Ve vnějším dosahu Sluneční soustavy, za oběžnou dráhou Neptunu, leží oblast prostupovaná nebeskými objekty a menšími planetami. Tato oblast je známá jako „Kuiperův pás“ a je pojmenována na počest astronoma 20. století, který spekuloval o existenci takového disku desetiletí před jeho pozorováním. Zdůvodnil, že tento disk byl zdrojem mnoha komet sluneční soustavy a důvodem, proč za Neptunem nebyly velké planety.
Gerard Kuiper je také mnohými považován za „otce planetární vědy“. Během šedesátých a sedmdesátých let hrál klíčovou roli ve vývoji infračervené vzdušné astronomie, což byla technologie, která vedla k mnoha stěžejním objevům, které by nebylo možné pomocí pozemních observatoří. Současně pomáhal katalogizovat asteroidy, zkoumal Měsíc, Mars a vnější sluneční soustavu a objevoval nové měsíce.
Raný život:
Gerard Kuiper, rodená Gerrit Kuiper, se narodil 7. prosince 1905 ve vesnici Harenkarspel v severním Holandsku. Jako dítě měl mimořádně ostrý zrak a viděl pouhým okem magnitudu 7,5 hvězd (které jsou asi čtyřikrát slabší než většina hvězd viditelných pouhým okem). Jeho horlivý zrak podnítil jeho zájem o astronomii, což bylo patrné již od útlého věku.
Vzdělávání:
V roce 1924 začal Kuiper studovat na Leiden University, kde studoval také známý holandský astronom 17. století Christiaan Huygens. V té době se na univerzitě shromáždilo velké množství astronomů a Kuiper se s nimi spřátelil. Mezi jeho učiteli byli kolegy nizozemský astronom Jan Oort (pro kterého je jmenován Oort Cloud) a Paul Ehrenfest, rakousko-nizozemský fyzik, který vyvinul teorii fázového přechodu kvantové mechaniky.
V roce 1927 obdržel B.Sc. v astronomii a šel přímo do jeho postgraduálního studia. V roce 1933 dokončil doktorskou práci o binárních hvězdách a poté odcestoval do Kalifornie, aby se stal členem Lick Observatory. V roce 1935 odešel do Harvard College Observatory, kde se setkal se svou budoucí manželkou Sarah Parker Fullerovou. Oba se oženili 20. června 1936.
Úspěchy v astronomii:
V roce 1937 se Kuiper dostal na Yerkesovu observatoř na University of Chicago a stal se americkým občanem. Během několika příštích desetiletí se účastnil mnoha astronomických průzkumů a objevil mnoho objevů, které pokročily v oblasti planetární vědy. První přišel v letech 1944 až 1947, zatímco pozoroval Mars a vnější sluneční soustavu.
Pomocí pozemních dalekohledů Kuiper potvrdil existenci atmosféry bohaté na metan nad Titanem (Saturnův největší měsíc). V roce 1947 použil podobné metody, aby zjistil, že oxid uhličitý je hlavní složkou atmosféry na Marsu. Téhož roku předpověděl, že Saturnovy prsteny jsou primárně složeny z ledových částic, a objevil Mirandu, pátý měsíc Uranu.
V roce 1949 Kuiper zahájil průzkum asteroidů Yerkes-McDonald, fotometrickou studii asteroidů prováděnou University of Chicago a University of Texas v Austinu, která probíhala od roku 1950 do roku 1952. V té době byl průzkum omezen na 16 asteroidů o velikosti 16 , ale také připravil cestu pro průzkum Palomar-Leiden, který Kuiper také zahájil, v roce 1961.
Toto úsilí o spolupráci zahrnovalo Lunární a planetární laboratoř (LPL) v Arizoně, observatoř Palomar v San Diegu a observatoř Leiden v Nizozemsku (Kuiper's Alma Mater). Tento průzkum použil fotografické desky pořízené LPL s 48-palcovou Schmidtovou kamerou na Palomarově observatoři.
Jakmile byly objeveny menší planety (a asteroidy s velikostí větší než 20), byly jejich orbitální prvky vypočteny na observatoři Cincinnati, přičemž všechny ostatní aspekty programu - včetně analýzy fotografií - byly provedeny na observatoři Leiden. Tento průzkum vedl k objevu velkého počtu asteroidů, kdy bylo objeveno zhruba 200 až 400 asteroidů na desku a bylo použito celkem 130 destiček.
V roce 1956 Kuiper dokázal, že polární ledové polštáře na Marsu nebyly složeny z oxidu uhličitého, jak se dříve myslelo, a místo toho se skládaly z vodního ledu. V šedesátých letech Kuiper také pomohl identifikovat místa přistání na Měsíci pro program Apollo a dokonce předpověděl, na jakém povrchu by chtěl chodit. Jeho tvrzení, že měsíční povrch bude „jako křupavý sníh“, potvrdil v roce 1969 astronaut Neil Armstrong.
To bylo také v šedesátých létech, že Kuiper dělal jeho klíčové příspěvky k vývoji infračervené vzdušné astronomie. V roce 1967 byla k dispozici čtyřmotorová letadla Convair 990 NASA s palubním dalekohledem, který byl používán pro provádění infračervených studií v nadmořské výšce 12 192 metrů (40 000 stop). Kuiper to intenzivně používal k provádění spektroskopických studií Slunce, hvězd a Slunečních planet.
Kuiper strávil většinu své kariéry na University of Chicago, ale v roce 1960 se přestěhoval do Tucsonu v Arizoně, kde založil Lunární a planetární laboratoř na University of Arizona. Pro jeho kolegy byl Gerard známý jako náročný šéf, jehož rutina zahrnovala tvrdou práci a dlouhé hodiny. Dale Cruikshank, společný vědec, který pracoval na LPL pod Kuiperem, tvrdil, že:
"Sám pracoval velmi tvrdě a od všech kolem něj požadoval stejnou oddanost, oddanost a vážnost." Pokud to nedali, nebo neučinili, utíkali před ním. To platí pro studenty. Vztahuje se také na kolegy, technické spolupracovníky a inženýry - kohokoli kolem něj. Ale zároveň měl vtipnou stránku, hřejivou stránku, osobní stránku, která byla nějakým způsobem přitažlivá. “
Ale i když s ním bylo obtížné pracovat, bylo známo, že má Kuiper teplou stránku a smysl pro humor. Také si oblíbil, že je dobře informován a obklopuje se lidmi, kteří věděli, co neudělal. Kuiper byl ředitelem laboratoře až do své smrti v roce 1973.
Kuiperův pás:
Možná existence trans-neptunské populace předmětů byla spekulována asi krátce po objevu Pluta v roce 1930. Jedním z prvních byl astronom Armin O. Leuschner, který v roce 1930 navrhl, že Pluto „může být jedním z mnoha dlouhých - období planetárních objektů, které ještě nebyly objeveny. “
V roce 1943 v Žurnál britské astronomické asociace, Kenneth Edgeworth dále vysvětlil toto téma, prohlašovat, že materiál uvnitř pravěké sluneční mlhoviny za Neptunem byl příliš široce rozložený, aby kondenzoval na planety, a tak poněkud kondenzoval do nesčetných menších těl.
V roce 1951, v článku pro časopis AstrofyzikaGerard Kuiper spekuloval, jak by se podobný disk mohl vytvořit na počátku vývoje sluneční soustavy. Jeden z předmětů z tohoto disku by občas putoval do vnitřní Sluneční soustavy a stal se kometou, vysvětlil, čímž vysvětlil původ komet a zároveň poskytl vysvětlení, proč za Neptunem neexistují žádné velké planety.
Bylo by však mnoho desetiletí, než bude existence tohoto disku prokázána a bude jí dáno jméno. První krok přišel v roce 1980, kdy uruguayský astronom Julio Fernández předložil referát Měsíčnímu oznámení Královské astronomické společnosti, ve kterém spekuloval, že za pozorovaný počet komet bude třeba počítat s pásem komet, který ležel mezi 35 a 50 AU. . To byl tento článek, který by později astronomové využili, až přijde čas na pojmenování pásu.
V roce 1987 začal astronom David Jewitt z MIT a postgraduální studentka Jane Luu používat dalekohledy na národní observatoři Kitt Peak v Arizoně a meziamerické observatoři Cerro Tololo v Chile, aby prohledali vnější sluneční soustavu. Po pěti letech hledání, 30. srpna 1992, Jewitt a Luu oznámili „objev kandidátského objektu Kuiper belt“ (15760) 1992 QB1. O šest měsíců později objevili druhý objekt v regionu, (181708) 1993 FW, a mnoho dalších následovalo.
Podobně v roce 1988 začal kanadský tým astronomů (tým Martin Duncan, Tom Quinn a Scott Tremaine) provozovat počítačové simulace, které určovaly, že Oortův oblak nemůže odpovídat za všechny krátkodobé komety. S „pásem“, jak to popsal Fernández, se k formulacím přidaly simulace odpovídající pozorování.
V jejich 1988 dokumentu, Tremaine a jeho kolegové odkazovali na hypotetickou oblast za Neptunem jak “Kuiper pás”, zřejmě kvůli skutečnosti, že Fernández používal slova “Kuiper” a “pás komety” v úvodní větě jeho papíru. Zatímco toto zůstalo oficiální jméno, astronomové někdy používají alternativní jméno “Edgeworth-Kuiper pás” připočítat Edgeworth pro jeho časnější teoretickou práci.
Smrt a odkaz:
Gerard Kuiper zemřel v roce 1973 na dovolené s manželkou v Mexiku, kde utrpěl fatální infarkt. Díky mnoha úspěchům a dlouhé historii práce v oboru astronomie získal za ta léta mnoho ocenění. Patří mezi ně pojmenování Kuiperova pásu na jeho počest, stejně jako pojmenování asteroidního pásu 2525 P-L po něm (aka. 1776 Kuiper).
Na jeho počest byli také jmenováni tři krátery - kráter Kuiper na Měsíci, kráter Kuiper na Marsu a kráter Kuiper na Merkuru. Kvůli jeho práci ve vzdušné astronomii, NASA je nyní vyřazené Kuiper Airborne Observatory (KAO) - vysoce modifikovaný Lockheed C-141A Starlifter, který nesl 91,5 cm (36 palců) dalekohled - byl také pojmenován po něm.
Kuiperova cena je také pojmenována po něm a je nejvýznamnějším oceněním divize planetárních věd americké astronomické společnosti. Cena se uděluje každoročně vědcům, jejichž celoživotní úspěchy posunuly naše chápání planetárních věd.
Vítězi této ceny jsou Carl Sagan, James Van Allen (objev Radiačního pásu Van Allen kolem Země) a Eugene Shoemaker (který spolu se svou manželkou Carolyn S. Shoemaker a Davidem H. Levym objevil kometního ševce - Levy 9).
Díky svému oddanému vedení v Lunární a planetární laboratoři byla na jeho počest jmenována jedna ze tří budov, které tvoří toto zařízení (výše uvedená budova Kuiper Space Sciences Building). A sto let po Gerardově narození, NASA Nové obzory Mise byla na dobré cestě do oblasti Kuiper Belt naší sluneční soustavy, jako součást své mise studovat Pluto a jeho měsíc Charon.
Dr. Richard Binzel, spoluřešitel a profesor New Horizons na technologickém institutu v Massachusetts (MIT), uznal oddělení svého týmu odcházejícímu vědci. "Kuiper byl jedním z prvních vědců, kteří se téměř výhradně zaměřili na zkoumání vlastností planet," řekl. "Jeho práce položila základy pro kosmické mise koncem 20. a počátku 21. století."
Během jeho života, Kuiper také dostal mnoho odměn v jeho uznání za jeho práci. V roce 1947 mu byla udělena cena Julesa Janssena francouzskou astronomickou společností, což je jejich nejvyšší čest. V roce 1959 mu americká astronomická společnost ocenila Henry Norris Russell Lectureship jako uznání za mnohaletý astronomický výzkum. V roce 1971 obdržela Kuiper Zlatou medaili Kepler od americké asociace pro rozvoj vědy a Franklinova institutu.
Jak postupujeme vpřed při zkoumání Sluneční soustavy, nemůžeme popřít velký dluh, který dlužíme Gerardu Kuiperovi. To, co víme o Marsu a Titanu, a jejich potenciální návaznost, spočívá na Kuiperově práci s infračervenou a spektroskopickou astronomií. Bez něj by se mise Apolla pravděpodobně nestalo a naše znalosti o asteroidech a vnější sluneční soustavě by se výrazně snížily.
Lze si představit, že když začneme podrobněji studovat Kuiperův pás a začneme katalogizovat mnoho, mnoho objektů uvnitř, mnoho z nich bude nést jména, která na mysli budou připomínat pozdního velkého Kuipera.
Napsali jsme mnoho článků o Gerardu Kuiperovi pro časopis Space. Tady je článek o Kuiperově opasku a tady je článek o hypotéze Protoplanetu.
Pokud byste chtěli získat více informací o Gerardu Kuiperovi, podívejte se na článek NASA o Gerardu Kuiperovi a stránce Lunární a planetární laboratoře na něm.
Zaznamenali jsme také celou epizodu Astronomie Cast vše o planetách trpaslíků. Poslouchejte zde, Epizoda 194: Trpasličí planety.
