Proxima Centauri

Pengamatan

Pada tahun 1915, Robert Innes, Direktur Observatorium Union di Johannesburg, Afrika Selatan, menemukan bintang yang memiliki gerak diri yang sama dengan Alpha Centauri. Ia menamainya Proxima Centauri. Pada tahun 1917, di Royal Observatory, Tanjung Harapan, astronom Belanda Joan Voûte mengukur paralaks trigonometrik bintang ini, dan mengonfirmasi bahwa Proxima Centauri memiliki jarak dari Matahari yang sama dengan Alpha Centauri. Bintang ini juga dikenal sebagai bintang dengan luminositas terendah pada masa itu. Penentuan paralaks Proxima Centauri yang akurat dilakukan oleh astronom Amerika Serikat Harold L. Alden pada tahun 1928. Ia mengonfirmasi hasil awal dengan paralaks 0,783 ± 0,005″.
Astronom Amerika Serikat Harlow Shapley mengumumkan Proxima Centauri sebagai bintang suar pada tahun 1951. Pemeriksaan terhadap catatan-catatan fotografik sebelumnya menunjukkan bahwa bintang ini mengalami peningkatan dalam magnitudo sekitar 8%, menjadikannya sebagai bintang suar paling aktif pada masa itu. Kedekatan bintang ini memungkinkan pengamatan terhadap aktivitas semburannya. Pada tahun 1980, Observatorium Einstein membuat kurva energi sinar X pada semburan Proxima Centauri. Pengamatan lebih dalam dilakukan melalui satelit EXOSAT dan ROSAT. Emisi sinar X dengan semburan yang lebih kecil dan mirip dengan matahari diamati oleh satelit ASCA Jepang tahun 1995. Proxima Centauri semenjak itu menjadi subjek penelitian oleh berbagai observatorium sinar X, seperti XMM-Newton dan Chandra.
Karena deklinasi selatan Proxima Centauri, bintang ini hanya dapat dilihat di sebelah selatan lintang 27° U. Katai merah seperti Proxima Centauri terlalu redup untuk dilihat dengan mata telanjang. Bintang ini memiliki magnitudo semu sebesar 11, sehingga diperlukan teleskop dengan tingkap minimal 8 cm (3,1 in.) untuk mengamati bintang ini.

Karakteristik

Proxima Centauri diklasifikasikan sebagai bintang katai merah karena masuk ke dalam deret utama pada diagram Hertzsprung–Russell dan tergolong dalam kelas M5.5. Bintang ini memiliki magnitudo mutlak sebesar 15,5. Jumlah luminositas atas seluruh panjang gelombangnya adalah 0,17% dari Matahari, meskipun saat diamati dalam panjang gelombang spektrum optik hanya 0.0056% dari Matahari. Lebih dari 85% dari daya yang terpancar adalah panjang gelombang inframerah.
Pada tahun 2002, interferometri optik pada Very Large Telescope (VLTI) menemukan bahwa Proxima Centauri memiliki diameter sudut sekitar 1,02 ± 0,08 mili detik busur. Karena jaraknya telah diketahui, diameter sebenarnya dapat diperkirakan, yaitu sekitar 1/7 Matahari, atau 1,5 kali Jupiter. Massa bintang ini diperkirakan sekitar 12,3% dari massa matahari, atau 129 kali massa Yupiter. Rata-rata masa jenis bintang deret utama meningkat seiring dengan berkurangnya massa, dan Proxima Centauri bukan pengecualian: bintang ini memiliki rata-rata massa jenis sekitar 56.800 kg/m³ (56,8 g/cm³), sementara Matahari sekitar 1.409 kg/m³ (1,409 g/cm³).
Karena massanya yang rendah, bagian dalam bintang ini sepenuhnya konvektif, sehingga energi ditransfer ke bagian luar melalui pergerakan fisis plasma, dan bukan melalui proses radiatif. Konveksi ini berarti bahwa helium yang dihasilkan melalui fusi termonuklir hidrogen tidak terakumulasi di inti, tetapi diedarkan ke seluruh bintang. Tidak seperti Matahari yang hanya perlu membakar sekitar 10% dari seluruh hidrogennya sebelum keluar dari kategori deret utama, Proxima Centauri akan menghabiskan seluruh "bahan bakar"nya sebelum fusi hidrogen berakhir.
Konveksi berhubungan dengan penghasilan medan magnet. Energi magnetik dari medan ini dilepaskan di permukaan melalui semburan bintang yang meningkatkan luminositas bintang dalam waktu yang singkat. Semburan-semburan tersebut dapat tumbuh hingga sebesar bintang dan dapat mencapai suhu setinggi 27 juta K—cukup panas untuk meradiasi sinar X. Luminositas sinar X bintang ini yang diam (kira-kira sekitar (4–16) × 10²⁶ erg/s ((4–16) × 10¹⁹ W)) secara kasar sedikit lebih kecil dari Matahari. Luminositas sinar X puncak pada semburan terbesar dapat mencapai 10²⁸ erg/s (10²¹ W.)
Kromosfer bintang ini aktif, dan spektrumnya menunjukkan garis emisi magnesium terionisasi yang kuat pada panjang gelombang 280 nm. Sekitar 88% permukaan Proxima Centauri mungkin aktif. Persentase ini lebih tinggi daripada Matahari, bahkan saat berada dalam puncak siklusnya. Pada periode diam dengan sedikit atau tidak ada semburan, aktivitasnya meningatkan suhu korona Proxima Centauri menjadi 3,5 juta K (sementara Matahari hanya 2 juta K). Hanya saja, tingkat aktivitas bintang ini dianggap rendah jika dibandingkan dengan katai kelas M lainnya, yang sesuai dengan perkiraan usia bintang ini, yaitu 4,85 × 10⁹ tahun. (tingkat aktivitas katai merah diperkirakan pelan-pelan memudar selama miliaran tahun dengan berkurangnya tingkat rotasi bintang). Tingkat keaktifan juga bervariasi pada periode (kasar) 442 hari, yang lebih pendek dari siklus matahari (11 tahun).
Proxima Centauri memiliki angin bintang yang relatif lemah, sehingga laju penurunan massanya tidak lebih dari 20% laju penurunan massa matahari (yang disebabkan karena angin surya). Di sisi lain, karena bintang ini lebih kecil dari matahari, laju penurunan massa per satuan luas permukaan dari Proxima Centauri mungkin delapan kali lebih besar dari permukaan matahari.
Katai merah dengan massa seperti Proxima Centauri akan tetap menjadi bintang deret utama selama empat triliun tahun. Sementara proporsi helium meningkat karena fusi hidrogen, bintang ini akan menjadi lebih kecil dan panas, berangsur-angsur berubah dari merah menjadi biru. Menjelang akhir periode ini, Proxima Centauri akan menjadi lebih berkilau (mencapai 2,5% luminositas Matahari), dan juga menghangatkan benda-benda langit yang mengelilinginya selama miliaran tahun. Begitu bahan bakar hidrogen habis, Proxima Centauri akan berubah menjadi katai putih (tanpa melalui tahap raksasa merah) dan pelan-pelan kehilangan sisa energi panasnya.

Jarak dan pergerakan

Berdasarkan paralaks 768,7 ± 0,3 mili detik busur, yang diukur dengan menggunakan Fine Guidance Sensors pada teleskop luar angkasa Hubble, Proxima Centauri terletak sejauh 4,2 tahun cahaya. Dari titik pandang baik (vantage point) Bumi, Proxima terpisah 2,18° dari Alpha Centauri, atau empat kali diameter sudut Bulan. Proxima juga memiliki gerak diri yang besar - bergerak 3,85 detik busur per tahun di langit. Bintang ini memiliki kecepatan radial sebesar 21,7 km/s terhadap Matahari.
Di antara bintang-bintang yang telah dikenal, Proxima Centauri telah menjadi bintang terdekat dari Matahari selama 32.000 tahun, dan akan tetap menjadi yang terdekat selama 33.000 tahun berikutnya. Setelah itu, posisi bintang terdekat akan digantikan oleh Ross 248. Proxima akan berada pada posisi terdekat dengan Matahari sekitar 3,11 tahun cahaya lagi, atau sekitar 26.700 tahun. Bintang ini mengorbit melalui Bima Sakti dalam kisaran jarak antara 8,3 hingga 9,5 kpc dari pusat galaksi, dan dengan eksentrisitas orbit sebesar 0,07.
Semenjak penemuannya, bintang ini diduga sebagai pengiring sebenarnya dari sistem bintang biner Alpha Centauri. Dengan jarak sejauh 0,21 tahun cahaya (15.000 ± 700 SA) dari Alpha Centauri, Proxima Centauri mungkin mengorbit Alpha Centauri, dengan periode orbit 500.000 tahun atau lebih. Oleh sebab itu, Proxima kadang-kadang dijuluki sebagai Alpha Centauri C. Perkiraan modern menduga bahwa kemungkinan keselarasan yang diamati sebagai suatu kebetulan merupakan satu banding satu juta. Data dari satelit Hipparcos, ditambah dengan pengamatan, konsisten dengan hipotesis bahwa tiga bintang ini merupakan suatu sistem yang terikat. Jika benar, Proxima akan berada dekat apastron, titik terjauh pada orbitnya di sistem Alpha Centauri. Pengukuran kecepatan radial yang lebih akurat dibutuhkan untuk memastikan hipotesis ini.
Jika Proxima terikat dengan sistem Alpha Centauri selama pembentukannya, bintang ini kemungkinan memiliki komposisi kimia yang sama. Pengaruh gravitasi Proxima mungkin juga telah menggolakan cakram protoplanet Alpha Centauri, sehingga meningkatkan pengantaran volatil seperti air ke wilayah dalam yang kering. Planet kebumian manapun di sistem ini akan diperkaya oleh bahan-bahan tersebut.
Enam bintang tunggal, dua sistem bintang biner, dan bintang tiga serangkai memiliki pergerakan yang mirip dengan Proxima Centauri dan sistem Alpha Centauri. Kecepatan bintang-bintang tersebut diperkirakan berada dalam kisaran 10 km/s dari gerak peculiar Alpha Centauri, sehingga mereka mungkin membentuk kelompok pergerakan bintang, yang menunjukkan titik asal yang sama. Apabila Proxima Centauri tidak terikat secara gravitasi kepada Alpha Centauri, kelompok pergerakan seperti ini akan membantu menjelaskan kedekatan mereka.
Meskipun Proxima Centauri adalah bintang terdekat secara bona fide, mungkin saja masih ada bintang katai coklat yang terletak lebih dekat.

Kemungkinan pengiring

Jika sebuah planet masif berevolusi mengelilingi Proxima Centauri, pergeseran bintang dapat terjadi per orbit planet tersebut. Apabila bidang orbit planet tidak tegak lurus dengan garis pandang dari Bumi, maka pergeseran ini dapat menyebabkan perubahan periodik pada kecepatan radial Proxima Centauri. Pengukuran berulang kali pada kecepatan radial Proxima Centauri yang tidak menunjukkan pergeseran tersebut menurunkan massa maksimum yang dapat dimiliki oleh pengiring Proxima Centauri. Tingkat aktivitas Proxima Centauri menyebabkan penderauan pada pengukuran kecepatan radial bintang, sehingga membatasi kemungkinan pendeteksian pengiring menggunakan metode ini.
Pada tahun 1998, pemeriksaan terhadap Proxima Centauri dengan menggunakan Faint Object Spectrograph pada teleskop luar angkasa Hubble menunjukkan bukti adanya pengiring Proxima pada jarak 0.5 SA. Akan tetapi, pencarian selanjutnya dengan menggunakan Wide Field Planetary Camera 2 gagal menemukannya.

Zona layak huni

Film dokumenter Alien Worlds mencetuskan hipotesis bahwa planet yang dapat menunjang kehidupan mungkin mengorbit Proxima Centauri atau bintang katai merah lainnya. Untuk berada di zona layak huni Proxima Centauri, suatu planet harus terletak sejauh 0.023–0.054 SA dari bintang tersebut, dan memiliki periode orbital selama 3,6–14 hari. Planet yang mengorbit pada zona tersebut akan terkunci secara pasang surut, sehingga di langit planet tersebut Proxima Centauri tidak banyak mengalami pergerakan. Maka siang akan terus berjalan di salah satu sisi permukaan, dan sebaliknya malam tak akan usai di sisi permukaan yang lain. Akan tetapi, keberadaan atmosfer dapat menyalurkan energi dari permukaan yang disinari oleh bintang ke permukaan planet yang lain.
Semburan pada Proxima Centauri dapat mengikis atmosfer planet di zona layak huni-nya, namun ilmuwan pada film dokumenter tersebut meyakini bahwa rintangan ini dapat diatasi. Gibor Basri dari Universitas California, Berkeley, menyebut bahwa "tidak ada yang [telah] menemukan hambatan terhadap kelayakan huni." Contohnya, dikhawatirkan bahwa arus zarah muatan dari semburan bintang dapat mengosongkan atmosfer planet disekitarnya. Akan tetapi, jika planet tersebut memiliki medan magnet yang kuat, medan tersebut akan menangkis partikel dari atmosfer.
Ilmuwan lain, terutama pendukung hipotesis Bumi Langka, tidak menyetujui bahwa bintang katai merah dapat mendukung kehidupan. Rotasi yang terkunci secara pasang surut dapat mengakibatkan melemahnya momen magnetik planet, sehingga lontaran massa korona dari Proxima Centauri akan mengikis atmosfer planet.

Penjelajahan antarbintang

Proxima Centauri telah diusulkan sebagai tujuan pertama dalam penjelajahan antarbintang. Meskipun pesawat angkasa Voyager diperkirakan akan menjadi pesawat angkasa pertama yang memasuki ruang antar bintang, pesawat-pesawat Voyager bergerak dengan kecepatan lambat, yaitu sekitar 17 km/s. Dengan kecepatan itu, Voyager memerlukan waktu 10.000 tahun untuk menempuh satu tahun cahaya.
Jika tenaga penggerak non-nuklir saat ini digunakan, perjalanan pesawat angkasa ke planet yang mengorbit Proxima Centauri membutuhkan waktu ribuan tahun. Teknologi yang memanfaatkan ledakan nuklir sebagai dorongan memungkinkan perjalanan antarbintang dalam waktu satu abad. Teknologi semacam ini telah memberi ilham bagi beberapa penelitian seperti Proyek Orion, Proyek Daedalus, dan Proyek Longshot.
Dari Proxima Centauri, Matahari akan terlihat sebagai bintang bermagnitudo 0,4  yang terang di rasi bintang Cassiopeia.