En los confines del Sistema Solar, más allá de la órbita de Neptuno, se encuentra una región impregnada de objetos celestes y planetas menores. Esta región se conoce como el "Cinturón de Kuiper", y lleva el nombre en honor del astrónomo del siglo XX que especuló sobre la existencia de tal disco décadas antes de que se observara. Este disco, razonó, era la fuente de muchos cometas del Sistema Solar, y la razón por la que no había grandes planetas más allá de Neptuno.
Gerard Kuiper también es considerado por muchos como el "padre de la ciencia planetaria". Durante los años sesenta y setenta, desempeñó un papel crucial en el desarrollo de la astronomía infrarroja en el aire, una tecnología que condujo a muchos descubrimientos fundamentales que habrían sido imposibles de utilizar observatorios terrestres. Al mismo tiempo, ayudó a catalogar asteroides, examinó la Luna, Marte y el Sistema Solar exterior, y descubrió nuevas lunas.
Vida temprana:
Gerard Kuiper, nee Gerrit Kuiper, nació el 7 de diciembre de 1905 en el pueblo de Harenkarspel en el norte de Holanda. Cuando era niño, tenía una visión extraordinariamente aguda y podía ver estrellas de magnitud 7.5 a simple vista (que son aproximadamente cuatro veces más débiles que la mayoría de las estrellas visibles a simple vista). Su aguda visión estimuló su interés en la astronomía, lo cual fue evidente desde una edad temprana.
Educación:
En 1924, Kuiper comenzó a estudiar en la Universidad de Leiden, donde también estudió el famoso astrónomo holandés Christiaan Huygens del siglo XVII. En ese momento, un gran número de astrónomos se había congregado en la universidad, y Kuiper se hizo amigo de muchos de ellos. Entre sus maestros se encontraban el astrónomo holandés Jan Oort (para quien se nombra la Nube de Oort) y Paul Ehrenfest, el físico austriaco-holandés que desarrolló la teoría de transición de fase de la mecánica cuántica.
En 1927, recibió su B.Sc. en astronomía y se fue directamente a sus estudios de posgrado. En 1933, terminó su tesis doctoral sobre estrellas binarias y luego viajó a California para convertirse en miembro del Observatorio Lick. En 1935, se fue a trabajar al Harvard College Observatory, donde conoció a su futura esposa, Sarah Parker Fuller. Los dos se casaron el 20 de junio de 1936.
Logros en astronomía:
En 1937, Kuiper tomó un puesto en el Observatorio Yerkes de la Universidad de Chicago y se convirtió en ciudadano estadounidense. En el transcurso de las siguientes décadas, participó en muchos estudios astronómicos e hizo muchos descubrimientos que avanzaron en el campo de la ciencia planetaria. El primero llegó entre 1944 y 1947, mientras hacía observaciones de Marte y el Sistema Solar exterior.
Usando telescopios terrestres, Kuiper confirmó la existencia de una atmósfera rica en metano sobre Titán (la luna más grande de Saturno). En 1947, utilizó métodos similares para descubrir que el dióxido de carbono era un componente importante de la atmósfera de Marte. Ese mismo año, predijo que los anillos de Saturno estaban compuestos principalmente de partículas de hielo, y descubrió a Miranda, la quinta luna de Urano.
En 1949, Kuiper inició la encuesta de asteroides Yerkes-McDonald, un estudio fotométrico de asteroides realizado por la Universidad de Chicago y la Universidad de Texas en Austin, que se desarrolló entre 1950 y 1952. En ese momento, la encuesta se limitó a 16 asteroides de magnitud , pero también allanó el camino para la encuesta de Palomar-Leiden, que Kuiper también inició, en 1961.
Este esfuerzo de colaboración involucró el Laboratorio Lunar y Planetario (LPL) en Arizona, el Observatorio Palomar en San Diego y el Observatorio Leiden en los Países Bajos (Alma Mater de Kuiper). Esta encuesta utilizó placas fotográficas tomadas por el LPL con la cámara Schmidt de 48 pulgadas en el Observatorio Palomar.
Una vez que se descubrieron planetas menores (y asteroides con magnitudes mayores de 20), sus elementos orbitales se computaron en el Observatorio de Cincinnati, y todos los demás aspectos del programa, incluido el análisis de las fotografías, se llevaron a cabo en el Observatorio de Leiden. Esta encuesta resultó en el descubrimiento de una gran cantidad de asteroides, con aproximadamente 200-400 asteroides descubiertos por placa, y un total de 130 placas utilizadas.
En 1956, Kuiper demostró que los casquetes polares de Marte no estaban compuestos de dióxido de carbono, como se había pensado anteriormente, sino que estaban compuestos de hielo de agua. En la década de 1960, Kuiper también ayudó a identificar los sitios de aterrizaje en la Luna para el programa Apollo, e incluso predijo cómo sería caminar sobre la superficie de la Luna. Sus afirmaciones de que la superficie lunar sería "como nieve crujiente" fueron confirmadas en 1969 por el astronauta Neil Armstrong.
También fue en la década de 1960 que Kuiper hizo sus contribuciones fundamentales al desarrollo de la astronomía infrarroja en el aire. En 1967, el avión Convair 990 de cuatro motores de la NASA se hizo disponible con un telescopio a bordo, que se utilizó para realizar estudios infrarrojos a una altitud de 12,192 metros (40,000 pies). Kuiper lo usó ampliamente para hacer estudios espectroscópicos del Sol, las estrellas y los planetas solares.
Kuiper pasó la mayor parte de su carrera en la Universidad de Chicago, pero se mudó a Tucson, Arizona, en 1960 para fundar el Laboratorio Lunar y Planetario en la Universidad de Arizona. Para sus colegas, Gerard era conocido por ser un jefe exigente, cuya rutina incluía trabajo duro y largas horas. Dale Cruikshank, un compañero científico que trabajó en la LPL bajo Kuiper, afirmó que:
“Él trabajó muy duro y exigió la misma dedicación, devoción y seriedad a todos los que lo rodeaban. Si no dieron eso, o si no actuaron, se encontraron con él. Eso se aplica a los estudiantes. También se aplicaba a otros profesores, asociados técnicos e ingenieros, cualquiera que estuviera a su alrededor. Pero al mismo tiempo, tenía un lado humorístico, un lado cálido, un lado personal que de alguna manera era atractivo ”.
Pero aunque es difícil trabajar con él, Kuiper también era conocido por tener un lado cálido y un sentido del humor. También se enorgullecía de estar bien informado y rodearse de personas que sabían cosas que él no sabía. Kuiper fue el director del laboratorio hasta su muerte en 1973.
El cinturón de Kuiper:
Se había especulado sobre la posible existencia de una población de objetos transneptunianos desde poco después del descubrimiento de Plutón en 1930. Uno de los primeros fue el astrónomo Armin O. Leuschner, quien en 1930 sugirió que Plutón "puede ser uno de muchos objetos planetarios de época aún por descubrir ".
En 1943, en el Revista de la Asociación Astronómica Británica, Kenneth Edgeworth expuso aún más sobre el tema, alegando que el material dentro de la nebulosa solar primordial más allá de Neptuno estaba demasiado espaciado para condensarse en planetas, y por lo tanto se condensó en una miríada de cuerpos más pequeños.
En 1951, en un artículo para la revista. Astrofísica, Gerard Kuiper especuló cómo podría haberse formado un disco similar al principio de la evolución del Sistema Solar. De vez en cuando, uno de los objetos de este disco vagaría hacia el Sistema Solar interior y se convertiría en un cometa, afirmó, explicando así el origen de los cometas y al mismo tiempo ofreciendo una explicación de por qué no había grandes planetas más allá de Neptuno.
Sin embargo, pasarían muchas décadas antes de que se probara la existencia de este disco y se le diera un nombre. El primer paso se produjo en 1980, cuando el astrónomo uruguayo Julio Fernández presentó un documento a Monthly Notices of the Royal Astronomical Society en el que especuló que se requeriría un cinturón de cometas que se extendiera entre 35 y 50 UA para dar cuenta del número observado de cometas. . Fue este documento el que los astrónomos posteriores utilizarían cuando llegara el momento de nombrar el cinturón.
En 1987, el astrónomo David Jewitt del MIT y la estudiante graduada Jane Luu comenzaron a usar los telescopios en el Observatorio Nacional Kitt Peak en Arizona y el Observatorio Interamericano Cerro Tololo en Chile para buscar en el Sistema Solar exterior. Después de cinco años de búsqueda, el 30 de agosto de 1992, Jewitt y Luu anunciaron el "Descubrimiento del objeto candidato del cinturón de Kuiper" (15760) 1992 QB1. Seis meses después, descubrieron un segundo objeto en la región, (181708) 1993 FW, y muchos más lo siguieron.
Del mismo modo, en 1988, un equipo canadiense de astrónomos (equipo de Martin Duncan, Tom Quinn y Scott Tremaine) comenzó a ejecutar simulaciones por computadora que determinaron que la nube de Oort no podía dar cuenta de todos los cometas de período corto. Con un "cinturón", como lo describió Fernández, agregado a las formulaciones, las simulaciones coincidieron con las observaciones.
En su artículo de 1988, Tremaine y sus colegas se refirieron a la región hipotética más allá de Neptuno como el "Cinturón de Kuiper", aparentemente debido al hecho de que Fernández usó las palabras "Kuiper" y "cinturón de cometas" en la oración inicial de su artículo. Si bien este sigue siendo el nombre oficial, los astrónomos a veces usan el nombre alternativo "Cinturón de Edgeworth-Kuiper" para dar crédito a Edgeworth por su trabajo teórico anterior.
Muerte y legado:
Gerard Kuiper murió en 1973 mientras estaba de vacaciones con su esposa en México, donde sufrió un infarto mortal. Debido a sus muchos logros y su larga historia de trabajo en el campo de la astronomía, ha recibido muchos elogios a lo largo de los años. Estos incluyen nombrar el Cinturón de Kuiper en su honor, así como nombrar el objeto del cinturón de asteroides 2520 P – L después de él (también conocido como 1776 Kuiper).
También se han nombrado tres cráteres en su honor: el cráter Kuiper en la Luna, el cráter Kuiper en Marte y el cráter Kuiper en Mercurio. Debido a su trabajo en astronomía aerotransportada, el Observatorio Aerotransportado Kuiper (KAO) ahora fuera de servicio de la NASA, un elevador de estrellas Lockheed C-141A altamente modificado que llevaba un telescopio de 91,5 cm (36 pulgadas), también recibió su nombre.
El Premio Kuiper también lleva su nombre, y es el premio más distinguido otorgado por la División de Ciencias Planetarias de la Sociedad Astronómica Americana. El premio se otorga anualmente a los científicos cuyos logros de por vida han avanzado nuestra comprensión de las ciencias planetarias.
Los ganadores de este premio incluyen a Carl Sagan, James Van Allen (descubra el cinturón de radiación Van Allen alrededor de la Tierra) y Eugene Shoemaker (quien descubrió el cometa Shoemaker – Levy 9 con su esposa Carolyn S. Shoemaker y David H. Levy).
Debido a su dedicado liderazgo en el Laboratorio Lunar y Planetario, uno de los tres edificios que componen la instalación (el Edificio de Ciencias Espaciales de Kuiper, que se muestra arriba) fue nombrado en su honor. Y cien años después del nacimiento de Gerard, la NASA Nuevos horizontes La misión estaba en camino a la región del Cinturón de Kuiper de nuestro Sistema Solar, como parte de su misión de estudiar a Plutón y su luna Caronte.
El Dr. Richard Binzel, investigador y profesor de New Horizons en el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT), reconoció el departamento de su equipo para el científico fallecido. "Kuiper fue uno de los primeros científicos en centrarse casi exclusivamente en explorar las propiedades de los planetas", dijo. "Su trabajo sentó las bases para las misiones de naves espaciales de finales del siglo XX y principios del XXI".
Durante su vida, Kuiper también recibió muchas recompensas en su reconocimiento por su trabajo. En 1947, fue galardonado con el Premio Jules Janssen por la Sociedad Astronómica Francesa, que es su mayor honor. En 1959, la American Astronomical Society le otorgó el Henry Norris Russell Lectureship, en reconocimiento a sus muchos años de investigación astronómica. Y en 1971, Kuiper recibió la Medalla de Oro Kepler de la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia y el Instituto Franklin.
A medida que avanzamos en nuestra exploración del Sistema Solar, no podemos negar la gran deuda que tenemos con Gerard Kuiper. Lo que sabemos sobre Marte y Titán, y su potencial habitabilidad, se basa en el trabajo de Kuiper con astronomía infrarroja y espectroscópica. Sin él, las misiones Apolo podrían no haber sucedido, y nuestro conocimiento de los asteroides y el Sistema Solar exterior se vería muy disminuido.
Uno puede imaginar que cuando comencemos a estudiar el Cinturón de Kuiper con más detalle, y comencemos a catalogar los muchos, muchos objetos dentro, que muchos llevarán nombres que recuerdan al difunto gran Kuiper.
Hemos escrito muchos artículos sobre Gerard Kuiper para la revista Space. Aquí hay un artículo sobre el Cinturón de Kuiper, y aquí hay un artículo sobre la Hipótesis de Protoplanetas.
Si desea obtener más información sobre Gerard Kuiper, consulte el artículo de la NASA sobre Gerard Kuiper y la página del Laboratorio Lunar y Planetario sobre él.
También hemos grabado un episodio completo de Astronomy Cast sobre los planetas enanos. Escucha aquí, Episodio 194: Planetas enanos.
