У зовнішній течії Сонячної системи, поза орбітою Нептуна, лежить область, пронизана небесними об'єктами та незначними планетами. Цей регіон відомий як «Пояс Койпера» і названий на честь астронома 20 століття, який роздумував про існування такого диска десятиліттями до того, як його спостерігали. Цей диск, вважав він, був джерелом багатьох комет Сонячної системи, і причина того, що поза Нептуном не було великих планет.
Герард Куйпер також вважається "батьком планетарної науки". Протягом 1960-х і 70-х років він відіграв вирішальну роль у розвитку інфрачервоної повітряної астрономії - технології, яка призвела до багатьох ключових відкриттів, які були б неможливі за допомогою наземних обсерваторій. У той же час він допомагав каталогізувати астероїди, обстежував Місяць, Марс та зовнішню Сонячну систему та відкривав нові місяці.
Раннє життя:
Джерард Куйпер, уродженець Герріт Куйпер, народився 7 грудня 1905 року в селі Харенкарспель на півночі Голландії. У дитинстві він мав надзвичайно гострий зір і міг бачити неозброєним оком величину 7,5 зірок (які приблизно в чотири рази слабкіші, ніж більшість зірок, видимих неозброєним оком). Його пильний зір стимулював його інтерес до астрономії, що було видно з раннього віку.
Освіта:
У 1924 році Куйпер почав навчання в Лейденському університеті, де також навчався знаменитий голландський астроном ХVІІ століття Крістіан Гюйгенс. У той час в університеті зібралася дуже велика кількість астрономів, і Куйпер продовжував дружити з багатьма з них. Серед його викладачів були голландський астроном Ян Оорт (якого названо Хмарою Оорта) та Пол Еренфест, австрійсько-голландський фізик, який розробив теорію фазового переходу квантової механіки.
У 1927 р. Отримав ступінь бакалавра. в астрономії і пішов прямо в аспірантуру. У 1933 році він закінчив докторську дисертацію про бінарних зірок, а потім поїхав до Каліфорнії, щоб стати стипендіатом в обсерваторії Ліка. У 1935 році він поїхав працювати в обсерваторію Гарвардського коледжу, де познайомився зі своєю майбутньою дружиною Сарою Паркер Фуллер. Двоє одружилися 20 червня 1936 року.
Досягнення в астрономії:
У 1937 році Куйпер зайняв посаду в обсерваторії Йеркеса в Чиказькому університеті і став американським громадянином. Протягом наступних декількох десятиліть він брав участь у багатьох астрономічних дослідженнях та зробив багато відкриттів, які просунули сферу планетарної науки. Перший відбувся між 1944 і 1947 роками, роблячи спостереження за Марсом та зовнішньою Сонячною системою.
Використовуючи наземні телескопи, Куйпер підтвердив існування атмосфери, насиченої метаном над Титаном (найбільшим місяцем Сатурна). У 1947 р. Він застосував подібні методи, щоб виявити, що вуглекислий газ є головним компонентом атмосфери Марса. Того ж року він передбачив, що кільця Сатурна складаються в основному з частинок льоду, і відкрив Міранду, п'ятий місяць Урана.
У 1949 році Куйпер ініціював дослідження астероїдів Еркеса-Макдональда, фотометричне дослідження астероїдів, проведене Чиказьким університетом та Техаським університетом в Остіні, яке проходило з 1950 по 1952 рр. На той час обстеження було обмежене величиною 16 астероїдів , але також проклав шлях для опитування Паломара-Лейдена, яке Куйпер також ініціював, у 1961 році.
Ці спільні зусилля включали Місячну та планетарну лабораторію в Арізоні, Обсерваторію Паломар у Сан-Дієго та Лейденську обсерваторію в Нідерландах (Альма-Матер Куйпера). У цьому опитуванні були використані фотопластинки, зняті LPL за допомогою 48-дюймової камери Шмідта в обсерваторії Паломар.
Як тільки були виявлені незначні планети (астероїди з величиною більше 20), їх орбітальні елементи були обчислені в обсерваторії Цинциннаті, а всі інші аспекти програми, включаючи аналіз фотографій, проводилися в обсерваторії Лейдена. У результаті цього опитування було виявлено велику кількість астероїдів, приблизно 200-400 астероїдів були виявлені на тарілці, і загалом було використано 130 пластин.
У 1956 році Куйпер довів, що полярні крижанки Марса складаються не з вуглекислого газу, як вважалося раніше, а замість цього складалися з водного льоду. У 1960-ті Куйпер також допоміг визначити місця посадки на Місяць за програмою «Аполлон» і навіть передбачив, якою буде поверхня Місяця. Його твердження про те, що поверхня місяця була б "схожим на хрусткий сніг", була підтверджена в 1969 році космонавтом Нілом Армстронгом.
Також у 60-х роках Куйпер зробив свій першокласний внесок у розвиток інфрачервоної повітряної астрономії. У 1967 році чотири двигун-реактивний літак NASA Convair 990 став доступним із бортовим телескопом, який використовувався для проведення інфрачервоних досліджень на висоті 1292 метрів (40 000 футів). Куйпер широко використовував його для проведення спектроскопічних досліджень Сонця, зірок та Сонячних планет.
Куйпер провів більшу частину своєї кар'єри в Чиказькому університеті, але в 1960 році переїхав до Тусона, штат Арізона, щоб створити Місячну та планетарну лабораторію в університеті Арізони. Своїм колегам Джерард був відомий тим, що був вимогливим начальником, до розпорядку якого входили наполеглива праця та довгі години. Дейл Крейкшанк, науковий співробітник, який працював у LPL під Куйпером, стверджував, що:
«Він надзвичайно наполегливо працював і вимагав однакової відданості, відданості та серйозності від усіх навколо. Якщо вони цього не дали чи не зробили, вони побігли на нього. Це стосувалося студентів. Це стосувалося також колег викладачів, технічних співробітників та інженерів - будь-кого навколо. Але в той же час у нього була жартівлива сторона, тепла сторона, особиста сторона, яка певним чином була привабливою ».
Але, хоча важко працювати, Куйпер також був відомий тим, що мав теплий бік та почуття гумору. Він також пишався тим, що обізнаний і оточував себе людьми, які знали речі, яких він не знав. До своєї смерті Куйпер був керівником лабораторії до 1973 року.
Пояс Койпера:
Про можливе існування транснептунівської популяції об'єктів міркували з самого початку після відкриття Плутона в 1930 році. Одним із перших був астроном Армін О. Лешнер, який у 1930 р. Припустив, що Плутон "може бути одним із багатьох довготривалих - планетарні об'єкти періоду ще не відкриті. "
У 1943 р. В с Журнал Британської Астрономічної Асоціації, Кеннет Едгуорт далі пояснив цю тему, стверджуючи, що матеріал всередині первісної сонячної туманності за межами Нептуна був занадто широко розташований, щоб конденсуватися в планети, і таким чином конденсувався в безлічі менших тіл.
У 1951 р. У статті для журналу АстрофізикаДжерард Куйпер міркував, як подібний диск міг сформуватися на початку еволюції Сонячної системи. Іноді один із об'єктів цього диска блукав у внутрішній Сонячній системі і ставав кометою, стверджував він, тим самим пояснюючи походження комет, одночасно пропонуючи пояснення, чому поза Нептуном не було великих планет.
Однак пройшло б багато десятиліть, перш ніж існування цього диску було доведено і ім'я йому дано. Перший крок відбувся в 1980 році, коли уругвайський астроном Хуліо Фернандес подав документ до Щомісячних повідомлень Королівського астрономічного товариства, в якому він припускав, що для пояснення кількості спостережених комет потрібно буде пояс комети, який лежав між 35 і 50 АС. . Саме цей документ пізніше притягнули б астрономи, коли прийшов час назвати пояс.
У 1987 році астроном Девід Джітвіт з MIT та аспірантка Джейн Луу почали використовувати телескопи в Національній обсерваторії Кіт Пік в Арізоні та Міжамериканській обсерваторії Серро Тололо в Чилі для пошуку зовнішньої Сонячної системи. Після п'яти років пошуків, 30 серпня 1992 року, Джуїттт і Луу оголосили "Відкриття кандидата на предмет пояса Койпера" (15760) 1992 QB1. Через півроку вони виявили другий об’єкт у регіоні (181708) 1993 FW, а за ним і багато інших.
Так само в 1988 році канадська команда астрономів (команда Мартіна Данкана, Тома Куїнна та Скотта Тремена) почала використовувати комп'ютерні симуляції, які визначили, що хмара Оорта не може враховувати всі короткочасні комети. З «поясом», як описав Фернандес, додавши до рецептур, моделювання відповідало спостереженням.
У своєму докладі про 1988 рік Тремен та його колеги назвали гіпотетичний регіон за межами Нептуна «поясом Койпера», мабуть, через те, що Фернандес у вступному реченні своєї статті використовував слова «Койпер» та «кометовий пояс». Незважаючи на те, що це залишається офіційною назвою, астрономи іноді використовують альтернативну назву "Пояс Edgeworth-Kuiper", щоб приписувати Edgeworth за його попередню теоретичну роботу.
Смерть і спадщина:
Джерард Куйпер помер у 1973 році, перебуваючи у відпустці зі своєю дружиною в Мексиці, де переніс смертельний серцевий напад. Через свої численні досягнення та довгу історію роботи в галузі астрономії за ці роки він отримав багато похвал. Сюди можна віднести назву поясу Койпера на його честь, а також назву об'єкта пояса астероїда 2520 P – L після нього (ака. 1776 Куйпер).
На його честь також були названі три кратери - кратер Куйпер на Місяці, кратер Куйпер на Марсі та кратер Куйпер на Меркурії. Завдяки його роботі з повітряної астрономії, НАСА вже виведена з експлуатації повітряна десантна обсерваторія Куйпера (KAO) - високомодифікований телескоп Lockheed C-141A Starlifter, який носив телескоп 91,5 см (36 дюймів) - також був названий його ім'ям.
Премія Койпера також названа його іменем, і це найвизначніша нагорода, яку отримує Відділ планетарних наук Американського астрономічного товариства. Премія присуджується щороку вченим, життєві досягнення яких удосконалили наше розуміння планетарних наук.
Лауреатами цієї нагороди є Карл Саган, Джеймс Ван Аллен (виявив радіаційний пояс Ван Аллена навколо Землі) та Юджин Шевкер (який спільно відкрив комета Шевця – Леві 9 із дружиною Керлін С. Шомером та Девідом Х. Леві).
Завдяки його відданому керівництву в Місячній та планетарній лабораторії, одна з трьох споруд, що складають споруду (будівля наук Койпера, показана вище), була названа на його честь. І сто років після народження Джерарда, НАСА Нові горизонти місія була на шляху до регіону поясу Койпера нашої Сонячної системи, як частина його місії з вивчення Плутона та його місяця Харона.
Доктор Річард Бінзель, співавтор "Нових горизонтів" та професор Массачусетського технологічного інституту (MIT), визнав прихильність своєї команди до відійшов науковця. "Куйпер був одним з перших вчених, які майже виключно зосередилися на дослідженні властивостей планет", - сказав він. "Його робота заклала основу для місій космічних кораблів кінця 20 - початку 21 століття".
За своє життя Куйпер також отримав багато нагород за визнання за свою працю. У 1947 році Французьке астрономічне товариство отримало премію Жуля Янссена, що є їх найвищою честю. У 1959 році Американське астрономічне товариство присудило йому лекцію Генрі Норріса Рассела на знак визнання його багаторічних астрономічних досліджень. А в 1971 році Куйпер отримав золоту медаль Кеплера від Американської асоціації просування науки та Інституту Франкліна.
Коли ми рухаємось вперед у своєму дослідженні Сонячної системи, ми не можемо заперечувати велику заборгованість, яку ми зобов'язані Джерарду Куйперу. Те, що ми знаємо про Марс і Титан, та їх потенційну придатність, опирається на роботу Куйпера з інфрачервоною та спектроскопічною астрономією. Без нього місії Аполлона не могли б відбутися, і наші знання про астероїди та зовнішню Сонячну систему були б значно зменшені.
Можна уявити, що коли ми почнемо вивчати пояс Койпера більш детально, і почнемо каталогізувати багато, багато об'єктів всередині, то багато хто буде носити імена, які називають покійного великого Куйпера.
Ми написали багато статей про Джерарда Куйпера для Space Magazine. Ось стаття про пояс Койпера, і ось стаття про гіпотезу протопланети.
Якщо вам потрібна додаткова інформація про Джерарда Куйпера, перегляньте статтю НАСА про Джерарда Куйпера та сторінку Місячної та планетарної лабораторії на ньому.
Ми також записали цілий епізод Астрономічної ролі про планети-карлики. Слухайте тут, Епізод 194: Планетні карлики.
