Proxima Centauri

A Proxima Centauri (latin proxima: legközelebbi) vörös törpe a Kentaur csillagképben. A Földtől 4,24 fényév (4 km) távolságra helyezkedik el. 1915-ben fedezte fel Robert Innes, a dél-afrikai Union Obszervatórium igazgatója. A Proxima Centauri a Naphoz legközelebbi csillag. Az Alfa Centauri hármascsillag-rendszer tagja. A két fő csillagtól 0,21 fényév ( ± 700 CsE) távolságra helyezkedik el.

Közelsége miatt a csillag szögátmérője közvetlenül mérhető, a Nap átmérőjének mintegy hetedét teszi ki. Tömege a Nap tömegének nyolcada, átlagos sűrűsége pedig annak 40-szerese. Habár luminozitása nagyon alacsony, a Proxima Centauri flercsillag, mágneses tevékenysége folytán véletlenszerűen növekedik a fényessége. A csillag mágneses mezeje áramlásokat hoz létre a csillag belsejében, ami flereket idéz elő; ennek eredményeképpen pedig a sugárzása lefedi a teljes röntgentartományt. A Proxima Centauri fősorozatbeli csillag; figyelembe véve a relatív alacsony energiatermelési ütemét, valamint a hidrogén áramlását a magjában, még négy billió évig az is marad. Ez az univerzum jelenlegi feltételezett életkoránál 300-szor hosszabb idő.

A Proxima Centauri körül keringő égitestek létezésére irányuló kutatások sikertelenek maradtak, kizárva a barna törpék és a szupernehéz bolygók jelenlétét. Precíz radiális sebességmérések szuperföldek jelenlétét is kizárták a csillag lakható övezetén belül. Kisebb objektumok észlelése olyan új eszközöket igényel, mint a tervezett SIM PlanetQuest űrtávcső. Miután a Proxima Centauri egy vörös törpe és egyben változócsillag, vitatott, hogy egy körülötte keringő bolygón lehetséges-e az élet. A csillag – közelsége miatt – egy jövőbeni csillagközi utazás lehetséges célpontja.

Megfigyelése 
Robert Innes a dél-afrikai Johannesburgban található Union Obszervatórium igazgatója, 1915-ben felfedezte, hogy a Proxima Centaurinak az Alfa Centaurival megegyező sajátmozgása van. Nevéhez fűződik a Proxima Centauri név javaslata is. 1917-ben Joan Voûte holland csillagász a Jóreménység fokán épült Királyi Obszervatóriumban (ma Dél-afrikai Asztronómiai Obszervatóruim, SAAO), megmérte a csillag trigonometrikus parallaxisát, és megállapította, hogy valóban azonos távolságra van, mint az Alfa Centauri. Abban az időben a Proxima Centauri számított a legkisebb luminozitású ismert csillagnak. 1951-ben Harlow Shapley amerikai csillagász bejelentette, hogy a Proxima Centauri változócsillag. A korábban készült fényképek vizsgálata azt mutatta, hogy a képek 8%-án mérhetően nagyobb a csillag fényessége, így a legaktívabb akkoriban ismert változócsillag.

A csillag közelsége lehetővé teszi flertevékenységének részletes megfigyelését. 1980-ban az Einstein Obszervatórium aprólékosan kidolgozott röntgensugárzási görbét készített a Proxima Centauri flerjeiről. További megfigyeléseket végzett az EXOSAT és ROSAT műhold, majd 1995-ben a japán ASCA műhold, amely kisebb (a Napéhoz hasonló) flerek által kibocsátott röntgensugárzást észlelt. A legtöbb röntgenobszervatórium, beleértve az XMM-Newtont és a Chandrát, azóta is tanulmányozza a Proxima Centaurit.

A csillag déli deklinációjának köszönhetően a Proxima Centauri csak a 27. északi szélességi körtől délre látható az égbolton. A Proxima Centaurihoz hasonló vörös törpék fénye túl halvány ahhoz, hogy szabad szemmel láthatóak legyenek; még a Proxima Centauri A-ról és B-ről is csak akkor látszódna a csillag, ha fényessége elérné az 5 magnitúdót. A csillag látszólagos fényessége 11 magnitúdó, megfigyeléséhez még felhőtlen égbolt esetén is legalább 8 cm objektívátmérőjű távcső szükséges. Ahhoz, hogy valóban vizsgálni lehessen, a Proxima Centaurinak magasan a horizont felett kell járnia az éjszakai égbolton.

Jellemzői 

A Proxima Centauri vörös törpeként lett osztályozva, mert a Hertzsprung–Russell-diagram alapján a fősorozatban jár, színképosztálya M5,5. További besorolása „késői M-törpe csillag”, amely arra utal, hogy M5,5-ös értéknél tömege közelebb esik az M osztály alsó határához. A csillag abszolút fényessége (vagyis látszólagos fényessége 10 parszek távolból nézve) 15,49. Luminozitása a teljes hullámhossztartományban a Nap 0,17%-a; az emberi szem számára látható fény tartományában azonban csupán a Nap 0,0056%-a. A kisugárzott energiájának 85%-a az infravörös tartományba esik.

2002-ben a VLT-vel optikai interferenciamérésekkel meghatározták a Proxima Centauri szögátmérőjét, amely 1,02±0,08 milliívmásodpercnek (mas) adódott. Mivel a távolság ismert, kiszámítható a valódi átmérője is, amely a Nap átmérőjének hetede, vagy másképpen a Jupiter átmérőjének a másfélszerese. A csillag becsült tömege a naptömeg 12,3%-a, vagyis 129 szerese a Jupiter tömegének. A fősorozati csillagok átlagos sűrűsége a tömegükkel fordítottan arányos. Ez alól a Proxima Centauri sem kivétel, átlagos sűrűsége . Összehasonlításképpen a Nap átlagos sűrűsége 1409 kg/m³.

A kis tömege miatt a csillag belseje teljes egészében konvektív, ennek eredményeképpen a kisugárzott energia nagyobbrészt a plazma áramlásának következménye, és nem a sugárzási folyamatoké. Ez az áramlás azt jelenti, hogy a hidrogén termonukleáris fúziójából visszamaradt hélium nem halmozódik fel a magban, hanem a csillag belsejében cirkulál. A Nappal ellentétben, amely hidrogénkészletének mintegy 10%-át fogja csak elhasználni a fősorozat elhagyása előtt, a Proxima Centauri ennél jóval nagyobb mennyiséget fog felhasználni, mielőtt a hidrogénfúzió leáll.

Ezek az áramlások a mágneses mező jelenlétéhez köthetők. A mágneses energia a flernek nevezett folyamat során szabadul fel a mezőből, rövid időre megnövelve a csillag fényességét. A flerek a csillaggal megegyező méretre nőhetnek, és hőmérsékletük elérheti a 27 millió kelvint is. Ez a hőmérséklet elegendően forró röntgensugárzás kibocsátásához A csillag fényessége a röntgentartományban „nyugalmi” állapotban 4–16 watt között mozog; ami hozzávetőleg megegyezik a Nap fényességével. Nagyobb flerek esetén azonban elérheti a 1021 wattot is.

A csillag kromoszférája aktív, és spektrumában erősen látszódnak az egyszeresen negatív magnéziumion 280 nm hullámhosszúságú emissziós vonalai. A Proxima Centauri felszínének kb. 88%-a nagy valószínűséggel aktív; ez a Naphoz viszonyítva lényegesen magasabb érték, még a napciklus maximumához képest is. Ez az aktivitás még azokban a „nyugodt” időszakokban is 3,5 millió kelvin körüli hőmérsékletre fűti a koronát, amikor alig, vagy egyáltalán nincsenek flerek. Összehasonlításképpen a Nap koronájának hőmérséklete 2 millió kelvin. Más M-törpékkel összevetve aktivitása alacsony, ami a csillag becsült életkorával magyarázható. Az évmilliók során a csillag tengely körüli forgása lassul, ezzel együtt az aktivitási szintje is csökken. Az aktivitási szint periodikus változásokat mutat, egy ilyen periódus 442 napig tart; így rövidebb a 11 éves napciklusnál.

A Proxima Centauri csillagszele viszonylag gyenge, az így vesztett tömeg alig éri el a Nap napszél okozta tömegvesztési rátájának 20%-át. A csillag azonban lényegesen kisebb a Napnál, így az egységnyi felületre jutó tömegvesztesége nyolcszorosa a Napénak.

Egy, a Proxima Centaurival megegyező tömegű vörös törpe négybillió évig a fősorozatban marad. Ahogy a hidrogénfúzió eredményeképpen nő a hélium mennyisége, a csillag egyre kisebb és forróbb lesz, fokozatosan változva át vörösből kékké. A folyamat végéhez közeledve a Proxima Centauri jelentősen fényesebbé válik majd, elérve a Nap fényességének 2,5%-át, és néhány milliárd évre felmelegít minden körülötte keringő égitestet. A hidrogén kimerülésével a vörös óriás fázist kihagyva fehér törpévé fog átalakulni, fokozatosan veszítve el a megmaradt hőenergiát.

Távolsága és mozgása 
A Hipparcos által mért 772,3±2,4 milliívmásodperces és a precízebb Hubble, illetve a Fine Guidance Sensor általi 768,7±0,3 milliívmásodperces parallaxis alapján a Proxima Centauri hozzávetőleg 4,2 fényévnyire található. Ez a távolság  csillagászati egység. A Földről nézve a Proximát 2,18° választja el az Alfa Centauritól, ez a telihold szögátmérőjének négyszerese. A Proxima Centauri ugyanakkor gyors sajátmozgással rendelkezik; évente 3,85 ívmásodpercet halad az égbolton. Radiális sebessége –21,7 km/s; a csillag közelít a Naphoz.

Az ismert csillagok között az elmúlt  évben a Proxima Centauri volt a Naphoz legközelebbi csillag, és a következő  évben az is marad; ekkorra a Ross 248 válik a legközelebbi csillagá. A Proxima Centauri körülbelül  év múlva éri el legnagyobb közelségét, ekkor 3,11 fényévnyire lesz majd. A Proxima Centauri a Tejútrendszerben kering a galaktikus mag körül. Távolsága a galaktikus magtól 8,3 és 9,5 kpc között változik. Pályájának excentritása 0,07.

Felfedezése óta gyanítják, hogy a Proxima Centauri az Alfa Centauri kettőscsillag rendszer harmadik tagja. Ebben az esetben az Alfa Centauritól mindössze 0,21 fényév ( ± 700 CsE) távolságban keringő csillag keringési ideje  lenne. Ennek okán sokszor hivatkoznak rá α Centauri C-ként is. A modern számítások szerint – figyelembe véve a csillagok közti kis távolságot és viszonyított sebességüket – a véletlenszerű egybeesés valószínűsége egy a millióhoz. A Hipparcos adatait földi megfigyelésekkel egybevetve megalapozottnak látszik a hipotézis, miszerint a három csillag valóban egy rendszert alkot. Ha ez így van, akkor a Proxima Centauri közel jár az apasztronhoz, pályájának legtávolabbi pontjához. A feltételezés bizonyításához pontosabb radiálissebesség-mérések szükségesek.

Amennyiben a Proxima Centauri kialakulása idején az Alfa Centauri rendszer része volt, a csillagok elemi összetétele feltehetőleg azonos. Lehetséges, hogy éppen a Proxima gravitációs hatása felelős az Alfa Centauri protoplanetáris korongjának felkavarásáért. Ez elősegíthette az alacsony forráspontú anyagok (pl. víz) eljutását a száraz belső régiókba. Egy Föld-típusú bolygó feltehetőleg nagy mennyiségben tartalmaz ilyen anyagokat.

Az Alfa Centauri rendszeren kívül még hat csillag, két kettőscsillag rendszer és egy hármascsillag rendelkezik a Proxima Centaurihoz hasonló térbeli mozgással. E csillagok mindegyikének sebessége a Proxima Centauri sebességének közelében van (±10 km/s). Ezek a csillagok feltehetőleg egy mozgási csoportot alkotnak, ami közös kiindulópontra utal, például egy csillaghalmazra. Ha bebizonyosodik, hogy Proxima Centauri nem az Alfa Centauri rendszer tagja, akkor egy mozgási csoport magyarázhatja a csillagok relatív közelségét.

Bár a Proxima Centauri a legközelebbi valódi csillag, elképzelhető, hogy eddig felfedezetlen barna törpék közelebb találhatóak.

Lehetséges kísérők 

Ha egy nagy tömegű égitest a Proxima Centauri körül keringene, akkor ennek az égitestnek a gravitációja elmozdulásokat idézne elő a csillag helyzetében (a pálya síkjában). Vagyis, ha ezeknek az égitesteknek a pályasíkjai nem merőlegesek a látóirányra, akkor a csillag radiális sebességében periodikus változásokat lehetne észlelni. A különböző mérések eddig nem mutattak ki ehhez hasonló változásokat, így lecsökkent a lehetséges kísérők maximális tömege. Sajnálatos módon a csillag aktivitása miatt a radiális sebesség pontos mérése nem lehetséges, ez behatárolja a módszer jövőbeni kilátásait esetleges kísérők felfedezését illetően.

A Proxima Centauri 1998-as vizsgálata során, amit a Hubble űrteleszkópon található Faint Object Spectrograph-fal végeztek, bizonyítékot találtak egy 0,5 CsE távolságban keringő kísérő létezésére. A Wide Field and Planetary Camera 2-val végzett későbbi keresések azonban nem tudtak lokalizálni egyetlen kísérőt sem. A Proxima Centauri, az Alfa Centauri A-val és B-vel együtt a NASA tervezett Űr-Interferometriai Küldetésének (SIM) elsődleges célcsillagai közé (Tier 1) tartozik. Az űreszközzel elméletileg lehetségessé válik kis tömegű (3 földtömeg) égitestek észlelése 2 CsE távolságban a szóban forgó csillagok körül.

Nagyon valószínűtlen, hogy 2–3 földtömegnél nehezebb bolygók keringenek a lakható övezeten belül. Az Idegen Világok dokumentumfilm-sorozat feltételezte, hogy egy élet számára alkalmas bolygó létezhet a Proxima Centauri, vagy más vörös törpék körül. Egy ilyen bolygó a lakható övezeten belül, 0,023–0,054 CsE közti távolságban keringene a csillag körül, és keringési ideje 3,6–14 nap lenne. Egy, a csillagtól ilyen távolságban keringő bolygón kötött tengelyforgás lenne tapasztalható, vagyis a Proxima Centauri egyáltalán nem, vagy csak alig mozogna a bolygó egén. Ebből adódóan a felszínének túlnyomó részén örök nappal, illetve éjszaka uralkodna. Mindazonáltal egy jelenlévő légkör képes lehet arra, hogy a napenergia egy részét a túloldalra is eljuttassa.

A Proxima Centauri flercsillag, a csillagból származó flerek zavart okozhatnak bármely, a lakható övezeten belül keringő bolygó légkörében. Azonban a dokumentumfilm tudósai szerint ez az akadály is legyőzhető. Gibor Basri, a Kaliforniai Egyetem munkatársa egyenesen azt állítja, eddig senki sem talált olyan tényt, ami kétségbe vonná a lakhatóságot. Például, az egyik elmélet szerint a flerekből származó töltött részecskék özöne lefejheti egy közeli bolygó légkörét. Ha azonban a bolygónak van mágneses mezeje, akkor a mező eltérítené a töltött részecskéket, így védve meg a légkört. Még egy M-törpe kötött tengelyforgású bolygójának lassú forgása – egyszer fordul meg a saját tengelye körül, azalatt míg megkerüli a csillagját – is elegendő egy mágneses mező generálásához, mindaddig, amíg a mag olvadt marad.

Más tudósok, különösen a Ritka Föld elmélet támogatói vitatják, hogy egy M-törpe csillag fenn tudja-e tartani az életet. A kötött tengelyforgású bolygó rendkívül gyenge mágneses momentummal rendelkezne, ez pedig a légkör erős eróziójához vezetne, amit a Proxima Centauri koronakidobódásai okoznának. Néhány szerző továbbá úgy véli, hogy a földi típusú élet valószínűtlen.

A folyamatos megfigyelések és az egyre tökéletesedő észlelési technikák következtében 2016-ban nyilvánosságra került a Proxima Centauri b léte, amely 1,3-szoros földtömegű, a csillagától 7,5 millió kilométer távolságban keringő bolygó, amely 11,2 földi nap alatt tesz meg egy keringést.
A tovább gyarapodó adatbázis elemzésével 2019-ben újabb exobolygó jelölt került elő, amely legalább hatszoros földtömegű, és másfél csillagászati egység távolságban helyezkedik el napjától.

Csillagközi utazás 

A Proxima Centauri javasolt úti célja az első csillagközi utazásnak. Alternatív megoldás, egy az Alfa Centauri rendszerben végrehajtott hintamanővert magában foglaló utazás, mivel így nincs szükség lassítási fázisra. A nukleáris impulzusmeghajtás több olyan technológiát fog össze, amelyek a jövőben lehetővé tehetik a csillagközi utazást. Egy ilyen út a következő évszázadban kezdődhetne, és hozzávetőleg egy évszázadig is tartana. Az utazásnak ennek a módja inspirálta a Daedalus tervet, az Orion tervet és a Longshot tervet.

A Voyager-program űrszondái az első olyan ember alkotta mesterséges tárgyak, amelyek eljutnak a csillagközi űrbe; ám a szondák relatíve lassan mozognak, mindössze 17 km/s-os sebességgel, így számukra jóval több mint  évig tart egyetlen fényév megtétele is. Összehasonlításképpen a Proxima jelenleg 21,7 km/s-mal közeledik; igaz, csak 3,11 fényévre fogja megközelíti a Napot, és  év múlva már távolodni fog. Tehát egy alacsony sebességű űrszondának már csak néhány tízezer év áll rendelkezésre, hogy akkor érje a Proximát, mikor az a legközelebb található; ám a siker nem garantált, hiszen egy ilyen út könnyen végződhet azzal, hogy a szonda már csak a távolodó csillagot lesz képes megfigyelni. Az ionhajtómű előtérbe kerülésével lehetőség nyílt a Voyager szondáknál gyorsabb csillagközi űrhajók készítésére, ilyen a tervezett Innovative Interstellar Explorer. Ennek ellenére az ionhajtású űrhajókat még mindig túl lassúnak tartják egy működő próbaúthoz.

A csillagközi utazást már a 2100-as évekre megvalósíthatónak tartják nukleáris pulzus meghajtásos rakétamotorok segítségével. Ezek tervezése már több projektet (Project Orion, Project Daedalus, Project Longshot) inspirált. A „Project Breakthrough Starshot” az Alpha Centauri rendszert 100 GW-os lézermeghajtásos mikroszondákkal tervezi elérni, kb. 20 éven belül, ha a fénysebesség egy ötödével haladna. 
   
A Proxima Centauriról nézve a Nap fényessége 0,4 magnitúdó lenne, és a Kassziopeia csillagképben látszódna. A jelenlegi hagyományos meghajtás használatával, egy több ezer éves úthoz olyan méretű űrhajóra lenne szükség, amely képes elegendő embert szállítani egy bolygó kolonizálásához.

Jegyzetek

Megjegyzések

Hivatkozások

Fordítás

További információk

Kapcsolódó szócikkek 
 Nagyságrendek listája (hosszúság)
 Közeli csillagok listája

Változócsillagok
M színképtípusú csillagok