I det ydre rækkevidde af solsystemet, ud over Neptuns bane, ligger et område gennemtrængt af himmelobjekter og mindre planeter. Denne region er kendt som "Kuiper Belt" og er navngivet til ære for det 20. århundredes astronom, der spekulerede om eksistensen af en sådan disk årtier før den blev observeret. Denne disk, begrundede han, var kilden til mange systemer i Solar Systems, og grunden til, at der ikke var nogen store planeter ud over Neptune.
Gerard Kuiper betragtes også af mange som ”far til planetvidenskab”. I løbet af 1960'erne og 70'erne spillede han en afgørende rolle i udviklingen af infrarød luftbåren astronomi, en teknologi, der førte til mange vigtige opdagelser, der ville have været umuligt ved hjælp af jordbaserede observatorier. Samtidig hjalp han med at katalogisere asteroider, undersøgte Månen, Mars og det ydre solsystem og opdagede nye måner.
Tidligt liv:
Gerard Kuiper, nee Gerrit Kuiper, blev født den 7. december 1905 i landsbyen Harenkarspel i Nordholland. Som barn havde han ekstraordinært skarpt syn og kunne se 7,5 stjerner med det blotte øje (som er cirka fire gange svagere end de fleste stjerner, der er synlige med det blotte øje). Hans skarpe øjne ansporet hans interesse for astronomi, hvilket var tydeligt fra en tidlig alder.
Uddannelse:
I 1924 begyndte Kuiper at studere ved Leiden Universitet, hvor den berømte hollandske astronom fra det 17. århundrede Christiaan Huygens også studerede. På det tidspunkt havde et meget stort antal astronomer samlet sig på universitetet, og Kuiper fortsatte med at blive ven med mange af dem. Blandt hans lærere var den hollandske astronom Jan Oort (som Oort-skyen hedder) og Paul Ehrenfest, den østrigsk-hollandske fysiker, der udviklede faseovergangsteorien for kvantemekanik.
I 1927 modtog han sin B.Sc. i astronomi og gik lige ind i hans kandidatstudier. I 1933 afsluttede han sin doktorafhandling om binære stjerner og rejste derefter til Californien for at blive stipendiat ved Lick-observatoriet. I 1935 rejste han for at arbejde på Harvard College Observatory, hvor han mødte sin kommende kone, Sarah Parker Fuller. De to blev gift den 20. juni 1936.
Prestationer inden for astronomi:
I 1937 tog Kuiper en stilling ved Yerkes-observatoriet ved University of Chicago og blev en amerikansk statsborger. I løbet af de næste par årtier deltog han i mange astronomiske undersøgelser og gjorde mange opdagelser, der avancerede planetvidenskabsområdet. Den første kom i mellem 1944 og 1947, mens han gjorde observationer af Mars og det ydre solsystem.
Ved hjælp af jordbaserede teleskoper bekræftede Kuiper eksistensen af en metanrig atmosfære over Titan (Saturns største måne). I 1947 brugte han lignende metoder for at opdage, at kuldioxid var en vigtig komponent i Mars 'atmosfære. Samme år forudsagde han, at Saturns ringe primært var sammensat af ispartikler og opdagede Miranda, Uranus 'femte måne.
I 1949 indledte Kuiper Yerkes-McDonald-asteroideundersøgelsen, en fotometrisk undersøgelse af asteroider udført af University of Chicago og University of Texas i Austin, der løb fra 1950 til 1952. På det tidspunkt var undersøgelsen begrænset til 16 asteroider i størrelsesorden , men banede også vejen for Palomar-Leiden-undersøgelsen, som Kuiper også indledte, i 1961.
Denne samarbejdsindsats involverede Lunar and Planetary Laboratory (LPL) i Arizona, Palomar-observatoriet i San Diego og Leiden-observatoriet i Holland (Kuiper's Alma Mater). Denne undersøgelse anvendte fotografiske plader taget af LPL med det 48-tommers Schmidt-kamera ved Palomar Observatorium.
Når mindre planeter (og asteroider med større end 20 størrelser) blev opdaget, blev deres orbitalelementer beregnet ved Cincinnati-observatoriet med alle andre aspekter af programmet - inklusive analyse af fotografierne - udført på Leiden-observatoriet. Denne undersøgelse resulterede i opdagelsen af et stort antal asteroider, hvor ca. 200-400 asteroider blev opdaget pr. Plade, og i alt blev der anvendt 130 plader.
I 1956 beviste Kuiper, at Mars 'polære iskapper ikke var sammensat af kuldioxid, som man tidligere havde troet, og i stedet var sammensat af vandis. I 1960'erne hjalp Kuiper også med at identificere landingssteder på Månen til Apollo-programmet og forudsagde endda, hvordan Månens overflade ville være at gå på. Hans påstande om, at månens overflade ville være "som knasende sne" blev bekræftet i 1969 af astronauten Neil Armstrong.
Det var også i 1960'erne, at Kuiper gav sine sædvanlige bidrag til udviklingen af infrarød luftbåren astronomi. I 1967 blev NASAs fire motorstråle Convair 990-fly tilgængelige med et bord-teleskop, der blev brugt til at gennemføre infrarøde studier i en højde af 12.192 meter (40.000 fod). Kuiper brugte det i vid udstrækning til at foretage spektroskopiske undersøgelser af solen, stjernerne og solplaneterne.
Kuiper tilbragte det meste af sin karriere på University of Chicago, men flyttede til Tucson, Arizona, i 1960 for at oprette Lunar and Planetetary Laboratory på University of Arizona. For hans kolleger var Gerard kendt for at være en krævende chef, hvis rutine omfattede hårdt arbejde og lange timer. Dale Cruikshank, en videnskabsmand, der arbejdede på LPL under Kuiper, hævdede, at:
”Han arbejdede ekstremt hårdt selv, og han krævede den samme dedikation, hengivenhed og alvor fra alle omkring ham. Hvis de ikke gav det, eller hvis de ikke presterede, løb de af ham. Det gjaldt studerende. Det gjaldt også kolleger, tekniske medarbejdere og ingeniører - alle omkring ham. Men på samme tid havde han en humoristisk side, en varm side, en personlig side, der på nogle måder var tiltalende. ”
Men selvom det var vanskeligt at arbejde med, var Kuiper også kendt for at have en varm side og en sans for humor. Han stolte også på at være kyndig og omgi sig med mennesker, der vidste ting, som han ikke gjorde. Kuiper var laboratoriets direktør indtil sin død i 1973.
Kuiper Belt:
Den mulige eksistens af en trans-neptunisk befolkning af genstande var blevet spekuleret omkring siden kort efter opdagelsen af Pluto i 1930. En af de første var astronomen Armin O. Leuschner, som i 1930 antydede, at Pluto ”kan være en af mange længe- periode planetobjekter, der endnu ikke er opdaget. ”
I 1943 i Tidsskrift for British Astronomical Association, Kenneth Edgeworth uddybte yderligere om emnet og hævdede, at materialet i den primære solnebula ud over Neptun var for vidt fordelt til at kondensere til planeter, og så ret kondenseret til et utal af mindre kroppe.
I 1951 i en artikel til tidsskriftet Astrofysik, Gerard Kuiper spekulerede i, hvordan en lignende disk kunne have dannet sig tidligt i solsystemets udvikling. Lejlighedsvis ville et af objekterne fra denne disk vandre ind i det indre solsystem og blive en komet, hævdede han, hvilket således forklarede kometernes oprindelse, mens han også gav en forklaring på, hvorfor der ikke var store planeter ud over Neptun.
Det ville dog gå mange årtier, før eksistensen af denne disk blev bevist, og et navn blev givet den. Det første skridt kom i 1980, da den uruguayanske astronom Julio Fernández forelagde et papir til den månedlige meddelelse fra Royal Astronomical Society, hvor han spekulerede i, at et kometebælte, der lå mellem 35 og 50 AU, ville være nødvendigt for at tage højde for det observerede antal kometer . Det var dette papir, som senere astronomer ville trække på, da det var tid til at navngive bæltet.
I 1987 begyndte astronom David Jewitt fra MIT og kandidatstuderende Jane Luu at bruge teleskopene ved Kitt Peak National Observatory i Arizona og Cerro Tololo Inter-American Observatory i Chile til at søge på det ydre solsystem. Efter fem års søgning annoncerede Jewitt og Luu den 30. august 1992 "Opdagelsen af kandidatens Kuiper-bælteobjekt" (15760) QB1 fra 1992. Seks måneder senere opdagede de en anden genstand i regionen, (181708) 1993 FW, og mange flere fulgte efter.
Tilsvarende begyndte et canadisk team af astronomer (team af Martin Duncan, Tom Quinn og Scott Tremaine) i 1988 at køre computersimuleringer, som bestemte, at Oort-skyen ikke kunne redegøre for alle kometer i kort periode. Med et "bælte", som Fernández beskrev det, føjet til formuleringerne, matchede simuleringerne observationer.
I deres papir fra 1988 omtalte Tremaine og hans kolleger den hypotetiske region udover Neptun som "Kuiper Belt", tilsyneladende på grund af det faktum, at Fernández brugte ordene "Kuiper" og "comet belt" i åbningssætningen af sit papir. Mens dette har været det officielle navn, bruger astronomer undertiden det alternative navn ”Edgeworth-Kuiper Belt” for at ærede Edgeworth for hans tidligere teoretiske arbejde.
Død og arv:
Gerard Kuiper døde i 1973, mens han var på ferie med sin kone i Mexico, hvor han fik et dødeligt hjerteinfarkt. På grund af hans mange resultater og sin lange historie med arbejde inden for astronomi har han modtaget mange anerkendelser gennem årene. Disse inkluderer navngivning af Kuiper Belt til hans ære og navngivning af asteroide bælteobjektet 2520 P – L efter ham (alias 1776 Kuiper).
Tre kratere er også blevet navngivet til hans ære - Kuiper-krateret på Månen, Kuiper-krateret på Mars og Kuiper-krateret på Merkur. På grund af sit arbejde i luftbåren astronomi blev NASAs nu nedlagte Kuiper Airborne Observatory (KAO) - et stærkt modificeret Lockheed C-141A Starlifter, der bar et 91,5 cm (36 tommer) teleskop, også opkaldt efter ham.
Kuiper-prisen er også opkaldt efter ham og er den mest markante pris, der gives af American Astronomical Society's Division for Planetary Sciences. Prisen uddeles årligt til videnskabsfolk, hvis livstidsresultater har fremmet vores forståelse af planetariske videnskaber.
Vinderne af denne pris inkluderer Carl Sagan, James Van Allen (opdagelse af Van Allen-stråleremmen rundt om jorden) og Eugene Shoemaker (som co-opdagede Comet Shoemaker – Levy 9 med sin kone Carolyn S. Shoemaker og David H. Levy).
På grund af hans dedikerede ledelse ved Lunar og Planetarium, blev en af de tre bygninger, der udgør anlægget (Kuiper Space Sciences Building, vist ovenfor) udnævnt til hans ære. Og hundrede år efter Gerards fødsel, NASA Nye horisonter missionen var godt på vej til Kuiper Belt-regionen i vores solsystem, som en del af dens mission til at studere Pluto og dens måne Charon.
Dr. Richard Binzel, New Horizons co-efterforsker og professor ved Massachusetts Institute of Technology (MIT), erkendte, at hans team var bedømt til den afgåede videnskabsmand. ”Kuiper var en af de første forskere, der næsten udelukkende fokuserede på at udforske planets egenskaber,” sagde han. ”Hans arbejde lagde grundlaget for rumfartøjsopgaverne i det sene 20. og det tidlige 21. århundrede.”
I løbet af hans levetid modtog Kuiper også mange belønninger i sin anerkendelse for sit arbejde. I 1947 blev han tildelt Jules Janssen-prisen af det franske astronomiske selskab, som er deres højeste ære. I 1959 tildelte American Astronomical Society ham Henry Norris Russell Lectureship, som en anerkendelse af hans mange års astronomiske forskning. Og i 1971 modtog Kuiper Kepler-guldmedaljen fra American Association for the Advancement of Science og Franklin Institute.
Når vi går videre i vores udforskning af solsystemet, kan vi ikke benægte den store gæld, vi skylder Gerard Kuiper. Det, vi ved om Mars og Titan, og deres potentielle levedygtighed hviler på Kuipers arbejde med infrarød og spektroskopisk astronomi. Uden ham var Apollo-missionerne måske ikke sket, og vores viden om asteroider og det ydre solsystem ville blive kraftigt formindsket.
Man kan forestille sig, at når vi begynder at studere Kuiper Belt mere detaljeret og begynder at katalogisere de mange, mange objekter inden i, at mange vil bære navne, der kalder den sene store Kuiper.
Vi har skrevet mange artikler om Gerard Kuiper til Space Magazine. Her er en artikel om Kuiper Belt, og her er en artikel om Protoplanet Hypotesen.
Hvis du gerne vil have mere information om Gerard Kuiper, kan du tjekke NASAs artikel om Gerard Kuiper og Lunar and Planetary Laboratory 's side om ham.
Vi har også indspillet en hel episode af Astronomy Cast alt om Dværgplaneter. Lyt her, afsnit 194: Dværgplaneter.
