 1776 Kuiper).
U njegovu čast imenovana su i tri kratera - krater Kuiper na Mjesecu, krater Kuiper na Marsu i krater Kuiper na Merkuru. Zahvaljujući svom radu u zračnoj astronomiji, NASA je sada otpušten Kuiper zračni opservatorij (KAO) - visoko modificirani Lockheed C-141A Starlifter koji je nosio teleskop 91,5 cm (36 inča) - također dobio ime po njemu.
Kuiperova nagrada je također nazvana po njemu i najistaknutija je nagrada koju dodjeljuje Odjel za planetarne znanosti Američkog astronomskog društva. Nagrada se dodjeljuje godišnje znanstvenicima čija su životna dostignuća poboljšala naše razumijevanje planetarnih znanosti.
Dobitnici ove nagrade uključuju Carl Sagan, James Van Allen (otkrijte Van Allenov radijacijski pojas oko Zemlje) i Eugene Shoemaker (koji je zajedno sa suprugom Carolyn S. Shoemaker i David H. Levy) otkrio Comet Shoeaker-Levy 9.
Zbog predanog vodstva u Lunarnom i planetarnom laboratoriju, jedna od tri zgrade koje čine postrojenje (zgrada Kuiper svemirske znanosti, prikazana gore) nazvana je u njegovu čast. I sto godina nakon Gerardovog rođenja, NASA-e Novi horizonti misija je bila na putu za područje Kuiperovog pojasa našeg Sunčevog sustava, kao dio njegove misije proučavanja Plutona i njegovog mjeseca Charon.
Doktor Richard Binzel, istraživač New Horizonsa i profesor sa Massachusetts Institute of Technology (MIT), priznao je posvećenost njegovog tima odlazećem znanstveniku. "Kuiper je bio jedan od prvih znanstvenika koji se gotovo isključivo fokusirao na istraživanje svojstava planeta", rekao je. "Njegov je rad postavio temelje za misije svemirskih letjelica s kraja 20. i početka 21. stoljeća."
Kuiper je tijekom svog života također primio brojne nagrade u priznanju za svoj rad. Godine 1947. dodijeljeno mu je nagradu Jules Janssen od strane Francuskog astronomskog društva, što je njihova najveća čast. Godine 1959. Američko astronomsko društvo dodijelilo mu je predavanje Henry Norris Russell u znak priznanja za dugogodišnje astronomsko istraživanje. A 1971. Kuiper je od Američkog udruženja za unapređenje znanosti i Franklin instituta dobio zlatnu medalju Kepler.
Kako napredujemo u istraživanju Sunčevog sustava, ne možemo poreći veliki dug koji dugujemo Gerardu Kuiperu. Ono što znamo o Marsu i Titunu i njihovo potencijalno useljenje, počiva na Kuiperovom radu s infracrvenom i spektroskopskom astronomijom. Bez njega, misije Apolona ne bi se mogle dogoditi, a naše znanje o asteroidima i vanjskom Sunčevom sustavu bilo bi umanjeno.
Može se zamisliti da ćemo, kada počnemo detaljnije proučavati Kuiperov pojas, i započeti katalogiziranje mnogih, mnogobrojnih objekata unutar njih, da će mnogi nositi imena koja napominju pokojnog velikog Kuipera.
Napisali smo mnogo članaka o Gerardu Kuiperu za Space Magazine. Evo članka o Kuiperovom pojasu, a ovdje je i članak o hipotezi o protoplaneti.
Ako želite više informacija o Gerardu Kuiperu, pogledajte NASA-in članak o Gerardu Kuiperu i stranici Lunarnog i planetarnog laboratorija na njemu.
Također smo snimili cijelu epizodu Astronomy Cast-a o patuljastim planetima. Slušajte ovdje, epizoda 194: Patuljasti planeti.
