Във външното течение на Слънчевата система, извън орбитата на Нептун, се намира област, просмукана от небесни обекти и малки планети. Този регион е известен като „поясът на Куйпер“ и е наречен в чест на астронома от 20 век, който спекулира за съществуването на такъв диск десетилетия преди неговото наблюдение. Той разсъждаваше, че този диск е източникът на много комети на Слънчевите системи и причината да няма големи планети отвъд Нептун.
Жерард Куйпър също е считан от мнозина за „баща на планетарната наука“. През 60-те и 70-те той играе решаваща роля в развитието на инфрачервената въздушна астрономия, технология, която доведе до множество основни открития, които биха били невъзможни с помощта на наземни обсерватории. В същото време той помогна да каталогизира астероидите, изследва Луната, Марс и външната Слънчева система и откри нови луни.
Ранен живот:
Джерард Куйпер, родом от Герит Куйпер, е роден на 7 декември 1905 г. в село Харенкарспел в Северна Холандия. Като дете той имаше изключително остро зрение и беше в състояние да види с просто око магнитуд 7,5 звезди (които са около четири пъти по-бледи от повечето звезди, видими с просто око). Зрителното му зрение стимулираше интереса му към астрономията, което личеше от най-ранна възраст.
Образование:
През 1924 г. Куйпър започва да учи в Лайденския университет, където също изучава холандския астроном от 17 век Кристиан Хюйгенс. По това време в университета се събраха много голям брой астрономи и Куйпер продължи да се сприятелява с много от тях. Сред неговите учители бяха холандският астроном Ян Оорт (за когото е кръстен Оортовият облак) и Пол Еренфест, австрийско-холандски физик, който разработи теорията за фазовия преход на квантовата механика.
През 1927 г. получава бакалавърска степен. в астрономията и премина направо в следдипломното си образование. През 1933 г. завършва докторската си дисертация за бинарни звезди и след това пътува до Калифорния, за да стане сътрудник в обсерваторията Лик. През 1935 г. той заминава да работи в обсерваторията на колежа в Харвард, където се запознава с бъдещата си съпруга Сара Паркър Фулър. Двамата се женят на 20 юни 1936 година.
Постижения в астрономията:
През 1937 г. Куйпер заема позиция в Обсерваторията Йеркес в Чикагския университет и става американски гражданин. През следващите няколко десетилетия той участва в много астрономически проучвания и направи много открития, които напреднаха в областта на планетарната наука. Първите се появяват между 1944 и 1947 г., докато правят наблюдения на Марс и външната Слънчева система.
Използвайки наземни телескопи, Куйпер потвърди съществуването на атмосфера, богата на метан над Титан (най-голямата луна на Сатурн). През 1947 г. той използва подобни методи, за да открие, че въглеродният диоксид е основен компонент на атмосферата на Марс. Същата година той предсказа, че пръстените на Сатурн са съставени предимно от частици лед и откри Миранда, петата луна на Уран.
През 1949 г. Куйпер дава началото на изследването за астероиди на Yerkes-McDonald, фотометрично проучване на астероиди, проведено от Чикагския университет и Тексаския университет в Остин, което се проведе от 1950 до 1952 г. По това време проучването е ограничено до 16 астероиди , но също така проправи пътя към проучването на Паломар-Лайден, което Куйпер също инициира през 1961г.
Това усилие за сътрудничество включваше Лунната и планетарната лаборатория (LPL) в Аризона, обсерваторията Palomar в Сан Диего и обсерваторията в Leiden в Холандия (Alma Mater на Kuiper). Това проучване използва фотографски табели, взети от LPL с 48-инчовата камера Schmidt в обсерваторията Palomar.
След като бяха открити малки планети (и астероиди с магнитуди по-големи от 20), техните орбитални елементи бяха изчислени в обсерваторията в Синсинати, като всички други аспекти на програмата, включително анализ на снимките, се проведоха в обсерваторията в Лайден. Това проучване доведе до откриването на голям брой астероиди, като бяха открити приблизително 200-400 астероиди на една плака и общо 130 плочи.
През 1956 г. Куйпер доказва, че полярните ледени чаши на Марс не са съставени от въглероден диоксид, както се смяташе по-рано, а вместо това са съставени от воден лед. През 60-те години Куйпер също помага да идентифицира местата за кацане на Луната за програмата Аполон и дори прогнозира каква ще е повърхността на Луната. Твърденията му, че лунната повърхност ще бъде „като хрупкав сняг“ бяха потвърдени през 1969 г. от астронавта Нийл Армстронг.
Именно през 60-те години Куйпер направи своя първоначален принос за развитието на инфрачервената въздушна астрономия. През 1967 г. четирите двигателни самолета Convair 990 на НАСА се предлагат с бордови телескоп, който се използва за провеждане на инфрачервени изследвания на височина от 12 192 метра (40 000 фута). Куйпер го използва широко за извършване на спектроскопични изследвания на Слънцето, звездите и Слънчевите планети.
Куйпер прекарва по-голямата част от кариерата си в Чикагския университет, но през 1960 г. се премества в Тусон, Аризона, за да открие Лунната и планетарната лаборатория в Университета в Аризона. На колегите си Джерард беше известен с това, че беше взискателен шеф, чиято рутина включваше упорит труд и дълги часове. Дейл Крейкшанк, колега учен, работил в LPL под Kuiper, твърди, че:
„Той работи изключително усилено и изискваше същата отдаденост, преданост и сериозност от всички около него. Ако не са дали, или ако не са се представили, те са се сблъскали с него. Това важи за студентите. То важи и за колегите преподаватели, техническите сътрудници и инженерите - всекиго около него. Но в същото време той имаше хумористична страна, топла страна, лична страна, която по някакъв начин беше привлекателна. "
Но макар да беше труден за работа, Куйпер беше известен и с това, че има топла страна и чувство за хумор. Той също се гордееше с това, че знае и се обгражда с хора, които знаят неща, които той не знае. Кюпер беше директор на лабораторията до смъртта си през 1973 г.
Коланът на Койпер:
Възможното съществуване на транснептунова популация от предмети се спекулира от скоро след откриването на Плутон през 1930 г. Един от първите е астрономът Армин О. Льошнер, който през 1930 г. предполага, че Плутон „може да бъде един от многото планетарни обекти, които все още предстои да бъдат открити. "
През 1943 г. в Списание на Британската астрономическа асоциация, Кенет Еджъърт допълнително обясни темата, твърдейки, че материалът в първоначалната слънчева мъглявина отвъд Нептун е твърде широко разположен, за да се кондензира в планети, и така по-скоро се кондензира в безброй по-малки тела.
През 1951 г. в статия за списанието астрофизикаДжерард Куйпър спекулира как подобен диск би могъл да се формира в началото на еволюцията на Слънчевата система. Понякога един от обектите от този диск ще се скита във вътрешната Слънчева система и ще се превърне в комета, твърди той, като по този начин обяснява произхода на кометите, като същевременно предлага обяснение защо няма големи планети отвъд Нептун.
Все пак ще са минали много десетилетия, преди съществуването на този диск да бъде доказано и да му бъде дадено име. Първата стъпка дойде през 1980 г., когато уругвайският астроном Хулио Фернандес представи документ до Месечните известия на Кралското астрономическо дружество, в който спекулира, че кометен пояс, който лежи между 35 и 50 AU, ще е необходим за отчитане на наблюдавания брой комети , Именно тази книга по-късните астрономи биха привлекли, когато дойде време да се назове коланът.
През 1987 г. астрономът Дейвид Джиит от MIT и аспирантката Джейн Луу започват да използват телескопите в Националната обсерватория Кит Пик в Аризона и Междуамериканската обсерватория Серро Тололо в Чили, за да търсят външната Слънчева система. След пет години търсене, на 30 август 1992 г. Джуит и Луу обявиха „Откриването на кандидата за обект на пояса на Койпер“ (15760) 1992 QB1. Шест месеца по-късно те откриват втори обект в региона, (181708) 1993 FW, и много други следват.
По същия начин, през 1988 г., канадски екип от астрономи (екип на Мартин Дънкан, Том Куин и Скот Треман) започва да работи с компютърни симулации, които определят, че облакът на Оорт не може да отчита всички краткотрайни комети. С „колан“, както го описа Фернандес, добавен към съставите, симулациите съответстват на наблюденията.
В своя труд от 1988 г. Тремейн и неговите колеги посочват хипотетичния регион отвъд Нептун като „пояса на Койпер“, очевидно поради факта, че Фернандес използва думите „Куйпер“ и „кометен пояс“ в встъпителното изречение на своя документ. Въпреки че това остава официалното име, астрономите понякога използват алтернативното име „поясът на Edgeworth-Kuiper“, за да кредитират Edgeworth за по-ранната му теоретична работа.
Смърт и наследство:
Джерард Куйпър умира през 1973 г., докато е на почивка със съпругата си в Мексико, където претърпя фатален сърдечен удар. Поради многото си постижения и дългогодишната си работа в областта на астрономията, той е получил много признания през годините. Те включват назоваването на пояса на Куйпер в негова чест, както и назоваването на обекта на астероидния колан 2520 P – L след него (известен още като 1776 Kuiper).
В негова чест са наречени и три кратера - кратера на Койпер на Луната, кратера на Койпер на Марс и кратера на Куйпер на Меркурий. Благодарение на работата си във въздушната астрономия, сега изведената от експлоатация въздушна обсерватория Kuiper (KAO) на НАСА - силно модифициран Lockheed C-141A Starlifter, който носеше телескоп с дължина 91,5 см (36 инча) - също беше кръстен на него.
Наградата Койпер също е кръстена на него и е най-отличената награда, дадена от Отдела за планетарни науки на Американското астрономическо общество. Наградата се присъжда ежегодно на учени, чиито житейски постижения са напреднали в разбирането ни за планетарните науки.
Носители на тази награда са Карл Сагън, Джеймс Ван Алън (откриване на радиационния пояс на Ван Алън около Земята) и Юджийн Шоукмейкър (който откри съвместно обущарят на кометите - Леви 9 със съпругата си Каролин С. Шоумейкър и Дейвид Х. Леви).
Поради неговото всеотдайно ръководство в Лунната и планетарната лаборатория, една от трите сгради, съставляващи съоръжението (сградата на космическите науки на Койпер, показана по-горе), беше наречена в негова чест. И сто години след раждането на Джерард, НАСА Нови хоризонти мисията беше на път към региона на Койпер на нашата Слънчева система, като част от мисията му да изучава Плутон и неговата луна Харон.
Д-р Ричард Бинзел, научен сътрудник на New Horizons и професор от Масачузетския технологичен институт (MIT), призна депутатския екип на загиналия учен. „Куйпер беше един от първите учени, които се фокусираха почти изключително върху изследването на свойствата на планетите“, каза той. „Неговата работа положи основите на мисиите на космическите кораби от края на 20-ти и началото на 21-ви век.“
През живота си Куйпер също получи много награди в своето признание за работата си. През 1947 г. той е награден с наградата Жул Янсен от Френското астрономическо дружество, което е най-голямата им чест. През 1959 г. Американското астрономическо дружество му връчи лекцията на Хенри Норис Ръсел в знак на признание за многогодишните му астрономически изследвания. А през 1971 г. Куйпер получава златния медал „Кеплер“ от Американската асоциация за напредък на науката и Франклинския институт.
Докато вървим напред в нашето изследване на Слънчевата система, не можем да отречем големия дълг, който дължим на Джерард Куйпер. Това, което знаем за Марс и Титан, и тяхното потенциално обитаемост се опира на работата на Куйпер с инфрачервена и спектроскопична астрономия. Без него мисиите на Аполон може би не биха се случили и познанието ни за астероидите и външната Слънчева система би било значително намалено.
Човек може да си представи, че когато започнем да изучаваме пояса на Койпер по-подробно и започнем да каталогизираме много, много обекти вътре, че мнозина ще носят имена, които наричат на ум покойния велик Купер.
Написахме много статии за Джерард Куйпер за списание Space. Ето статия за пояса на Куйпер и ето една статия за хипотезата на протопланетите.
Ако искате повече информация за Джерард Куйпер, вижте статията на НАСА за Джерард Куйпер и страницата на Лунната и планетарната лаборатория върху него.
Записали сме и цял епизод на Астрономията в ролите за планетите джуджета. Слушайте тук, Епизод 194: Планетите джуджета.
