Во внешних пределах Солнечной системы, за пределами орбиты Нептуна, находится область, пронизанная небесными объектами и малыми планетами. Этот регион известен как «пояс Койпера» и назван в честь астронома 20-го века, который размышлял о существовании такого диска за десятилетия до того, как его наблюдали. Этот диск, рассуждал он, был источником многих комет Солнечной системы, и причиной того, что за пределами Нептуна не было больших планет.
Многие считают Джерарда Койпера «отцом планетарной науки». В течение 1960-х и 70-х годов он играл решающую роль в развитии воздушной инфракрасной астрономии, технологии, которая привела ко многим основным открытиям, которые были бы невозможны при использовании наземных обсерваторий. В то же время он помог каталогизировать астероиды, исследовал Луну, Марс и внешнюю Солнечную систему и обнаружил новые спутники.
Ранние годы:
Жерар Койпер, урожденная Геррит Койпер, родилась 7 декабря 1905 года в деревне Харенкарспель на севере Голландии. В детстве у него было необычайно острое зрение, и он мог видеть звезды величиной 7,5 невооруженным глазом (которые примерно в четыре раза слабее, чем большинство звезд, видимых невооруженным глазом). Его острое зрение подстегнуло его интерес к астрономии, которая была очевидна с раннего возраста.
Образование:
В 1924 году Койпер начал учиться в Лейденском университете, где также учился знаменитый голландский астроном Кристиан Гюйгенс 17-го века. В то время в университете собралось очень большое количество астрономов, и Койпер продолжил дружить со многими из них. Среди его учителей были один из голландских астрономов Ян Оорт (по имени Облака Оорта) и Пол Эренфест, австрийско-голландский физик, который разработал теорию фазовых переходов квантовой механики.
В 1927 году он получил степень бакалавра в астрономии и пошел прямо в аспирантуру. В 1933 году он закончил докторскую диссертацию о двойных звездах, а затем отправился в Калифорнию, чтобы стать научным сотрудником Обсерватории Лик. В 1935 году он ушел на работу в обсерваторию Гарвардского колледжа, где встретил свою будущую жену Сару Паркер Фуллер. Двое вступили в брак 20 июня 1936 года.
Достижения в астрономии:
В 1937 году Койпер занял должность в обсерватории Йеркса в Чикагском университете и стал гражданином США. В течение следующих нескольких десятилетий он участвовал во многих астрономических исследованиях и сделал много открытий, которые продвинули область науки о планете. Первое произошло между 1944 и 1947 годами, когда проводил наблюдения за Марсом и внешней Солнечной системой.
Используя наземные телескопы, Койпер подтвердил существование богатой метаном атмосферы над Титаном (самой большой луной Сатурна). В 1947 году он использовал аналогичные методы, чтобы обнаружить, что углекислый газ является основным компонентом атмосферы Марса. В том же году он предсказал, что кольца Сатурна в основном состоят из частиц льда, и открыл Миранду, пятую луну Урана.
В 1949 году Койпер инициировал исследование астероидов Йеркса-Макдональда, фотометрическое исследование астероидов, проведенное Чикагским университетом и Техасским университетом в Остине, которое проводилось с 1950 по 1952 год. В то время исследование ограничивалось астероидами величиной 16. , но также проложил путь для исследования Паломар-Лейден, которое Койпер также начал в 1961 году.
В этих совместных усилиях участвовали Лунная и планетарная лаборатория (LPL) в Аризоне, Паломарская обсерватория в Сан-Диего и Лейденская обсерватория в Нидерландах (Альма-матер Куйпера). В этом обзоре использовались фотопластинки, снятые ЛПЛ с помощью 48-дюймовой камеры Шмидта в Паломарской обсерватории.
После обнаружения малых планет (и астероидов с магнитудой более 20) их орбитальные элементы были вычислены в обсерватории Цинциннати, а все остальные аспекты программы, включая анализ фотографий, были проведены в Лейденской обсерватории. Это исследование привело к обнаружению большого количества астероидов, с примерно 200-400 астероидов, обнаруженных на одной пластине, и в общей сложности 130 используемых пластин.
В 1956 году Койпер доказал, что полярные ледяные шапки Марса не состояли из углекислого газа, как считалось ранее, а вместо этого состояли из водяного льда. В 1960-х годах Кейпер также помог определить места посадки на Луну для программы «Аполлон» и даже предсказал, как будет выглядеть поверхность Луны. Его утверждения о том, что лунная поверхность будет «как хрустящий снег», были подтверждены в 1969 году астронавтом Нилом Армстронгом.
Также в 1960-х годах Кейпер внес свой конструктивный вклад в развитие воздушной инфракрасной астрономии. В 1967 году четыре самолета НАСА Convair 990 с четырьмя двигателями стали доступны с бортовым телескопом, который использовался для проведения инфракрасных исследований на высоте 12 192 метра (40 000 футов). Койпер широко использовал его для спектроскопических исследований Солнца, звезд и планет Солнца.
Купер провел большую часть своей карьеры в Чикагском университете, но в 1960 году переехал в Тусон, штат Аризона, чтобы основать Лунную и Планетарную Лабораторию в Университете Аризоны. Для своих коллег Джерард был известен как требовательный начальник, чья рутина включала тяжелую работу и долгие часы. Дейл Круикшанк, коллега-ученый, работавший в ЛПЛ при Койпере, заявил, что:
«Сам он работал очень усердно и требовал от всех окружающих такой же самоотдачи, преданности и серьезности. Если они не дали этого, или если они не выступили, они столкнулись с ним. Это относится и к студентам. Это также относится к коллегам, техническим сотрудникам и инженерам - всем, кто его окружает. Но в то же время у него была юмористическая сторона, теплая сторона, личная сторона, которая была в некотором роде привлекательной ».
Но, несмотря на трудности в работе, Койпер также был известен тем, что у него была теплая сторона и чувство юмора. Он также гордился тем, что был знающим и окружал себя людьми, которые знали вещи, которых он не знал. Койпер был директором лаборатории до своей смерти в 1973 году.
Пояс Койпера:
О возможном существовании транс-нептунской популяции объектов спекулировали вскоре после открытия Плутона в 1930 году. Одним из первых был астроном Армин О. Лейшнер, который в 1930 году предположил, что Плутон «может быть одним из многих период планетарных объектов еще предстоит открыть ».
В 1943 году в Журнал Британской астрономической ассоциацииКеннет Эджуорт далее разъяснил эту тему, утверждая, что материал внутри изначальной солнечной туманности за пределами Нептуна был слишком широко разнесен, чтобы конденсироваться на планетах и, таким образом, скорее конденсировался в множество меньших тел.
В 1951 году в статье для журнала астрофизикаДжерард Койпер предположил, как подобный диск мог образоваться в начале эволюции Солнечной системы. По его словам, иногда один из объектов с этого диска попадает во внутреннюю Солнечную систему и становится кометой, объясняя происхождение комет, а также объясняя, почему за Нептуном не было больших планет.
Однако пройдет много десятилетий, прежде чем существование этого диска будет доказано и дано ему имя. Первый шаг был сделан в 1980 году, когда уругвайский астроном Хулио Фернандес представил в «Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества» документ, в котором он предположил, что пояс комет, который лежит между 35 и 50 а.е., потребуется для учета наблюдаемого количества комет. , Именно эта статья позже использовалась астрономами, когда пришло время называть пояс.
В 1987 году астроном Дэвид Джевитт из Массачусетского технологического института и аспирант Джейн Луу начали использовать телескопы в Национальной обсерватории Китт-Пик в Аризоне и Межамериканской обсерватории Серро-Тололо в Чили для поиска внешней Солнечной системы. После пяти лет поисков 30 августа 1992 года Джевитт и Луу объявили «Обнаружение объекта пояса Койпера» (15760) 1992 QB1. Шесть месяцев спустя они обнаружили второй объект в регионе (181708) 1993 года FW, и многие другие последовали за ним.
Аналогичным образом, в 1988 году канадская команда астрономов (команда Мартина Дункана, Тома Куинна и Скотта Тремейна) начала проводить компьютерное моделирование, которое определило, что облако Оорта не может учитывать все короткопериодические кометы. С помощью «пояса», как его описал Фернандес, моделирование соответствовало наблюдениям.
В своей работе 1988 года Тремейн и его коллеги назвали гипотетический регион за пределами Нептуна «поясом Койпера», по-видимому, из-за того, что Фернандес использовал слова «Койпер» и «пояс комет» в первом предложении своей статьи. Хотя это и остается официальным названием, астрономы иногда используют альтернативное имя «Пояс Эджворта-Койпера», чтобы отдать должное Эджуорту за его более раннюю теоретическую работу.
Смерть и наследие:
Джерард Койпер умер в 1973 году, находясь в отпуске со своей женой в Мексике, где он перенес смертельный сердечный приступ. Из-за его многочисленных достижений и долгой истории работы в области астрономии он получил много наград за эти годы. Они включают в себя именование пояса Койпера в его честь, а также присвоение ему названия объекта пояса астероидов 2520 P – L (aka. 1776 Kuiper).
В его честь также названы три кратера - кратер Койпера на Луне, кратер Койпера на Марсе и кратер Койпера на Меркурии. В связи с его работой в области бортовой астрономии в его честь была названа ныне выведенная из эксплуатации воздушно-десантная обсерватория имени Койпера (KAO) НАСА, представляющая собой сильно модифицированную звездную стрелку Lockheed C-141A, которая несла телескоп размером 91,5 см (36 дюймов).
Премия Койпера также названа в его честь и является самой выдающейся наградой, присуждаемой Отделением планетарных наук Американского астрономического общества. Премия присуждается ежегодно ученым, чьи жизненные достижения продвинули наше понимание планетарных наук.
Победители этой премии включают Карла Сагана, Джеймса Ван Аллена (открытие радиационного пояса Ван Аллена вокруг Земли) и Юджина Сапожника (который совместно открыл Комету Сапожник-Леви 9 со своей женой Кэролайн С. Сапожник и Дэвидом Х. Леви).
Из-за его преданного руководства в Лунной и Планетарной Лаборатории одно из трех зданий, из которых состоит объект (Здание Кейперских космических наук, показанное выше), было названо в его честь. И через сто лет после рождения Джерарда НАСА Новые горизонты Миссия была уже на пути к региону пояса Койпера нашей Солнечной системы, как часть его миссии по изучению Плутона и его луны Харона.
Д-р Ричард Бинзел, со-исследователь New Horizons и профессор Массачусетского технологического института (MIT), признал, что его команда работает в усопшем ученом. «Койпер был одним из первых ученых, которые сосредоточились почти исключительно на изучении свойств планет», - сказал он. «Его работа заложила основу для космических миссий конца 20-го и начала 21-го веков».
В течение его жизни Kuiper также получил много наград в его признании за его работу. В 1947 году французским астрономическим обществом он был удостоен премии имени Жюля Янссена, что является их высшей честью. В 1959 году Американское астрономическое общество присудило ему лекцию Генри Норриса Рассела в знак признания его многолетних астрономических исследований. А в 1971 году Койпер получил золотую медаль Кеплера от Американской ассоциации развития науки и Института Франклина.
Поскольку мы продвигаемся вперед в нашем исследовании Солнечной системы, мы не можем отрицать тот большой долг, который мы должны Джерарду Койперу. То, что мы знаем о Марсе и Титане, и их потенциальном обитаемости, основано на работе Койпера с инфракрасной и спектроскопической астрономией. Без него миссии Аполлона могли бы не состояться, и наши знания об астероидах и внешней Солнечной системе были бы значительно уменьшены.
Можно предположить, что когда мы начнем более детально изучать пояс Койпера и начнем каталогизировать многие, многие объекты внутри, многие будут носить имена, которые напоминают о покойном великом Койпере.
Мы написали много статей о Жераре Койпере для журнала Space. Вот статья о поясе Койпера и статья о гипотезе протопланеты.
Если вам нужна дополнительная информация о Джерарде Койпере, ознакомьтесь со статьей НАСА о Джерарде Койпере и странице Лунной и Планетарной лаборатории.
Мы также записали целый эпизод «Астрономического каста», посвященный планетам гномов. Послушайте, Эпизод 194: Карликовые планеты.
