Ernst Öpik

Ernst Julius Öpik sündis 22. oktoobril 1893 Kundas, väikeses sadama- ja tsemendilinnas Virumaa rannikul. Osa allikaid annab sünnikuupäevaks 23. oktoobri ja sünnikohaks Port Kunda; kahe kuupäeva vahe tuleneb tõenäoliselt vanast ja uuest kalendrist. Isa Karl Heinrich Öpik oli Kunda sadamaülem, keda on nimetatud ka kohalikuks tolli- ja sadamaametnikuks; ema oli Leontine Johanna, neiupõlvenimega Freiwald. Peres kasvas kuus poega ja üks tütar. Aastatel 1888–1900 elas pere Kunda sadama kõrval Lontova asulas, nii et lapsepõlvekodu oli tegelikult seal, kuigi sünnikohana on kirjas Kunda.

1900. aastal kolis pere Kundast Tallinna. Ernst astus Tallinna Nikolai gümnaasiumi, tänasesse Gustav Adolfi gümnaasiumi, ja sooritas sisseastumiseksamid nii hästi, et ta vabastati õppemaksust. Kooli lõpetas ta 1911. aastal kuldmedaliga. Astronoomia algas juba koolipingis: koos klassikaaslastega asutas ta seltsi „Vega“ ja neil õnnestus hankida kolmetollise läätsega teleskoop. Teine võimalus oli muusika. Öpik oli vilunud pianist, tal oli absoluutne kuulmine ja ta kaalus tõsiselt muusikuteed, enne kui valis astronoomia.

1912. aasta sügisel astus ta Tartu ülikooli asemel Moskva ülikooli, sest Moskvas sai ta eratunde andes end ise ära elatada. Astronoomiaprofessorid olid seal Vitold Tseraski ja Pavel Sternberg, kuid Öpik oli suuresti iseõppija ja väitis, et tal pole neilt midagi õppida. Moskvasse läks ta uurima Päikesesüsteemi väikekehi: asteroide, komeete ja meteoore. Aastatel 1912–1916, veel üliõpilasena, avaldas ta 18 artiklit. 1915. aastal määras ta Galaktika ketta aine dünaamilise tiheduse. 1916. aastal sai ta astronoomiakraadi ja jäi Moskvasse: kuni 1919. aastani õpetas ta ülikoolis ja selle observatooriumis.

Üks üliõpilaspõlve töödest jäi püsima. Artiklis The Densities of Visual Binary Stars (Astrophysical Journal, kd 44, lk 292–302, 1916) arvutas Öpik visuaalsete kaksiktähtede tihedused nende orbiitide, masside ja heleduste põhjal. Omicron-2 Eridani kaaslase (40 Eridani B) tihedus tuli üle 25 000 korra suurem Päikese keskmisest tihedusest. See on tema enda 1916. aasta arv, mitte tänapäevane mõõtmistulemus. Oma vastust nimetas ta ise võimatuks. Arvutus pidas paika, aga füüsikat, mis seda seletaks, veel ei olnud. Tänapäeval teatakse, et tegu on valge kääbusega. Armagh’ observatoorium dateerib arvutuse 1915. aastasse; artikkel ilmus 1916. aastal.

1919. aasta jaanuari lõpus lahkus Öpik näljasest Moskvast. Üle saja õppejõu asus koos peredega teele, et uus ülikool Taškendis tööle panna; Öpik oli nende seas ainus astronoom. Teekond oli 3000 km pikk ja kestis 70 päeva; kohale jõuti aprilli alguses. Turkestani ülikoolis oli ta dotsent ja astronoomiaosakonna juhataja ning tema peamine ülesanne oli Taškendi observatooriumi taaselustamine. Kesk-Aasiasse jäi ta aastateks 1919–1921. Teekonnast ja Taškendi aastatest kirjutas ta ise alles 1977. aastal ajakirjas Annual Review of Astronomy and Astrophysics.

1921. aastal tuli ta tagasi. Öpik oli kommunismi vastane ja astus Vene kodusõja ajal vabatahtlikuna valgete armeesse; nüüd naasis ta iseseisvasse Eestisse, kus temast sai Tartu ülikooli astronoom ja dotsent. Alates 1. detsembrist 1921 töötas ta Tartu tähetornis astronoom-observaatorina, ametikohal, mis võimaldas tal pühenduda täielikult teadustööle. Moskva ja Turkestani aastad jäid selja taha; ees oli Toomemägi, kus ta töötas 1944. aastani. 1922. aastal, aasta pärast kojujõudmist, arvutas ta seal välja Andromeda udukogu kauguse.

Dictionary of Irish Biography: Öpik, Ernst Julius · P. A. Wayman, D. J. Mullan: Kuningliku Astronoomiaseltsi nekroloog, QJRAS 27 (1986), lk 508–512 (MacTutori ärakiri) · MacTutor (J. J. O’Connor, E. F. Robertson): Ernst Öpiku elulugu · ERR Novaator, 2018, Laurits Leedjärve Horisondi-artikli põhjal: Ernst Öpik – oma ajast ees kõiketeadja astronoomias · Vikitsitaadid: Ernst Öpik · IOP Spark: Surprisingly dense stars · Armagh Observatory and Planetarium: Professor Ernst Julius Öpik (koostanud J. Butler) · Eva Vabasalu, Estonian World Review (eesti.ca), 2008: Ernst Julius Öpik – the man · Vikipeedia: Ernst Öpik

Tartu rahu avas tee koju. Taavet Rootsmäe, kes kandis 1936. aastani nime David Rootsman ja oli 1919. aastast Tartu astronoomiaprofessor ning tähetorni direktor, kutsus Öpiku isiklikult tagasi. Öpik oli siis Taškendis, kus ta oli kaks aastat tegelenud vastasutatud Turkestani ülikooli observatooriumi sisseseadmisega. 1. detsembril 1921 asus ta tööle Tartu Ülikooli tähetorni astronoom-observaatorina. Tema ametinimetus oli astronoom ja dotsent ning selles ametis oli ta 1921. aastast 1944. aastani, see tähendab kuni Eestist lahkumiseni. Ametikoht andis talle just selle, mida ta vajas: võimaluse pühenduda täielikult teadustööle ja aidata taastada tähetorni 19. sajandi hiilgust.

Tähetorni hakati Toomemäele ehitama 1808. aastal ja hoone valmis 1810. aastal; vajalike instrumentide ülesseadmine võttis veel mõned aastad. Friedrich Georg Wilhelm von Struve töötas majas alates 1813. aastast ning sai 1820. aastal professoriks ja direktoriks. Ta oli esimene, kes mõõtis täpselt ära ühe tähe kauguse. See täht oli Veega. 1824. aastal saabunud Fraunhoferi refraktor oli tollal maailma parim vaatlusriist: 24,4 cm läbimõõduga objektiiv, esimene õnnestunud Saksa ekvatoriaalne montaaž ja täpne kellamehhanism, mis hoidis objekti pikka aega vaateväljas. Selle riistaga koostas Struve 3112 kaksik- ja mitmiktähe kataloogi. Öpiku ajaks oli see pärand, mitte igapäevane tööriist; teadustöö oli majas tasapisi alla käinud.

Rootsmäe pidas loenguid, Öpik tegi teadust. Just tema tõi Tartu teadustöö pärast järkjärgulist allakäiku tagasi maailmatasemele. 1923. aastal kaitses ta Tartu Ülikoolis doktoritöö meteoorivaatlustest. Tartus täiustas ta oma meteooride kaksikloenduse meetodit ja konstrueeris kiikuva peegliga meteoorikaamera, sama mõtte fotograafilise variandi. Siit tuli 1922. aastal ka Andromeda udukogu kauguse hinnang, millest räägib järgmine peatükk. Suure osa Tartu-aegsest tööst avaldas ta Tartu observatooriumi publikatsioonides. See 1817. aastast ilmunud sari oli tollal maailma vanim perioodiline astronoomiaväljaanne.

1930. aastal kutsus Harvardi observatooriumi direktor Harlow Shapley Öpiku Ameerikasse. Põhjuseks võis olla just tema meteooride kaksikloenduse meetod. Aastatel 1930–1934 oli Öpik Harvardis külalisteadlane ja lektor, jäädes ühtlasi Tartu tähetorni koosseisu. Seal rajas ta meteooriuuringute rühma. Oktoobrist 1931 juulini 1933 juhtisid Öpik, Harlow Shapley ja Samuel L. Boothroyd Arizona meteooriekspeditsiooni. Kahe kõrbes veedetud vaatlushooaja jooksul registreeriti umbes 22 000 meteoori; teised allikad annavad sama kampaania kohta 26 000 ning neid arve ei ole omavahel kokku viidud. Kogutud materjali töödeldi hiljem Tartus, aastatel 1932–1934. Harvard pakkus talle professuuri. Ta loobus sellest. Tartu oli talle armsaks saanud.

Tartu perioodi tähtsaim töö ilmus 1938. aastal: „Stellar Structure, Source of Energy, and Evolution“, Tartu observatooriumi publikatsioonide 30. köide, leheküljed 1–115. See ei olnud lühiartikkel, vaid monograafia. Iga tähemudel selles oli käsitsi arvutatud. Öpik tõi esimesena sisse segunemata liitmudelid: konvektiivne heeliumituum ja selle kohal kiirguslikus tasakaalus vesinikuümbris. Ta näitas, et kui vesinik tähe keskmes otsa saab, tõmbub tuum kokku ja selle temperatuur tõuseb üle 10 000 000 kraadi Celsiuse järgi, väliskihid aga paisuvad. See on punase hiiu pilt. Selleni jõudis ta viisteist aastat enne Hoyle’i ja Schwarzschildi; teised allikad annavad vaheks umbes kümme aastat. Samal aastal valiti Öpik Eesti Teaduste Akadeemia liikmeks.

Sarja töökeel oli 1930. aastatel saksa keel. Samas sarjas ilmus 1934. aastal Rootsmäe artikkel „Ein Beitrag zur Kenntnis der Orionidenströme“, autori nimi oli sellel veel D. Rootsman. Direktor ja astronoom-observaator tegelesid meteooriküsimustega kõrvuti. Öpiku 1938. aasta monograafia trükiti 1979. aastal osaliselt ja koos kommentaaridega uuesti kogumikus „A Source Book in Astronomy and Astrophysics, 1900–1975“, mille toimetasid Kenneth R. Lang ja Owen Gingerich ning mille andis välja Harvard University Press. Sada viisteist lehekülge Tartu paberit jõudis sajandi võtmetööde antoloogiasse.

ERR Novaator, 2018, Laurits Leedjärve Horisondi-artikli põhjal: Ernst Öpik – oma ajast ees kõiketeadja astronoomias · Ingliskeelne Vikipeedia: University of Tartu Old Observatory (sõnastust on kohandatud sellest artiklist, CC BY-SA 4.0) · Armagh Observatory and Planetarium: Professor Ernst Julius Öpik (koostanud J. Butler) · M. Jõeveer, Ernst Öpik 75-aastane (Tartu Tähetorni Kalender 45, 1969) · Dictionary of Irish Biography: Öpik, Ernst Julius · Ernst Öpik (Vikipeedia) · J. Einasto, Two hundred years of galactic studies in Tartu Observatory (arXiv:1010.3977) · Laurits Leedjärv, Hingepõhjast välja tunginud teadus: Ernst Öpik 125 (Sirp, 2018; koopia portaalis opik.fyysika.ee) · Tartu Observatooriumi Publikatsioonid, 1934. aasta köide (Tartu tähetorni muuseum)

Meetod oli tema oma. Vaatleja ees kiikus teadaoleva sagedusega peegel, mis muutis meteoori sirge raja pseudotsükloidiliseks, aasadega jäljeks. Aasade ehk tippude loendamine andis ühe kiikumisperioodi jooksul läbitud teepikkuse ja seega meteoori nurkkiiruse; sealt tuletas ta geotsentrilise ja lõpuks heliotsentrilise kiiruse. Fotograafiat polnud vaja. Kiiruse sai iga palja silmaga nähtud meteoor. Meetodit nimetati kiikuvaks peegliks ehk kaksikpendli meetodiks. Öpik konstrueeris ka sama idee fotograafilise variandi: kiikuva peegliga meteoorikaamera, milles kiikuv element katkestab meteoorijälje plaadil nii, et kiiruse saab pildilt välja lugeda.

Meteooridega oli ta tegelenud juba Tartus: 1923. aastal kaitses ta Tartu Ülikoolis doktoritöö, mis käsitles meteoorivaatlusi. Võib-olla just topeltloendamise meetod oli põhjus, miks Harlow Shapley ta 1930. aastal Harvardi observatooriumi kutsus; seal rajas Öpik meteooriuuringute rühma. 1931. aasta oktoobrist kuni 1933. aasta juuli lõpuni juhtis ta koos Shapley ja Samuel L. Boothroydiga Harvardi Arizona meteooriekspeditsiooni. Kõrbesse püstitati kaks „meteoorimaja“: vaatlejaid varjavad onnid, mille igas aknas oli joonvõrk meteoori asukoha mahalugemiseks. Mitmes vaatluspunktis vaadeldi üheaegselt.

Kõrgmäestiku kõrbeõhk andis erakordselt selge taeva ja kahe hooajaga tuli kokku suur saak. Kui suur täpselt, on tänini lahtine: üks allikas annab umbes 22 000 meteoori, teine 26 000. Kumbagi arvu ei ole ekspeditsiooni enda aruannete põhjal kontrollitud. Ekspeditsiooni mõte oli konkreetne. Üksteisest kaugele paigutatud kaamerad pidid meteoorijälgi stereoskoopiliselt jäädvustama, et parandada teadmisi meteooride orbiitidest ja eelkõige kontrollida, kas suur osa neist liigub tõesti hüperboolsel orbiidil ja on pärit sügavkosmosest. Arizonas kogutud materjali töödeldi hiljem Tartus, aastatel 1932–1934.

Vastus oli ootamatu. 1940. aastal avaldatud esialgsed tulemused näitasid, et 57,2 protsenti vaadeldud meteooridest liigub hüperboolsel orbiidil: liiga kiiresti, et olla Päikesega gravitatsiooniliselt seotud. Esmapilgul olid need seega tähtedevahelised. Sporaadiliste meteooride puhul oli osakaal umbes 60 protsenti. Mõne meteoori heliotsentriline kiirus ületas 280 km/s. Kirjanduses toodud arvud tema hüperboolse osakaalu kohta ulatuvad 57,2 protsendist ligi 70 protsendini. Tähtedevahelist päritolu kaitses ta veel 1950. aastal.

Parandus tuli kolmes osas, millest ainult kaks olid tema enda omad. Whipple’i 1940. aasta fotograafilised meteoorivaatlused näitasid, et tauriidid, mida oli peetud tähtedevaheliseks parveks, tiirlevad ümber Päikese ja kuuluvad kokku Encke komeediga. 1956. aastal määras Öpik kiirused uuesti ja vähendas hüperboolsete sündmuste osakaalu oma andmetes enam kui poolelt umbes 3 protsendile. 1969. aastal tunnistas ta, et kiikuva peegli meetodi aluseks olnud põhieeldused olid ekslikud: sporaadiliste ja parvemeteooride kõrgused erinevad ning silm tajub neid kahte erinevalt. Vaatlustes viga polnud, viga oli kiiruste analüüsis. Tegelik hüperboolne osakaal jäi tema hinnangul alla ühe protsendi.

Töö teine pool pidas vastu. 1958. aastal ilmus New Yorgis kirjastuses Interscience Publishers „Physics of Meteor Flight in the Atmosphere“, sarja Interscience Tracts on Physics and Astronomy kuues raamat. Raamatu meetod on energiabilanss: meteoroidi kineetiline energia kulub ablatsioonile, mille Öpik jagas aurustumiseks, sulamiseks ja vedeliku pihustumiseks, pinnaosakeste väljalöömiseks (sputtering) ning fragmenteerumiseks. Aur ergastub, võib ioniseeruda ja kiirgab põhiolekusse naastes. See ongi valgus, mida me näeme. Helendustegur ehk kineetilise energia kiirguseks muunduv osa on tema 1958. aasta ettepanek, mis tugineb selgesõnaliselt ad hoc eeldusele, et mõõdetud heledus on otseses seoses ablatsiooniprotsessidega. Selles raamistikus hinnatakse meteoroidide masse heleduse järgi tänini ning ühe 2017. aasta Meteoriitikaseltsi konverentsi ettekande teeside viiteloend algab endiselt tema raamatuga.

Paul A. Wiegert, Hyperbolic meteors: Interstellar or generated locally via the gravitational slingshot effect?, Icarus 242 (2014), 112–121 (autori PDF) · Öpik, Physics of Meteor Flight in the Atmosphere (Interscience, New York, 1958) · 1958. aasta raamat, skaneerituna Internet Archive’is · I. P. Williams, The velocity of meteoroids: a historical review (Atmospheric Chemistry and Physics 4, 471–475, 2004, PDF) · M. Jõeveer, Ernst Öpik 75-aastane (Tartu Tähetorni Kalender 45, 1969) · Meteoritical Society meeting abstract 6130 (2017, PDF)

Ta ei saanud jääda. Vene kodusõja ajal oli Öpik astunud vabatahtlikuna valgete armeesse ja oli teravalt bolševike võimu vastu; Armagh' observatooriumi enda ülevaade nimetab just seda põhjuseks, miks ta Nõukogude okupatsiooni lähenedes lahkus. 1944. aastal jättis ta 50-aastasena seljataha Tartu tähetorni, kus ta oli ametisse astunud 1. detsembril 1921. MacTutori elulugu tsiteerib ajalehe London Evening Standard 2007. aasta loost tema lauset, siin meie tõlkes inglise keelest: „Pigem läheksin merre ja upuksin, kui elaksin venelaste all.“ Eesti käsitlus paigutab lahkumise 1944. aasta suvesse; täpsemat kuupäeva ei anna ükski siin kasutatud allikas.

Lahkumine ise oli talutöö. Rinde lähenedes rakendas ta Aakre valla talus hobuse, laadis lapsed ja hädavajaliku kraami vankrile ning sõitis Tallinna, kust pere astus Saksamaale minevale laevale. Kaasas olid teine abikaasa Alide ja lapsed; Eestist aitas ta välja ka kaks tütart esimesest abielust, Maija ja Inna. Eesti käsitluse järgi oli tal kokku kuus last kahest abielust. Kodu jäi Võrtsjärve lähedale. Ingliskeelses ümberjutustuses on vankrisõit sadu miile pikk ja lõpeb Hamburgi põgenikelaagris, kus olud olid viletsad.

1946. aasta märtsis asutati Hamburgis, Briti okupatsioonitsoonis, Balti ülikool. See loodi ümberasustatud isikute laagrites, et anda haridust Eesti, Läti ja Leedu põgenikele, ning tegutses UNRRA ja Luterliku Maailmaliidu abiga. Öpikust sai selle astronoomiaprofessor ja eesti üliõpilaste rektor, ülikooli esimene eesti rektor. Ülikooli juhtis president, keda abistasid kolm rahvusrektorit: eesti, läti ja leedu. Presidendid olid Fricis Gulbis (1946–1948), Vladas Stanka (1948–1949) ja Eduards Šturms (1949). Tema biograafia annab ametiajaks 1945–1948, seega algab see aasta enne ülikooli asutamist.

1947. aasta algul viidi ülikool Hamburgist üle Pinnebergi endisesse Luftwaffe kasarmusse (Eggerstedti kasarmu) ja see sai uue nime: ümberasustatud isikute õppekeskus. Õppetööd korraldas seal Öpik, kes oli ühtlasi professor; geoloogiat õpetas tema noorem vend Armin Öpik, kes oli Eestist põgenenud samal 1944. aastal. Poeg Uuno Öpik õppis Balti ülikoolis aastatel 1946–1948 ja siirdus siis koos vanematega Põhja-Iirimaale. Ülikool suleti 1949. aastal, mil Öpik oli juba Armagh’sse lahkunud.

Pääsetee tuli vanast tutvusest. Eric Lindsay, kes oli Armagh' observatooriumi direktor alates 1937. aastast, oli kaitsnud oma doktoritöö Harvardis ajal, mil Öpik seal töötas, ja Öpik oli olnud üks selle töö oponentidest. Kui Balti ülikooli ähvardas sulgemine, hankis Lindsay Põhja-Iiri valitsuselt raha, et luua Öpikule eraldi teadurikoht. Pakkumine tehti 1947. aasta detsembris. Öpik jõudis Armagh’sse 1948. aasta juunis. Ta oli 54-aastane ja oli astronoomina töötanud juba kolmkümmend aastat. Eesti allikad nimetavad seda nelja raske aasta lõpuks.

Armagh’is elas pere aadressil College Hill 30, observatooriumiga samal tänaval: Öpik, Alide, Alide õde ja kolm last. Eestisse jäi see, mille kasuks ta oli kord juba otsustanud. 1930. aastatel pakuti talle Harvardi professuuri, aga ta loobus sellest Tartu pärast. 1938. aastal valiti ta Eesti Teaduste Akadeemia liikmeks, kuus aastat enne lahkumist. Alates 1956. aastast oli ta ka Marylandi ülikooli astrofüüsikaprofessor ja veetis igal aastal mitu kuud Ühendriikides. Seal töötas ta kuni pensionile jäämiseni 1981. aastal ning suri 10. septembril 1985 Bangoris. Nekroloogis on kirjas, et temast jäid maha abikaasa Alide, üks poeg ja viis tütart. Eestisse naasmisest ei räägi ükski siin kasutatud allikas.

MacTutor (J. J. O’Connor, E. F. Robertson): Ernst Öpiku elulugu · P. A. Wayman, D. J. Mullan: Kuningliku Astronoomiaseltsi nekroloog, QJRAS 27 (1986), lk 508–512 (MacTutori ärakiri) · Armagh Observatory and Planetarium: Ernst Julius Öpik (kohandatud John Butleri kirjutatud eluloost) · Ingliskeelne Vikipeedia: Baltic University (sõnastust on kohandatud sellest artiklist, CC BY-SA 4.0) · Laurits Leedjärv, Universitas Tartuensis, 2018: Ernst Öpik 125 – astronoom, kes oli oma ajast ees · Auryn Cox, BBC News NI, 20. aprill 2026: Ernst Öpik: How a scientist fled the Red Army, turning displacement into discovery · Eva Vabasalu, Estonian World Review (eesti.ca), 2008: Ernst Julius Öpik – the man · Alex Preston, Astronotes (Armagh Observatory and Planetarium), 2021: A Reflection on Ernst Öpik – Part One · Australian Academy of Science: Armin Aleksander Öpik 1898-1983 · ERR Novaator, 2018, Laurits Leedjärve Horisondi-artikli põhjal: Ernst Öpik – oma ajast ees kõiketeadja astronoomias · Britannica: Ernst Julius Öpik