Nos confins do Sistema Solar, além da órbita de Netuno, encontra-se uma região permeada por objetos celestes e planetas menores. Essa região é conhecida como "Cinturão de Kuiper" e é nomeada em homenagem ao astrônomo do século 20, que especulou sobre a existência de um disco décadas antes de ser observado. Este disco, ele argumentou, era a fonte dos muitos cometas dos Sistemas Solares, e a razão pela qual não havia grandes planetas além de Netuno.
Gerard Kuiper também é considerado por muitos como o "pai da ciência planetária". Durante as décadas de 1960 e 70, ele desempenhou um papel crucial no desenvolvimento da astronomia aerotransportada no ar, uma tecnologia que levou a muitas descobertas cruciais que seriam impossíveis usando observatórios terrestres. Ao mesmo tempo, ele ajudou a catalogar asteróides, pesquisou a Lua, Marte e o Sistema Solar externo e descobriu novas luas.
Vida pregressa:
Gerard Kuiper, nee Gerrit Kuiper, nasceu em 7 de dezembro de 1905, na vila de Harenkarspel, no norte da Holanda. Quando criança, ele tinha uma visão extraordinariamente nítida e era capaz de ver a magnitude 7,5 estrelas a olho nu (quatro vezes mais fraco que a maioria das estrelas visíveis a olho nu). Sua visão aguçada despertou seu interesse pela astronomia, que era evidente desde tenra idade.
Educação:
Em 1924, Kuiper começou a estudar na Universidade de Leiden, onde também estudou o famoso astrônomo holandês do século XVII, Christiaan Huygens. Na época, um número muito grande de astrônomos havia se reunido na universidade e Kuiper passou a fazer amizade com muitos deles. Entre seus professores estavam o astrônomo holandês Jan Oort (para quem a Nuvem de Oort se chama) e Paul Ehrenfest, físico austríaco-holandês que desenvolveu a teoria da transição de fases da mecânica quântica.
Em 1927, ele recebeu seu bacharelado. em Astronomia e foi direto para seus estudos de pós-graduação. Em 1933, ele terminou sua tese de doutorado em estrelas binárias e depois viajou para a Califórnia para se tornar um membro do Observatório Lick. Em 1935, ele saiu para trabalhar no Harvard College Observatory, onde conheceu sua futura esposa, Sarah Parker Fuller. Os dois se casaram em 20 de junho de 1936.
Conquistas em Astronomia:
Em 1937, Kuiper assumiu uma posição no Observatório Yerkes da Universidade de Chicago e tornou-se cidadão americano. Ao longo das próximas décadas, ele participou de muitas pesquisas astronômicas e fez muitas descobertas que avançaram no campo da ciência planetária. O primeiro ocorreu entre 1944 e 1947, enquanto fazia observações de Marte e do Sistema Solar externo.
Usando telescópios terrestres, Kuiper confirmou a existência de uma atmosfera rica em metano acima de Titã (a maior lua de Saturno). Em 1947, ele usou métodos semelhantes para descobrir que o dióxido de carbono era um componente importante da atmosfera de Marte. No mesmo ano, ele previu que os anéis de Saturno eram compostos principalmente de partículas de gelo e descobriu Miranda, a quinta lua de Urano.
Em 1949, Kuiper iniciou a pesquisa de asteróides Yerkes-McDonald, um estudo fotométrico de asteróides realizado pela Universidade de Chicago e pela Universidade do Texas em Austin, que decorreu de 1950 a 1952. Na época, a pesquisa era limitada a 16 asteróides de magnitude , mas também abriu o caminho para a pesquisa de Palomar-Leiden, iniciada por Kuiper, em 1961.
Esse esforço colaborativo envolveu o Laboratório Lunar e Planetário (LPL) no Arizona, o Observatório Palomar em San Diego e o Observatório Leiden na Holanda (Alma Mater de Kuiper). Esta pesquisa utilizou chapas fotográficas tiradas pela LPL com a câmera Schmidt de 48 polegadas no Observatório Palomar.
Uma vez que planetas menores (e asteróides com magnitudes maiores que 20) foram descobertos, seus elementos orbitais foram computados no Observatório de Cincinnati, com todos os outros aspectos do programa - incluindo a análise das fotografias - realizados no Observatório de Leiden. Esta pesquisa resultou na descoberta de um grande número de asteróides, com cerca de 200-400 asteróides sendo descobertos por placa e um total de 130 placas sendo usadas.
Em 1956, Kuiper provou que as calotas polares de Marte não eram compostas de dióxido de carbono, como se pensava anteriormente, e eram compostas de gelo de água. Na década de 1960, Kuiper também ajudou a identificar locais de pouso na Lua para o programa Apollo, e até mesmo previu como seria a superfície da Lua sobre a qual caminhar. Suas alegações de que a superfície lunar seria "como neve crocante" foram confirmadas em 1969 pelo astronauta Neil Armstrong.
Foi também na década de 1960 que Kuiper fez suas contribuições seminais para o desenvolvimento da astronomia infravermelha no ar. Em 1967, a aeronave Convair 990 da NASA, com quatro motores, ficou disponível com um telescópio a bordo, usado para realizar estudos de infravermelho a uma altitude de 12.192 metros (40.000 pés). Kuiper o usou extensivamente para fazer estudos espectroscópicos do Sol, das estrelas e dos planetas solares.
Kuiper passou a maior parte de sua carreira na Universidade de Chicago, mas mudou-se para Tucson, Arizona, em 1960, para fundar o Laboratório Lunar e Planetário da Universidade do Arizona. Para seus colegas, Gerard era conhecido por ser um chefe exigente, cuja rotina incluía muito trabalho e longas horas. Dale Cruikshank, um colega cientista que trabalhou na LPL sob Kuiper, afirmou que:
“Ele trabalhou muito duro e exigiu a mesma dedicação, devoção e seriedade de todos ao seu redor. Se eles não deram isso, ou se eles não apresentaram, eles entraram em choque com ele. Isso se aplicava aos alunos. Também se aplicava a colegas, técnicos e engenheiros - qualquer pessoa ao seu redor. Mas, ao mesmo tempo, ele tinha um lado humorístico, um lado quente, um lado pessoal que, de certa forma, era atraente. ”
Embora difícil de trabalhar, Kuiper também era conhecido por ter um lado caloroso e um senso de humor. Ele também se orgulhava de ser conhecedor e cercar-se de pessoas que sabiam coisas que ele não sabia. Kuiper foi o diretor do laboratório até sua morte em 1973.
O Cinturão de Kuiper:
A possível existência de uma população trans-netuniana de objetos foi especulada desde logo após a descoberta de Plutão em 1930. Um dos primeiros foi o astrônomo Armin O. Leuschner, que em 1930 sugeriu que Plutão “pode ser um dos muitos objetos planetários de período ainda a serem descobertos. "
Em 1943, no Jornal da Associação Astronômica BritânicaKenneth Edgeworth expôs ainda mais sobre o assunto, alegando que o material dentro da nebulosa solar primordial além de Netuno estava muito espaçado para condensar em planetas e, portanto, bastante condensado em uma miríade de corpos menores.
Em 1951, em um artigo para a revista Astrofísica, Gerard Kuiper especulou como um disco semelhante poderia ter se formado no início da evolução do Sistema Solar. Ocasionalmente, um dos objetos deste disco entrava no Sistema Solar interno e se tornava um cometa, afirmou, explicando assim as origens dos cometas e oferecendo uma explicação de por que não havia grandes planetas além de Netuno.
No entanto, levaria muitas décadas até que a existência desse disco fosse comprovada e um nome lhe fosse dado. O primeiro passo ocorreu em 1980, quando o astrônomo uruguaio Julio Fernández submeteu um artigo ao Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, no qual especulava que um cinturão de cometas entre 35 e 50 UA seria necessário para explicar o número observado de cometas. . Foi neste artigo que os astrônomos mais tarde se valeram quando chegou a hora de nomear o cinturão.
Em 1987, o astrônomo David Jewitt, do MIT, e a estudante Jane Luu começaram a usar os telescópios no Observatório Nacional Kitt Peak no Arizona e no Observatório Interamericano Cerro Tololo no Chile para pesquisar o Sistema Solar externo. Após cinco anos de busca, em 30 de agosto de 1992, Jewitt e Luu anunciaram a “Descoberta do candidato ao objeto do cinturão de Kuiper” (15760) 1992 QB1. Seis meses depois, eles descobriram um segundo objeto na região, (181708) 1993 FW, e muitos outros a seguir.
Da mesma forma, em 1988, uma equipe canadense de astrônomos (equipe de Martin Duncan, Tom Quinn e Scott Tremaine) começou a executar simulações em computador que determinavam que a nuvem de Oort não era responsável por todos os cometas de curto período. Com um “cinto”, como Fernández o descreveu, adicionado às formulações, as simulações correspondiam às observações.
Em seu artigo de 1988, Tremaine e seus colegas se referiram à região hipotética além de Netuno como o "Cinturão de Kuiper", aparentemente devido ao fato de Fernández ter usado as palavras "Kuiper" e "cinturão de cometa" na primeira frase de seu artigo. Embora esse nome permaneça o nome oficial, os astrônomos às vezes usam o nome alternativo “Cinturão de Edgeworth-Kuiper” para dar crédito a Edgeworth por seu trabalho teórico anterior.
Morte e Legado:
Gerard Kuiper morreu em 1973 enquanto estava de férias com sua esposa no México, onde sofreu um ataque cardíaco fatal. Por causa de suas muitas realizações e longa história de trabalho no campo da astronomia, ele recebeu muitos elogios ao longo dos anos. Isso inclui nomear o Cinturão de Kuiper em sua homenagem, bem como nomear o objeto do cinturão de asteróides 2520 P-L depois dele (também conhecido como 1776 Kuiper).
Três crateras também foram nomeadas em sua homenagem - a cratera Kuiper na Lua, a cratera Kuiper em Marte e a cratera Kuiper em Mercúrio. Devido ao seu trabalho em astronomia aérea, o agora descomissionado Kuiper Airborne Observatory (KAO) da NASA - um Starlifter Lockheed C-141A altamente modificado que carregava um telescópio de 91,5 cm (36 polegadas) - também recebeu seu nome.
O Prêmio Kuiper também recebeu seu nome e é o prêmio mais distinto concedido pela Divisão de Ciências Planetárias da Sociedade Astronômica Americana. O prêmio é concedido anualmente a cientistas cujas realizações ao longo da vida avançaram em nossa compreensão das ciências planetárias.
Os vencedores deste prêmio incluem Carl Sagan, James Van Allen (descoberta do Cinturão de Radiação Van Allen ao redor da Terra) e Eugene Shoemaker (que co-descobriu o cometa Shoemaker – Levy 9 com sua esposa Carolyn S. Shoemaker e David H. Levy).
Por causa de sua liderança dedicada no Laboratório Lunar e Planetário, um dos três edifícios que compõem a instalação (o Edifício de Ciências Espaciais Kuiper, mostrado acima) foi nomeado em sua homenagem. E cem anos após o nascimento de Gerard, a NASA Novos horizontes A missão estava a caminho da região do Cinturão de Kuiper em nosso Sistema Solar, como parte de sua missão de estudar Plutão e sua lua, Caronte.
Richard Binzel, co-investigador da New Horizons e professor do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), reconheceu o departamento de sua equipe para o cientista que partiu. "Kuiper foi um dos primeiros cientistas a se concentrar quase exclusivamente em explorar as propriedades dos planetas", disse ele. "Seu trabalho lançou as bases para as missões espaciais do final do século 20 e início do século 21".
Durante sua vida, Kuiper também recebeu muitas recompensas em seu reconhecimento por seu trabalho. Em 1947, ele recebeu o Prêmio Jules Janssen pela Sociedade Astronômica Francesa, que é sua maior honra. Em 1959, a Sociedade Astronômica Americana concedeu-lhe a Henry Norris Russell Lectureship, em reconhecimento de seus muitos anos de pesquisa astronômica. E em 1971, Kuiper recebeu a Medalha de Ouro Kepler da Associação Americana para o Avanço da Ciência e do Instituto Franklin.
À medida que avançamos em nossa exploração do Sistema Solar, não podemos negar a grande dívida que devemos a Gerard Kuiper. O que sabemos sobre Marte e Titã, e sua potencial habitabilidade, repousa no trabalho de Kuiper com astronomia infravermelha e espectroscópica. Sem ele, as missões da Apollo talvez não tivessem acontecido, e nosso conhecimento sobre asteróides e o Sistema Solar exterior seria bastante reduzido.
Pode-se imaginar que, quando começarmos a estudar o Cinturão de Kuiper com mais detalhes, e começar a catalogar os muitos e muitos objetos internos, muitos terão nomes que lembrarão o falecido grande Kuiper.
Escrevemos muitos artigos sobre Gerard Kuiper para a Space Magazine. Aqui está um artigo sobre o Cinturão de Kuiper e um artigo sobre a hipótese do Protoplanet.
Se você quiser mais informações sobre Gerard Kuiper, consulte o artigo da NASA sobre Gerard Kuiper e a página do Laboratório Lunar e Planetário nele.
Também gravamos um episódio inteiro do elenco de astronomia sobre planetas anões. Ouça aqui, episódio 194: Dwarf Planets.
