Aurinkokunnan ulkopuolella, Neptunuksen kiertoradan ulkopuolella, on taivaan esineiden ja pienten planeettojen läpäisemä alue. Tätä aluetta tunnetaan nimellä "Kuiper Belt", ja se on nimetty 1900-luvun tähtitieteilijän kunniaksi, joka spekuloi tällaisen levyn olemassaolosta vuosikymmeniä ennen kuin sitä havaittiin. Hänen mukaan tämä levy oli aurinkokunnan komeettojen lähde, ja syy siihen, että Neptunuksen ulkopuolella ei ollut suuria planeettoja.
Monet katsovat myös Gerard Kuiperin olevan "planeettatieteen isä". 1960- ja 70-luvuilla hänellä oli ratkaiseva rooli ilmassa olevan infrapuna-astronomian kehittämisessä - tekniikassa, joka johti moniin keskeisiin löytöihin, joita olisi ollut mahdotonta käyttää maapallolla sijaitsevissa observatorioissa. Samanaikaisesti hän auttoi katalogoimaan asteroideja, kartoitti Kuua, Marsia ja ulkoista aurinkokuntaa ja löysi uusia kuut.
Aikainen elämä:
Gerard Kuiper, nee Gerrit Kuiper, syntyi 7. joulukuuta 1905 Harenkarspelin kylässä Pohjois-Hollannissa. Lapsena hänellä oli poikkeuksellisen terävä näkö ja hän pystyi näkemään paljaalla silmällä 7,5: n suuruiset tähdet (jotka ovat noin neljä kertaa heikompia kuin useimmat paljaalla silmällä näkyvät tähdet). Hänen innokas näkönsä herätti kiinnostusta tähtitieteen kanssa, mikä oli ilmeistä jo varhaisesta iästä.
koulutus:
Vuonna 1924 Kuiper aloitti opintonsa Leidenin yliopistossa, missä myös kuuluisa 1600-luvun hollantilainen tähtitieteilijä Christiaan Huygens opiskeli. Tuolloin hyvin suuri määrä tähtitieteilijöitä oli kokoontunut yliopistoon, ja Kuiper jatkoi ystävystymistä monista heistä. Hänen opettajiensa joukossa olivat hollantilainen tähtitieteilijä Jan Oort (jolle Oort-pilvi on nimetty) ja itävaltalais-hollantilainen fyysikko Paul Ehrenfest, joka kehitti kvanttimekaniikan vaihesiirtoteorian.
Vuonna 1927 hän sai B.Sc. astronomiassa ja siirtyi suoraan jatko-opintoihin. Vuonna 1933 hän valmistui binaaritähteitä koskevasta väitöskirjastaan ja matkusti sitten Kaliforniaan tullakseen jäseneksi Lickin observatorioon. Vuonna 1935 hän lähti työskentelemään Harvardin yliopiston observatoriossa, missä tapasi tulevan vaimonsa Sarah Parker Fullerin. He menivät naimisiin 20. kesäkuuta 1936.
Astronomian saavutukset:
Vuonna 1937 Kuiper astui tehtäväkseen Chicagon yliopiston Yerkesin observatoriossa ja siitä tuli Yhdysvaltain kansalainen. Seuraavien vuosikymmenien aikana hän osallistui moniin tähtitieteellisiin tutkimuksiin ja teki monia löytöjä, jotka edistivät planeettatieteen alaa. Ensimmäinen tuli vuosina 1944 - 1947, samalla kun havaittiin Marsia ja ulkoista aurinkokuntaa.
Maaperäisiä kaukoputkia käyttämällä Kuiper vahvisti metaanirikkaan ilmakehän olemassaolon Titanin (Saturnuksen suurimman kuun) yläpuolella. Vuonna 1947 hän käytti samanlaisia menetelmiä selvittääkseen, että hiilidioksidi oli tärkeä osa Marsin ilmakehää. Samana vuonna hän ennusti, että Saturnuksen renkaat koostuivat pääasiassa jään hiukkasista, ja löysi Mirandan, Uranuksen viidennen kuun.
Kuiper aloitti vuonna 1949 Yerkes-McDonald-asteroiditutkimuksen, joka oli Chicagon yliopiston ja Austinin Texasin yliopiston suorittama fotometrinen asteroiditutkimus, joka kesti vuosina 1950 - 1952. Tuolloin tutkimus oli rajoitettu suuruusluokkaan 16 asteroidia. , mutta myös tasoitti tietä Palomar-Leiden-tutkimukselle, jonka Kuiper myös aloitti vuonna 1961.
Yhteistyöhön osallistui Arizonan Lunar- ja Planetaariolaboratorio (LPL), San Diegon Palomar-observatorio ja Hollannin Leiden-observatorio (Kuiper's Alma Mater). Tässä tutkimuksessa käytettiin valokuvalevyjä, jotka LPL otti 48 tuuman Schmidt-kameran kanssa Palomarin observatoriossa.
Kun pienet planeetat (ja asteroidit, joiden magnitudi on suurempi kuin 20) on löydetty, niiden kiertoelementit laskettiin Cincinnatin observatoriossa, ja kaikki muut ohjelman näkökohdat - mukaan lukien valokuvien analysointi - toteutettiin Leidenin observatoriossa. Tämän tutkimuksen tuloksena löydettiin suuri joukko asteroideja, ja levyä kohden löydettiin noin 200–400 asteroidia ja käytettiin yhteensä 130 levyä.
Kuiper osoitti vuonna 1956, että Marsin napajäätiköt eivät koostu hiilidioksidista, kuten aiemmin ajateltiin, vaan sen sijaan muodostuivat vesijäästä. 1960-luvulla Kuiper auttoi myös tunnistamaan Kuollon laskeutumispaikkoja Apollo-ohjelmalle, ja jopa ennusti, minkälainen Kuun pinta olisi kävelemään. Hänen väitteensä, että kuun pinta olisi ”kuin rapeutta lunta”, vahvisti vuonna 1969 astronautti Neil Armstrong.
Se oli myös 1960-luvulla, jolloin Kuiper antoi tärkeän panoksensa ilmassa olevan infrapuna-astronomian kehittämiseen. Vuonna 1967 NASA: n neljä moottorisuihkua edustavaa Convair 990 -konetta saatiin saataville sisäänrakennetulla kaukoputkella, jota käytettiin suorittamaan infrapuna-tutkimuksia 12192 metrin (40 000 jalkaa) korkeudessa. Kuiper käytti sitä laajasti spektroskooppisten tutkimusten tekemiseen aurinkoa, tähtiä ja aurinko planeettoja.
Kuiper vietti suurimman osan urastaan Chicagon yliopistossa, mutta muutti Tucsoniin, Arizonan alueelle, vuonna 1960 perustamaan arizonan yliopistosta kuun- ja planeettalaboratorion. Kollegoilleen Gerard tunnettiin olevan vaativa pomo, jonka rutiiniin kuului kova työ ja pitkät työajat. Kuiherin alaisuudessa LPL: ssä työskennellyt tutkijatohtori Dale Cruikshank väitti seuraavaa:
”Hän työskenteli erittäin kovasti itse, ja hän vaati samaa omistautumista, omistautumista ja vakavuutta kaikilta hänen ympärillään. Jos he eivät antaneet sitä tai jos he eivät esiintyneet, he juoksivat hänestä eteenpäin. Se koski opiskelijoita. Sitä sovellettiin myös tutkijatovereihin, teknisiin kumppaneihin ja insinööreihin - ketään hänen ympärillään. Mutta samaan aikaan hänellä oli humoristinen puoli, lämmin puoli, henkilökohtainen puoli, joka oli tietyllä tavalla houkutteleva. ”
Mutta vaikka vaikea työskennellä, Kuiper tunnettiin myös lämpimästä puoleltaan ja huumorintajuiltaan. Hän myös ylpesi siitä, että oli osaava ja ympäröi itsensä ihmisten kanssa, jotka tiesivät asiat, joita hän ei tiedä. Kuiper oli laboratorion johtaja kuolemaansa 1973 saakka.
Kuiper-vyö:
Trans-Neptunian esinepopulaation mahdollisesta olemassaolosta on spekuloitu pian Pluton löytämisen jälkeen vuonna 1930. Yksi ensimmäisistä oli tähtitieteilijä Armin O. Leuschner, joka ehdotti vuonna 1930, että Pluto ”voisi olla yksi monista pitkäaikaisista ajanjakson planeettaobjekteja, jotka ovat vielä löytämättä. ”
Vuonna 1943 British Astronomical Association -lehti, Kenneth Edgeworth selitti edelleen aiheesta, väittäen, että Neptunuksen ulkopuolella olevassa alkeellisessa aurinkosumussa oleva materiaali oli liian laajassa etäisyydessä tiivistyäkseen planeetoihin ja siten tiivistyneen pikemminkin lukemattomiin pieniin kappaleisiin.
Vuonna 1951 lehden artikkelissa Astrophysics, Gerard Kuiper spekuloi, kuinka samanlainen levy olisi voinut muodostua aurinkokunnan kehityksen varhaisessa vaiheessa. Toisinaan yksi tämän levyn esineistä vaeltaa sisäiseen aurinkokuntaan ja siitä tulee komeetta, hän väitti selittäen näin komeettojen alkuperän ja samalla selittäen, miksi Neptunuksen ulkopuolella ei ollut suuria planeettoja.
Kuitenkin meni vuosikymmeniä ennen kuin tämän levyn olemassaolo todistettiin ja sille annettiin nimi. Ensimmäinen askel tuli vuonna 1980, kun Uruguayn tähtitieteilijä Julio Fernández lähetti kuninkaallisen tähtitieteellisen seuran kuukausitiedoille paperin, jossa hän arvasi, että komeettavyö, joka oli 35-50 AU, vaaditaan huomioimaan havaittu komeettojen lukumäärä. . Se oli tämä paperi, johon myöhemmin tähtitieteilijät vetivät, kun tuli aika nimetä vyö.
Vuonna 1987 MIT: n tähtitieteilijä David Jewitt ja jatko-opiskelija Jane Luu aloittivat teleskooppien käytön Arizonan Kitt Peakin kansallisessa observatoriossa ja Chilessä sijaitsevassa Cerro Tololo -merkinnällisessä observatoriossa ulkoisen aurinkokunnan tutkimiseksi. Viiden vuoden etsinnän jälkeen, 30. elokuuta 1992, Jewitt ja Luu ilmoittivat "Hakper-vyö-esineen löytämisen" (15760) 1992 QB1. Kuusi kuukautta myöhemmin he löysivät alueelta toisen kohteen, (181708) 1993 FW, ja monia muita seurasi.
Samoin vuonna 1988 Kanadan tähtitieteilijäryhmä (Martin Duncanin, Tom Quinnin ja Scott Tremaisen joukkue) aloitti tietokonesimulaatioiden, joiden avulla Oort-pilvi ei voinut ottaa huomioon kaikkia lyhytaikaisia komeeteja. Kun "vyö", kuten Fernández kuvaili, lisäsi formulaatioihin, simulaatiot vastasivat havaintoja.
Vuoden 1988 lehdessä Tremaine ja hänen kollegansa viittasivat Neptunuksen ulkopuolelle jäävään hypoteettiseen alueeseen nimellä "Kuiper-vyö", mikä johtui ilmeisesti siitä tosiasiasta, että Fernández käytti sanoja "Kuiper" ja "komeettavyö" paperinsa aloituslauseessa. Vaikka tämä on jäänyt viralliseksi nimeksi, tähtitieteilijät käyttävät joskus vaihtoehtoista nimeä “Edgeworth-Kuiper Belt” Edgeworthin hyvittämiseksi aikaisemmasta teoreettisesta työstään.
Kuolema ja perintö:
Gerard Kuiper kuoli vuonna 1973 lomalla vaimonsa kanssa Meksikossa, missä hän kärsi kohtalokkaan sydänkohtauksen. Koska hänellä on monia saavutuksia ja pitkä historia tähtitieteen alalla, hän on saanut vuosien varrella paljon tunnustusta. Niihin kuuluu Kuiper-vyön nimeäminen hänen kunniakseen sekä asteroidihihnakohteen 2520 P – L nimeäminen hänen puolestaan (al. 1776 Kuiper).
Hänen kunniakseen on nimetty myös kolme kraatteria - Kuiper-kraatteri kuuhun, Kuiper-kraatteri Marsissa ja Kuiper-kraatteri elohopeassa. Ilma-astronomian työn vuoksi NASAn nyt käytöstä poistettu Kuiper Airborne Observatory (KAO) - erittäin muunnettu Lockheed C-141A Starlifter, jolla oli 91,5 cm: n (36 tuuman) kaukoputki - nimettiin hänen puolestaan.
Kuiper-palkinto on myös nimetty häneltä, ja se on Amerikan tähtitieteellisen yhdistyksen planeettatieteellisen jaoston myöntämä palkinto. Palkinto jaetaan vuosittain tutkijoille, joiden elinikäiset saavutukset ovat edistäneet ymmärrystämme planeettatieteistä.
Palkinnon voittajat ovat Carl Sagan, James Van Allen (Van Allenin säteilyvyön löytö maan ympärillä) ja Eugene Shoemaker (joka löysi Comet Shoemaker – Levy 9: n vaimonsa Carolyn S. Shoemakerin ja David H. Levyn kanssa).
Hänen omistautuneen johtajuutensa takia kuun- ja planeettalaboratoriossa yksi kolmesta rakennuksesta koostuvasta rakennuksesta (edellä esitetty Kuiper Space Sciences -rakennus) nimettiin hänen kunniakseen. Ja sata vuotta Gerardin syntymän jälkeen, NASA Uusia näköaloja operaatio oli hyvällä matkalla aurinkokuntamme Kuiper Belt -alueelle osana tehtäväämme tutkia Plutoa ja kuu-Charonia.
New Horizonsin tutkija ja Massachusetts Institute of Technology (MIT) -professori tri Richard Binzel tunnusti ryhmänsä osuuden lähteneelle tutkijalle. "Kuiper oli yksi ensimmäisistä tutkijoista, joka keskittyi lähes yksinomaan planeettojen ominaisuuksien tutkimiseen", hän sanoi. "Hänen työnsä loi perustan 1900-luvun lopun ja 2000-luvun alun avaruusalusten tehtäville."
Elämänsä aikana Kuiper sai myös monia palkintoja tunnustuksesta työstään. Vuonna 1947 Ranskan tähtitieteellinen seura sai hänelle Jules Janssen -palkinnon, mikä on heidän korkein kunnianosoituksensa. Vuonna 1959 Amerikan tähtitieteellinen yhdistys myönsi hänelle Henry Norris Russellin luennoinnin tunnustuksena hänen vuosien tähtitieteelliselle tutkimukselleen. Ja vuonna 1971 Kuiper sai Keplerin kultamitalin Amerikan tiedejärjestöltä ja Franklin-instituutilta.
Kun siirrymme eteenpäin aurinkokunnan tutkimiseen, emme voi kieltää suurta velkaa, jonka olemme velkaa Gerard Kuiperille. Se mitä tiedämme Marsista ja Titanista ja niiden potentiaalisesta asumiskelpoisuudesta, perustuu Kuiperin työhön infrapuna- ja spektroskooppisen tähtitieteen avulla. Ilman häntä Apollon tehtäviä ei ehkä olisi tapahtunut, ja tietomme asteroideista ja ulkoisesta aurinkokunnasta heikentyisivät huomattavasti.
Voidaan kuvitella, että kun alamme tutkia Kuiperin hihnaa yksityiskohtaisemmin ja aloitamme luettelon sisällä olevista monista, monista esineistä, niin monilla on nimet, jotka kutsuvat mieleen myöhäisen suuren Kuiperin.
Olemme kirjoittaneet paljon artikkeleita Gerard Kuiperista Space Magazine -lehteen. Tässä on artikkeli Kuiper-vyöstä ja tässä artikkeli Protoplanet-hypoteesista.
Jos haluat lisätietoja Gerard Kuiperista, tutustu NASAn artikkeliin Gerard Kuiperista ja Kuu- ja planeettalaboratorion sivulta hänellä.
Olemme myös nauhoittaneet kokonaisen jakson tähtitieteen näyttelijöistä, jotka koskevat kääpiöplaneettoja. Kuuntele täällä, Jakso 194: Kääpiöparveet.
