Proxima Centauri

Pôvod mena

Názov hviezdy sa skladá z lat. Proxima) – najbližší v ženskom rode a názvu súhvezdia v genitíve. Preklad mena hviezdy je najbližšia Kentaura (rozumej: hviezda zo súhvezdia Kentaur).  Názov „V645 Centauri“ sa riadi pravidlami pre pomenovanie premenných hviezd a hovorí, že ide o 645. premennú hviezdu, ktorá bola objavená v súhvezdí Kentaur.

Fyzikálne vlastnosti

Proxima Centauri je červený trpaslík spektrálnej triedy M a patrí do hlavnej postupnosti hviezd v Hertzsprungovom-Russelovom diagrame. Hviezda je ďalej klasifikovaná ako neskorý M trpaslík. Klasifikácia M5,5 Ve znamená, že ide o málo hmotného trpaslíka triedy M.
Iba s 12,3 % hmotnosti Slnka (približne 129 hmotností Jupitera) má hviezda napriek svojej blízkosti zdanlivú hviezdnu veľkosť 11,05ᵐ. Je to stokrát menej ako najslabšia voľným okom pozorovateľná hviezda. Absolútna hviezdna veľkosť (jasnosť, akú má hviezda zo vzdialenosti 10 parsekov) je 15,5ᵐ. Ak by bola Proxima Centauri na mieste Slnka, bola by len stokrát jasnejšia ako Mesiac v splne. Planéty by voľným okom neboli viditeľné, okrem Venuše, ktorá by žiarila v čase svojej najväčšej jasnosti ako hviezda šiestej veľkosti. Spln by žiaril ako matný červený kotúč so zdanlivou veľkosťou -2ᵐ.
Proxima Centauri vyžaruje 7000krát menej energie ako Slnko, čo zodpovedá 0,14 % slnečného výkonu. Najviac žiarenia vydáva hviezda v infračervenej oblasti spektra, na vlnovej dĺžke 1,2 mikrometra. Vo viditeľnej oblasti spektra má hviezda len 0,056 % svietivosti Slnka. Chromosféra hviezdy je aktívna a vykazuje emisie ionizovaného horčíka na 280 nanometroch.
Ak by mala Proxima o tretinu menšiu hmotnosť, nemohla by v nej prebiehať termojadrová reakcia, nespadala by pod definíciu hviezdy a bola by len hnedým trpaslíkom . Gravitácia na povrchu hviezdy je 5,20 log(g). V astrofyzike je povrchová gravitácia vyjadrená v log g. Priemerná hustota hviezdy hlavnej postupnosti stúpa so znižujúcou sa hmotnosťou hviezdy a Proxima nie je výnimkou. Hviezda má priemernú hustotu 56 800 kg/m³. Pre porovnanie Slnko má priemernú hustotu 1 409 kg/m³.
Proxima Centauri vytvára relatívne slabý hviezdny vietor. Úbytok hmotnosti hviezdy nepresahuje 20 % úbytku hmotnosti Slnka slnečným vetrom. Hviezda je oveľa menšia ako Slnko, napriek tomu je úbytok hmotnosti na jednotku plochy osemkrát väčší ako u Slnka.
Vzhľadom na jej blízkosť mohol byť zmeraný jej uhlový priemer. Európske južné observatórium na kopci Paranal v Čile v roku 2002 s pomocou optického interferometra určilo uhlový priemer Proxima Centauri na 1,02 ± 0,08 milisekúnd. S pomocou známej vzdialenosti hviezdy bol vypočítaný priemer hviezdy na približne 200 000 km. To je sedmina priemeru Slnka alebo 1,5 násobok priemeru Jupitera.

Eruptívna premenná hviezda

Proxima Centauri patrí do kategórie eruptívnych premenných hviezd typu UV Ceti, ktorých jasnosť kvôli magnetickej aktivite hviezdy stúpa nad priemernú hodnotu. Vplyvom malej hmotnosti hviezdy je vnútro hviezdy úplne konvektívne (vytvorené teplo je z vnútra hviezdy von prenášané prúdením plazmy, nie žiarením). Konvekcia je spojená s vytváraním a prenosom magnetického poľa hviezdy. Na povrchu hviezdy je magnetická energia magnetického poľa hviezdy uvoľnená erupciami, ktoré môžu zdvojnásobiť jasnosť hviezdy. Znamená to zvýšenie jasnosti hviezdy o jednu magnitúdu.
Erupcie môžu vytrysknúť do vzdialenosti priemeru hviezdy a dosiahnuť teplotu až 2 miliónov kelvinov. Z dôvodu vysokej teploty erupcií môže hviezda žiariť v oblasti röntgenového žiarenia rovnakou jasnosťou ako Slnko. Maximálna hodnota röntgenového žiarenia najväčšej erupcia môže dosiahnuť až 10²⁸ erg/s.
Až 88 % povrchu hviezdy môže byť aktívnych; to je oveľa väčší podiel ako pri Slnku, dokonca aj v čase najvyššej aktivity slnečných škvŕn. Aj v pokojných časoch s málo alebo žiadnymi erupciami zvyšuje táto aktivita teplotu koróny Proxima Centauri až na 3,5 miliónov kelvinov, pričom teplota slnečnej koróny je maximálne 2 milióny kelvinov.
Celková aktivita Proxima Centauri je v porovnaní s ostatnými červenými trpaslíkmi označovaná ako relatívne nízka, čo zodpovedá odhadovanému veku hviezdy. Aktivita hviezdy sa počas miliárd rokov v dôsledku znižovania rýchlosti rotácie hviezdy taktiež znižuje.
Blízkosť hviezdy umožňuje dobre pozorovať jej erupcie. Doba variability hviezdy je odhadovaná na 442 dní.
V roku 1980 vytvorila sonda Einstein Observatory (High Energy Astronomy Observatory 2) presnú krivku röntgenovej energie jej erupcie. Ďalšie pozorovanie erupcií vykonali sondy EXOSAT a ROSAT. Meranie emisií röntgenového žiarenia menších erupcií, podobných slnečným, vykonala japonská sonda ASCA v roku 1995. Proxima Centauri je dôležitým cieľom pre väčšinu sond, ktoré pozorujú v oblasti röntgenového žiarenia, ako XMM-Newton a Chandra.

Ďalší vývoj hviezdy

Vplyvom relatívne nízkej produkcie energie a premiešavania prvkov konvekciou vo vnútri hviezdy bude červený trpaslík s hmotnosťou Proxima Centauri približne 4 bilióny rokov hviezdou hlavnej postupnosti, oveľa dlhšie ako ostatné hviezdy. To zodpovedá približne 300 násobku veku dnešného vesmíru. Pretože Proxima Centauri ako všetky ostatné červené trpaslíky uskutočňuje prenos tepla konvekciou, je hélium produkované termojadrovou fúziou rovnomerne rozdelené po celej hviezde a nezhromažďuje sa v jadre hviezdy. V Slnku, ktoré zhromažďuje hélium vo svojom jadre, bude jadrovou fúziou spotrebovaných len 10 % vodíka, ktorý má hviezda k dispozícii, keď opustí hlavnú postupnosť. Naproti tomu Proxima Centauri spotrebuje vodíka oveľa viac, než opustí hlavnú postupnosť a skončí termonukleárna fúzia vodíka.
Keď sa vďaka fúzii vodíka vo hviezde zhromaždí viac hélia, stane sa hviezda menšou a teplejšou a zmení svoju farbu z červenej na modrú. V tomto štádiu vývoja hviezda zreteľne zjasnie. Dosiahne až 2,5 % dnešnej svietivosti Slnka. Súčasne sa na niekoľko miliárd rokov zvýši teplota na objektoch, ktoré obiehajú hviezdu. Keď sa nakoniec vyčerpajú zásoby vodíka, stane sa Proxima Centauri bez vývojovej fázy červeného obra, bielym trpaslíkom. Potom bude hviezda pomaly strácať zostávajúce teplo.

Galaktická obežná dráha

Proxima Centauri obieha centrum Mliečnej cesty vo vzdialenosti, ktorá kolíše medzi 8,313 až 9,546 kpc a má excentricitu 0,069. Vlastný pohyb hviezdy po oblohe je vďaka malej vzdialenosti hviezdy relatívne veľký (3,85"). Za päťsto rokov na oblohe prekoná vzdialenosť uhlového priemeru Mesiaca.

Vzdialenosť

Pre hviezdu bola družicou Hipparcos zmeraná paralaxa 772,3 ± 2,4 oblúkových milisekúnd a ešte presnejšie hodnota 768,7 ± 0,3 oblúkových milisekúnd bola získaná prístrojom Fine Guidance Sensor Hubblovho vesmírneho ďalekohľadu. Tým bola potvrdená vzdialenosť Proxima Centauri na 4,2 svetelných rokov (alebo 270 000 AU) od Zeme.
Proxima Centauri je 32 000 rokov najbližšou hviezdou k Slnku a ešte ďalších 30 000 rokov ňou zostane, než ju vystrieda Ross 248. O 26 700 rokov bude k Slnku najbližšie a to iba 3,11 svetelných rokov.

Príslušnosť k systému Alfa Centauri

Otázka príslušnosti Proxima Centauri k systému Alfa Centauri nie je do dnešnej doby s istotou objasnená. Väčšina astronómov vychádza z toho, že Proxima je gravitačne viazaná na Alfa Centauri A a B.
Uhlová vzdialenosť Proxima k Alfe Centauri je 2,2 stupňa (štyri uhlové priemery Mesiaca). Je tak vzdialená približne 15 000 ± 700 AU alebo 0,21 svetelných rokov od tejto dvojhviezdy (1/20 svojej vzdialenosti k Slnku). To zodpovedá tisícnásobku vzdialenosti medzi Alfou Centauri A a Alfou Centauri B alebo päťsto násobku vzdialenosti medzi Neptúnom a Slnkom.
Astrometrické merania družice Hipparcos prakticky potvrdzujú domnienku, že sa Proxima Centauri nachádza na obežnej dráhe okolo dvojhviezdy, s obežnou dobou rádovo okolo 500 000 rokov (údaje poskytujú dáta v rádoch sto tisíc až k niekoľkým miliónom rokov). Preto je Proxima označovaná ako Alfa Centauri C. Dáta udávajú obežnú dráhu s minimálnou vzdialenosťou 1 000 AU a s maximálnou vzdialenosťou 20 000 AU od centra dvojhviezdy ako extrémne excentrickú. V súčasnosti je Proxima Centauri blízko svojho apoastronu (najvzdialenejšieho bodu obežnej dráhy od Alfy Centauri A a B). Pre potvrdenie uvedených údajov sú potrebné presnejšie merania radiálnej rýchlosti hviezdy.
Podľa odhadov Matthewsa a kol. je vzhľadom na malú vzdialenosť a podobný vlastný pohyb hviezdy možnosť, že pozorované rozmiestnenie hviezd je náhodné, približne jedna k miliónu.
Niektoré merania radiálnej rýchlosti, napríklad v Glieseho katalógu, nezodpovedajú viazanému hviezdnemu systému, takže nemožno vylúčiť, že ide len o náhodné stretnutie hviezd. Tieto domnienky podporujú simulačné výpočty, ktoré vychádzajú z predpokladu, že väzobná energia systému dáva len 44 % možnosť gravitačne viazaného systému.
Pozorovania z roku 1994 naznačujú, že Proxima Centauri spolu s dvojhviezdou Alfa Centauri a deviatimi ďalšími hviezdami tvoria pohybovú skupinu hviezd. Následkom toho by Proxima neobiehala vnútornú sústavu viazaným pohybom, ale jej dráha by bola vnútornou dvojhviezdou hyperbolicky rušená. Toto naznačuje, že Proxima neuskutoční celý obeh okolo Alfa Centauri A a B.

Okolie hviezdy

Z Proxima Centauri sa dvojhviezda alfa Centauri A a B javí ako veľmi jasná hviezda so zdanlivou veľkosťou -6,80ᵐ. V závislosti na polohe hviezd A a B na svojich obežných dráhach je niekedy dvojhviezda ľahko rozlíšiteľná voľným okom, niekedy je vidieť ako jediná hviezda. Alfa Centauri A má jasnosť -6,52ᵐ, B má jasnosť -5,19ᵐ. Po centrálnej dvojhviezde a Slnku je ďalšou najbližšou hviezdou vo vzdialenosti 6,6 svetelných rokov Barnardova hviezda. Slnko má z Proximy zdanlivú jasnosť 0,4ᵐ a nachádza sa v súhvezdí Kasiopeja.
Z Alfy Centauri je Proxima napriek svojej blízkosti (štvrť svetelného roka) vidieť ako hviezda s jasnosťou 4,5ᵐ. To ukazuje, akou slabou hviezdou Proxima v skutočnosti je.
Možno si predstaviť, že Proxima Centauri v periastrone niektorej kométy Oortovho oblaku systému dvojhviezdy dokáže odkloniť a tým prípadné terestrické planéty zásobovať vodou. Ak bola Proxima v dobe svojho vzniku viazaná systémom Alfa Centauri, je veľmi pravdepodobné, že tom čase mala rovnaký podiel chemických prvkov. Dodatočne ovplyvnila gravitáciu Alfy Centauri protoplanetárny disk a tým sa do systému dostal vodný ľad. Hypotetická planéta pozemského typu by takto mohla byť zásobená materiálom.