Alar Toomre

Alar Toomre (sündinud 5. veebruaril 1937 Rakveres) on eesti päritolu ameerika astrofüüsik ja rakendusmatemaatik.

Ta on 2010. aastast Massachusettsi Tehnoloogiainstituudi emeriitprofessor. Alar Toomre peamised teadushuvid on keskendunud astrofüüsika ja stellaardünaamika probleemidele. Tema peamiseks uurimisobjektiks on galaktikate dünaamika. Toomre tähesüsteemide hüdrodünaamika alased uurimused on oluliselt kujundanud spiraalsete galaktikate evolutsiooni käsitlust.
 
Toomre sai 23-aastaselt filosoofiadoktoriks. 1984. aastal sai ta MacArthuri fondi 230 000 dollari suuruse MacArthuri stipendiumi. Ta on valitud kolme teaduste akadeemia liikmeks. Sealhulgas on ta Rahvusliku Teaduste Akadeemia liige ja Eesti Teaduste Akadeemia välisliige.

Haridus ja töökäik
1944. aastal põgenes ta koos perega Saksamaale. 1949. aastal emigreeruti Ameerika Ühendriikidesse. Elama asuti Ohiosse. Vähem kui aasta pärast kolis pere Hempsteadi Long Islandile; seal lõpetas ta ka keskkooli.

16-aastaselt asus ta õppima Massachusettsi Tehnoloogiainstituudi aeronautikatehnika osakonda kavatsusega õppida lennundusinseneriks, kuid lõpetas MIT-i 1957. aastal bakalaureusekraadiga aeronautikas ja füüsikas. Toomre plaanis hakata tegelema hüdromehaanika või aerodünaamikaga.

Samal aastal (1957) asus ta õppima kaheaastase Marshalli stipendiaadina füüsikalist aerodünaamikat Inglismaal Manchesteri Ülikoolis. Kuid kohapeal Manchesteris loobus ta õppeprogrammi läbimisest plaanitud kursuse raames ning asus selle asemel samas ülikoolis kohe uurimistöö kallale. Kolm aastat hiljem (1960) kaitses Toomre sealsamas doktoriväitekirja "Some studies of flows with vorticity" hüdrodünaamika alal.

Kohe pärast doktorikraadi kaitsmist naasis Toomre USA-sse. Parasjagu sel ajal otsis MIT täiendavalt õppejõude rakendusmatemaatika osakonda kaheaastaseks perioodiks. Uudishimust ajendatuna saigi Toomrest 1960. aastal MITi matemaatikaosakonna C. L. E. Moore'i instruktor.

Pärast kaheaastase töölepingu lõppemist töötas ta aasta Princetonis Süvauuringute Instituudis. 1963. aastal naasis MIT-i matemaatikaosakonda, nüüd juba abiprofessori ametikohale. Kaks aastat hiljem (1965) edutati ta kaasprofessoriks ja alates 1970. aastast oli ta MIT-i rakendusmatemaatika professor.

Alar Toomre on Ameerika Eesti Teadusliku Ühingu, Ameerika Astronoomiaseltsi ja Rahvusvahelise Astronoomia Liidu liige.

Eesti Teaduste Akadeemia välisliikmeks rakendusmatemaatika alal valiti ta 2012. aastal.

Teadustöö

Toomre oli amatöörastronoom, kes huvitus tõsisemalt astronoomiast alles siis kui sattus tööle MIT-i matemaatikaosakonda ja seda tänu koostööle professor Chia-Chiao Liniga, kes tegeles galaktikate stabiilsuse uurimisega.. Pika töötamisaja jooksul osakonnas avaldas Toomre arvukalt uurimusi teoreetilise astronoomia valdkonnast ja enamik neist töödest on seotud galaktikate dünaamikaga.

Suur osa tema uurimistööst puudutab spiraalseid ja elliptilisi galaktikaid, samuti galaktikate ühinemist, mida tol ajal isegi ei arvatud ühinemiseks. 1964. aastal töötas ta välja pöörlevate ketasgalaktikate jaoks gravitatsioonilise stabiliseerumiskriteeriumi. See on tuntud kui Toomre kriteerium.

Galaktikate kokkupõrgete mehhanismi uuris esimesena Toomre. Koos Jüri Toomrega konstrueeris ta 1972. aastal esimesed interakteeruvate galaktikate numbrilised mudelid. Nende poolt esmakordselt galaktikate evolutsiooni uurimiseks kasutusele võetud numbriline simuleerimine on osutunud tänapäeval peamiseks meetodiks nii galaktikate kui kogu Universumi arengu uurimisel. Selle meetodi esimeseks rakenduseks oli avastus, et ebatavalise kujuga galaktikad nagu Antenni galaktika või Hiirte galaktikad kujutavad endast põrkuvaid galaktikaid, vastav arengumomentide jada kannab Toomre jada nime. Toomre arendas seda metoodikat edasi ja jõudis 1977. aastal järeldusele, et elliptilised galaktikad kujutavad endast jäänukeid põrkunud ja seejärel ühinenud spiraalgalaktikatest. Nende uurimustega pani ta aluse galaktikate arengu nüüdisaegsele teooriale, mille järgi kõik hiidgalaktikad on kujunenud kääbusgalaktikate ühinemise teel.

Alar Toomre leidis sõltumatult Grigori Kuzminist galaktika massijaotuse mudeli, mis on tuntud Kuzmini-Toomre ketta nime all.

Toomrel on uurimusi ka geoteaduste valdkonnast. Ta huvitus Maa magnetväljast, pooluste rändamisest, laamtektoonikast ja muudest sarnastest asjadest. Ta on uurinud ja kirjeldanud Maa pöörlemisega avalduvat güroskoopilist efekti, kuid enam kõneainet on pakkunud tema uurimused Maa pöörlemispooluste nihkumise kohta, mille kohta ta avaldas koos Peter Goldreichiga 1969. aastal artikli "A Some remarks on polar wandering" ("Mõned märkused pooluste rändamise kohta").. Selles artiklis arendasid nad edasi rändavate pooluste teooriat.

Kohtumised teiste eesti astronoomidega
Rahvusvahelise Astronoomia Liidu kongressil 1967. aastal Prahas sai ta tuttavaks Jaan Einastoga. Toomre esines seal Galaktika uurimise töörühmas. Einasto on hiljem meenutanud: "Tema esinemisstiil on hästi meeles, see oli elav ja tõi probleemi selgelt esile. Jutt käis aktuaalsel teemal, kus Alar oli andnud olulise panuse – galaktikate ketaste stabiilsusest".

Kümme aastat hiljem (1977) käis Toomre abikaasaga Tallinnas seoses Jaan Einasto korraldatud Rahvusvahelise Astronoomia Liidu konverentsiga "Universumi makrostruktuur". Konverentsil kohtus ta ka kuulsa Jakov Zeldovitšiga. Ka sellel konverentsil esines Toomre ettekandega. Ta kandis ette oma teise olulise töö tulemused, mis selgitavad galaktikate kokkupõrkeid ja selle mõju galaktikate arengule. See uurimus sündis koostöös Jüri Toomrega. Vendade Toomrete ühine töö pani aluse uuele suunale galaktikate uurimisel – arvutisimulatsioonide kasutamisele galaktikate arengu selgitamisel.

Einasto on külastanud Toomret ka tema kodus Bostoni eeslinnas Newtonis.

Tõravere observatooriumit külastas Toomre oma teisel Eesti külastusel, 1990. aastatel. Viimati käis ta Eestis 2007. aastal.

2007. aastal korraldati Pulkovo Observatooriumis konverents galaktikate ehitusest ja arengust. Eraldi istungit, mis oli pühendatud Grigori Kuzmini 90. sünniaastapäevale, juhatas Alar Toomre, samuti ülddiskussiooni. Ta on palju teinud Grigori Kuzmini vene keeles Tartu Observatooriumi Publikatsioonides ilmunud artiklite tutvustamiseks ingliskeelsele lugejaskonnale. Mõneti on Alar Toomre teadustöö Grigori Kuzmini tööde edasiarendus – ta jätkas seda, kasutades uusi kaasaegseid meetodeid (numbriline simuleerimine).

Alar Toomre kutsel esines tuntuim eesti astronoom Ernst Öpik, kes töötas Armagh' observatooriumis Põhja-Iirimaal, loenguga Massachusettsi Tehnoloogiainstituudis.

Tunnustus
1974 – valiti Ameerika Kunstide ja Teaduste Akadeemia liikmeks (matemaatika ja statistika alal)
1983 – valiti USA Rahvusliku Teaduste Akadeemia liikmeks (astronoomia sektsioon) 
1993 – Brouweri auhind Ameerika Astronoomiaseltsilt väljapaistvate teenete eest dünaamilise astronoomia arendamisel 
2012 – valiti Eesti Teaduste Akadeemia välisliikmeks (rakendusmatemaatika alal)
2014 – Magellanic Premium Ameerika Filosoofiaseltsilt
2016 – valiti Ameerika Filosoofiaseltsi liikmeks (astronoomia divisjon)

Isiklikku
Ta on abielus Joyce Stetsoniga. Neil on kolm last: pojad: Lars (sündinud 1960) ja Erik (1962) ning tütar Anya (1964). Alar Toomre onu Richard Toomre oli põllumajandusprofessor Eesti NSV-s.

Publikatsioonid
1964 – Toomre, A. On the gravitational stability of a disk of stars – Astrophysical Journal, 139, lk. 1217–1238 
1966 – Toomre, A., Julian, W. H. Non-Axisymmetric Responses of Differentially Rotating Disks of Stars – Astrophysical Journal, 146, lk. 810–830
1969 – Goldreich, P, Toomre, A.  A Some remarks on polar wandering – Journal of Geophysical Research, 74/10, lk. 2555–2567
1972 – Toomre, A., Toomre, J. Galactic Bridges and Tail – Astrophysical Journal, 178, lk. 623–666

Viited

Kirjandus
Denise Shekerjian "Uncommon Genius: How Great Ideas are Born" Penguin Books, 1991. (inglise keeles) Toetudes intervjuudele neljakümne MacArthuri fondi stipendiaadiga (sealhulgas Alar Toomrega), niinimetatud "geeniuste auhinna" saajaga, heidab autor omapoolse pilgu nende andekate inimeste loomeprotsessile.
Recountings: Conversations with MIT Mathematicians Joel Segel (toimetaja), A K Peters/CRC Press, 2009. (inglise keeles) Toetudes kaheteistkümnele intervjuule praeguste ja endiste õppejõududega (sealhulgas Alar Toomrega) antakse raamatus ülevaade MITi matemaatikaosakonna mõjust teadusele.

Välislingid
 Alar Toomre Eesti Teaduste Akadeemia kodulehel (pildiga)
Alar Toomre MITi matemaatikaosakonna kodulehel (inglise keeles)
Alar Toomre taevane ja maine dünaamika Arko Oleski intervjuu Alar Toomrega MITis. Horisont, 3, 2012
Raul Pettai "Eesti teadlaste uurimus galaktikate arengust" Eesti Päevaleht (Stockholm), 16. aprill 1998
Alar Toomre Eesti TA hoidlas

Ameerika Ühendriikide astrofüüsikud
Eestlased Ameerika Ühendriikides
Eesti Teaduste Akadeemia liikmed
Ameerika Kunstide ja Teaduste Akadeemia liikmed
Ameerika Ühendriikide Rahvusliku Teaduste Akadeemia liikmed
Sündinud 1937