في الروافد الخارجية للنظام الشمسي ، وراء مدار نبتون ، تقع منطقة تتخللها الأجرام السماوية والكواكب الصغيرة. تُعرف هذه المنطقة باسم "حزام كويبر" ، وقد سميت تكريمًا لعلم الفلك في القرن العشرين الذي تكهن بوجود مثل هذا القرص قبل عقود من ملاحظته. كان يعتقد أن هذا القرص كان مصدرًا لأنظمة شمسية كثيرة مذنبات ، والسبب في عدم وجود كواكب كبيرة وراء نبتون.
يعتبر الكثيرون أن جيرارد كويبر هو "أبو علم الكواكب". خلال الستينيات والسبعينيات من القرن الماضي ، لعب دورًا حاسمًا في تطوير علم الفلك المحمول بالأشعة تحت الحمراء ، وهي تقنية أدت إلى العديد من الاكتشافات المحورية التي كان من المستحيل استخدام المراصد الأرضية. في الوقت نفسه ، ساعد في تصنيف الكويكبات ، ومسح القمر والمريخ والنظام الشمسي الخارجي ، واكتشاف أقمار جديدة.
حياة سابقة:
ولد جيرارد كويبر ، ني جيريت كويبر ، في 7 ديسمبر 1905 ، في قرية Harenkarspel في شمال هولندا. عندما كان طفلاً ، كان لديه رؤية حادة بشكل غير عادي ، وكان قادرًا على رؤية حجم 7.5 نجوم بالعين المجردة (وهي أكثر خفوتًا أربع مرات تقريبًا من معظم النجوم المرئية للعين المجردة). حفز بصره الشديد اهتمامه بعلم الفلك ، والذي كان واضحًا منذ سن مبكرة.
التعليم:
في عام 1924 ، بدأ كويبر يدرس في جامعة ليدن ، حيث درس أيضًا عالم الفلك الهولندي الشهير كريستيان هيجنز. في ذلك الوقت ، تجمّع عدد كبير جدًا من علماء الفلك في الجامعة ، وواصل كويبر صداقة العديد منهم. من بين أساتذته كان زميل الفلكي الهولندي يان أورت (الذي سميت سحابة أورت باسمه) وبول إهرنفست ، الفيزيائي النمساوي الهولندي الذي طور نظرية المرحلة الانتقالية لميكانيكا الكم.
في عام 1927 ، حصل على بكالوريوس علوم. في علم الفلك وذهب مباشرة إلى دراساته العليا. في عام 1933 ، أنهى أطروحة الدكتوراه عن النجوم الثنائية ثم سافر إلى كاليفورنيا ليصبح زميلًا في مرصد ليك. في عام 1935 ، غادر للعمل في مرصد كلية هارفارد ، حيث التقى بزوجته المستقبلية ، سارة باركر فولر. تزوجا الاثنان في 20 يونيو 1936.
الإنجازات في علم الفلك:
في عام 1937 ، اتخذ كويبر منصبًا في مرصد يركس في جامعة شيكاغو وأصبح مواطنًا أمريكيًا. على مدار العقود القليلة القادمة ، شارك في العديد من المسوحات الفلكية وحقق العديد من الاكتشافات التي تقدمت في مجال علوم الكواكب. جاء الأول بين عامي 1944 و 1947 ، أثناء عمل ملاحظات للمريخ والنظام الشمسي الخارجي.
باستخدام التلسكوبات الأرضية ، أكد كويبر وجود جو غني بالميثان فوق تيتان (أكبر قمر لزحل). في عام 1947 ، استخدم أساليب مماثلة لاكتشاف أن ثاني أكسيد الكربون كان مكونًا رئيسيًا في الغلاف الجوي للمريخ. في نفس العام ، تنبأ بأن حلقات زحل كانت تتكون في المقام الأول من جزيئات الجليد ، واكتشف ميراندا ، القمر الخامس لأورانوس.
في عام 1949 ، بدأ كويبر في مسح الكويكبات يركس-ماكدونالد ، دراسة ضوئية عن الكويكبات التي أجرتها جامعة شيكاغو وجامعة تكساس في أوستن ، والتي استمرت من 1950 إلى 1952. في ذلك الوقت ، اقتصر المسح على 16 كويكبًا. ، ولكن أيضًا مهدت الطريق لمسح بالومار ليدن ، الذي بدأه كويبر أيضًا ، في عام 1961.
شمل هذا الجهد التعاوني مختبر القمر والكواكب (LPL) في أريزونا ومرصد بالومار في سان دييغو ومرصد ليدن في هولندا (كويبر ألما ماتر). استخدم هذا المسح لوحات التصوير الفوتوغرافي التي التقطها LPL مع كاميرا شميدت 48 بوصة في مرصد بالومار.
بمجرد اكتشاف الكواكب الصغيرة (والكويكبات التي يزيد حجمها عن 20) ، تم حساب عناصرها المدارية في مرصد سينسيناتي ، مع جميع الجوانب الأخرى للبرنامج - بما في ذلك تحليل الصور - التي أجريت في مرصد ليدن. أسفر هذا المسح عن اكتشاف عدد كبير من الكويكبات ، حيث تم اكتشاف ما يقرب من 200-400 كويكب لكل لوحة ، ويتم استخدام ما مجموعه 130 لوحة.
في عام 1956 ، أثبت كويبر أن الغطاء الجليدي القطبي للمريخ لم يكن يتكون من ثاني أكسيد الكربون ، كما كان يعتقد سابقًا ، وبدلاً من ذلك كان يتألف من جليد الماء. في ستينيات القرن الماضي ، ساعد كويبر أيضًا في تحديد مواقع الهبوط على القمر لبرنامج أبولو ، وتوقع حتى ما سيكون عليه سطح القمر للمشي عليه. ادعى رائد الفضاء نيل أرمسترونج في عام 1969 أن ادعاءاته بأن سطح القمر سيكون "مثل الثلج المقرمش".
في الستينيات أيضًا ، قدم كويبر مساهماته الرئيسية في تطوير علم الفلك المحمول بالأشعة تحت الحمراء. في عام 1967 ، أصبحت طائرة ناسا كونفير 990 ذات المحركات النفاثة الأربعة متاحة من خلال تلسكوب على متن الطائرة ، والذي تم استخدامه لإجراء دراسات بالأشعة تحت الحمراء على ارتفاع 12192 مترًا (40000 قدم). استخدمها كويبر على نطاق واسع لإجراء دراسات طيفية على الشمس والنجوم والكواكب الشمسية.
قضى كويبر معظم حياته المهنية في جامعة شيكاغو ، لكنه انتقل إلى توكسون ، أريزونا ، في عام 1960 لتأسيس المختبر القمري والكواكب في جامعة أريزونا. بالنسبة لزملائه ، كان جيرارد معروفًا بكونه رئيسًا متطلبًا ، والذي تضمن روتينه العمل الشاق وساعات طويلة. زعم دايل كروكشانك ، وهو عالم زميل عمل في LPL تحت إشراف كويبر ، أن:
لقد عمل بجد للغاية ، وطالب بنفس التفاني والإخلاص والجدية من كل من حوله. إذا لم يعطوا ذلك ، أو إذا لم يؤدوا ، فإنهم هربوا منه. التي تنطبق على الطلاب. كما ينطبق على زملائه أعضاء هيئة التدريس والموظفين التقنيين والمهندسين - أي شخص حوله. ولكن في الوقت نفسه ، كان لديه جانب فكاهي ، وجانب دافئ ، وجانب شخصي كان جذابًا من بعض النواحي ".
ولكن في حين كان من الصعب العمل معه ، اشتهر كويبر أيضًا بوجود جانب دافئ وروح الدعابة. كما أنه يفتخر بأنه على دراية ويحيط نفسه بأشخاص يعرفون أشياء لا يعرفها. كان كويبر مدير المختبر حتى وفاته في عام 1973.
حزام كويبر:
وقد تم التكهن بالوجود المحتمل لمجموعات من الكائنات عبر نبتون بعد فترة وجيزة من اكتشاف بلوتو في عام 1930. كان أولها عالم الفلك أرمين أو.ليوشنر ، الذي اقترح في عام 1930 أن بلوتو "قد يكون واحدًا من العديد من الأجسام الكوكبية الفترة لم تكتشف بعد. "
في عام 1943 ، في مجلة الجمعية الفلكية البريطانية، كينيث إيدجوورث شرح أكثر حول هذا الموضوع ، مدعيا أن المواد الموجودة داخل السديم الشمسي البدائي وراء نبتون كانت متباعدة على نطاق واسع بحيث تتكثف في الكواكب ، وبالتالي تتكثف إلى عدد لا يحصى من الأجسام الصغيرة.
في عام 1951 ، في مقال للمجلة الفيزياء الفلكية، تكهن جيرارد كويبر كيف يمكن أن يكون القرص المماثل قد تشكل مبكرًا في تطور النظام الشمسي. في بعض الأحيان ، كان أحد الأشياء من هذا القرص يتجول في النظام الشمسي الداخلي ويصبح مذنبًا ، على حد زعمه ، مما يفسر أصول المذنبات بينما يقدم أيضًا تفسيرًا لسبب عدم وجود كواكب كبيرة خارج نبتون.
ومع ذلك ، سيكون هناك عقود عديدة قبل أن يثبت وجود هذا القرص وإعطاء اسم له. جاءت الخطوة الأولى في عام 1980 ، عندما قدم عالم الفلك في أوروغواي خوليو فرنانديز ورقة إلى الإخطارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية التي تكهن فيها بأن حزام المذنب الذي يقع بين 35 و 50 AU سيحتاج إلى حساب العدد الملاحظ من المذنبات . كانت هذه الورقة التي سيعتمد عليها علماء الفلك لاحقًا عندما حان الوقت لتسمية الحزام.
في عام 1987 ، بدأ الفلكي ديفيد جويت من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وطالب الدراسات العليا جين لو استخدام التلسكوبات في مرصد كيت بيك الوطني في أريزونا ومرصد سيرو تولولو الأمريكي في تشيلي للبحث في النظام الشمسي الخارجي. بعد خمس سنوات من البحث ، في 30 أغسطس 1992 ، أعلن Jewitt و Luu "اكتشاف جسم حزام كويبر المرشح" (15760) 1992 QB1. بعد ستة أشهر ، اكتشفوا كائنًا ثانيًا في المنطقة ، (181708) 1993 مهاجمًا ، وتبعهم الكثير.
وبالمثل ، في عام 1988 ، بدأ فريق كندي من علماء الفلك (فريق مارتن دنكان وتوم كوين وسكوت تريمين) في تشغيل محاكاة الكمبيوتر التي حددت أن سحابة أورت لا يمكن أن تمثل جميع المذنبات قصيرة المدى. مع "الحزام" ، كما وصفه فرنانديز ، تمت إضافته إلى الصيغ ، كانت المحاكاة مطابقة للملاحظات.
في بحثهم لعام 1988 ، أشار تريمين وزملاؤه إلى المنطقة الافتراضية وراء نبتون باسم "حزام كويبر" ، ويرجع ذلك على ما يبدو إلى حقيقة أن فرنانديز استخدم عبارة "كويبر" و "حزام المذنب" في الجملة الافتتاحية لورقته. وبينما ظل هذا هو الاسم الرسمي ، يستخدم علماء الفلك أحيانًا الاسم البديل "Edgeworth-Kuiper Belt" لتقدير Edgeworth لعمله النظري السابق.
الموت والإرث:
توفي جيرارد كويبر في عام 1973 بينما كان في إجازة مع زوجته في المكسيك ، حيث أصيب بنوبة قلبية قاتلة. بسبب إنجازاته العديدة وتاريخه الطويل في مجال علم الفلك ، حصل على العديد من الجوائز على مر السنين. وتشمل هذه تسمية حزام كويبر تكريما له ، وكذلك تسمية جسم حزام الكويكب 2520 P – L بعده (المعروف أيضا باسم 1776 كويبر).
كما تم تسمية ثلاثة فوهات على شرفه - فوهة كويبر على القمر ، وفوهة كويبر على سطح المريخ ، وحفرة كويبر على عطارد. نظرًا لعمله في علم الفلك المحمول جواً ، تم تسمية مرصد Kuiper Airborne (KAO) الذي تم إيقاف تشغيله في ناسا (KAO) - وهو Lockheed C-141A Starlifter المعدل للغاية والذي يحمل تلسكوب 91.5 سم (36 بوصة) - بعده.
كما تم تسمية جائزة كويبر باسمه ، وهي الجائزة الأكثر تميزًا التي قدمها قسم علوم الكواكب في الجمعية الفلكية الأمريكية. تُمنح الجائزة سنويًا للعلماء الذين عززت إنجازاتهم مدى الحياة فهمنا لعلوم الكواكب.
من بين الفائزين بهذه الجائزة كارل ساجان ، وجيمس فان ألين (اكتشاف حزام فان ألن الإشعاعي حول الأرض) ، ويوجين شوميكر (الذي شارك في اكتشاف المذنب شوميكر - ليفي 9 مع زوجته كارولين شوميكر وديفيد إتش ليفي).
بسبب قيادته المتفانية في مختبر القمر والكواكب ، تم تسمية أحد المباني الثلاثة التي تتكون منها المنشأة (مبنى علوم الفضاء Kuiper ، كما هو موضح أعلاه) على شرفه. ومائة عام بعد ولادة جيرارد ، وكالة ناسا آفاق جديدة كانت مهمتها في طريقها إلى منطقة حزام كويبر في نظامنا الشمسي ، كجزء من مهمتها لدراسة بلوتو وقمرها تشارون.
اعترف الدكتور ريتشارد بينزيل ، الباحث المشارك والأستاذ الجديد في معهد نيوهورايزونز بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) ، بقسم فريقه للعالم الراحل. قال "كان كويبر من أوائل العلماء الذين ركزوا بشكل شبه حصري على استكشاف خصائص الكواكب". "وضع عمله الأساس لمهمات المركبات الفضائية في أواخر القرن العشرين وأوائل القرن الحادي والعشرين."
خلال حياته ، حصل كويبر أيضًا على العديد من المكافآت في تقديره لعمله. في عام 1947 ، حصل على جائزة Jules Janssen من الجمعية الفلكية الفرنسية ، وهو أعلى تكريم لهم. في عام 1959 ، منحته الجمعية الفلكية الأمريكية محاضرة هنري نوريس راسل ، تقديراً لسنوات عديدة من البحث الفلكي. وفي عام 1971 ، حصل كويبر على ميدالية كبلر الذهبية من الجمعية الأمريكية لتقدم العلوم ومعهد فرانكلين.
بينما نمضي قدمًا في استكشافنا للنظام الشمسي ، لا يمكننا إنكار الدين الكبير الذي ندين به لجيرارد كويبر. إن ما نعرفه عن كوكب المريخ وتيتان ، وقابليتهما للسكن ، يعتمدان على عمل كويبر مع الأشعة تحت الحمراء وعلم الفلك الطيفي. بدونه ، ربما لم تكن بعثات أبولو قد حدثت ، وستتضاءل معرفتنا بالكويكبات والنظام الشمسي الخارجي بشكل كبير.
يمكن للمرء أن يتخيل أنه عندما نبدأ في دراسة حزام كويبر بمزيد من التفصيل ، ونبدأ في فهرسة الأشياء العديدة والكبيرة الموجودة في الداخل ، والتي سيحملها العديد من الأسماء التي تذكر الراحل كويبر العظيم.
لقد كتبنا العديد من المقالات حول مجلة جيرارد كويبر لمجلة الفضاء. إليك مقالة حول حزام كويبر ، وإليك مقالة حول فرضية الكوكب الأولي.
إذا كنت ترغب في الحصول على مزيد من المعلومات حول جيرارد كويبر ، فراجع مقالة وكالة ناسا عن جيرارد كويبر وصفحة مختبر القمر والكواكب عليه.
لقد سجلنا أيضًا حلقة كاملة من فريق Astronomy Cast حول Dwarf Planets. استمع هنا ، الحلقة 194: قزم الكواكب.
