Alfa Centauri

Alfa Centauri ("α Cen" tai "α Centauri", suom. myös Alfa Kentauri) on Kentaurin tähdistön kirkkain ja yötaivaan kolmanneksi kirkkain tähti ja samalla aurinkokuntaa lähimpänä, 4,36 valovuoden (1,34 pc) päässä, oleva vieras tähtijärjestelmä. Alfa Centauri ei ole yksittäinen tähti, vaan kaksoistähti, joka koostuu auringonkaltaisesta, keltaisesta Alfa Centauri A:sta ja pienemmästä, oranssista Alfa Centauri B:stä. Alfa Centauri A:n näennäinen kirkkaus on −0,01 ja B:n 1,33.
Tähtijärjestelmässä on myös mahdollinen kolmas komponentti, punainen kääpiötähti Proxima Centauri, joka ei välttämättä ole gravitaationaalisesti sitoutunut kiertämään kahta muuta tähteä. Sen näennäinen kirkkaus on vain 11,01. Proxima Centauri on aurinkokuntaa lähin yksittäinen tähti: sen etäisyys Auringosta on 4,22 valovuotta.
Alfa Centauri A ja B kiertävät toisiaan 3,6 miljardin kilometrin etäisyydellä. Tämä vastaa planeetta Uranuksen etäisyyttä Auringosta. Tähtien kiertoaika on lähes tasan 80 vuotta. Proxima Centaurin etäisyys pariin on huomattavasti suurempi, 1 892 miljardia kilometriä. Mikäli se kiertää paria, sen kiertoaika olisi noin 500 000 vuotta.
Tähtijärjestelmästä on löydetty myös kaksi eksoplaneettaa. 16. lokakuuta 2012 Alfa Centauri B:tä kiertämästä havaittiin mahdollisesti noin Maan massainen planeetta, Alfa Centauri Bb. Se oli siihen mennessä lähin löydetty eksoplaneetta. Planeetta kiertää emotähteään hyvin lähellä, vain 6 miljoonan kilometrin päässä 3,2 päivän kiertoajalla. Tämän vuoksi uskotaan, että planeetta on elämälle sopimaton laavaplaneetta, jonka tyypillinen pintalämpötila on noin 1 200 °C. Myöhemmin löytöä on epäilty, ja 10. heinäkuuta 2013 julkaistun tutkimuksen mukaan planeettaa ei välttämättä ole olemassa. Varmuutta asiasta ei ole vielä saatu.
Elokuussa 2016 löydettiin Proxima Centauria kiertävä Proxima Centauri b, joka on lähin löydetty eksoplaneetta. Sen arvellaan olevan elinkelpoisella vyöhykkeellä.
Nimet.
Yleisin tähden käytetty nimi on sen Bayerin designaatio, Alfa Centauri, joka joskus suomennetaan myös Alfa Kentauriksi. Toisin kuin suurin osa taivaan kirkkaimmista tähdistä, Alfa Centauri tunnetaan parhaiten designaatiolla. Tähden vaihtoehtoisista nimistä tunnetuin lienee Rigil Kentaurus (Rigel Kentaurus). Nimi tarkoittaa ”kentaurin jalkaa” ja viittaa tähden sijaintiin Kentaurin tähdistössä. Toinen vaihtoehtoinen nimi, Toliman, tarkoittaa ”viiniköynnöstä”.
Sijainti.
Alfa Centauria ei voi nähdä Suomesta, sillä se sijaitsee syvällä eteläisellä taivaanpallolla. Tähti on näkyvissä leveysasteiden 25° N ja 90° S välillä, ja sen sijainti on noin 15° itään Etelän ristin tähdistöstä.
Koska Alfa Centauri on lähellä Aurinkoa, lähes kaikki tähtikuviot näyttäisivät Alfa Centaurista katsottuna suunnilleen samalta kuin täältä katsottuina. Aurinko olisi melko kirkas yötaivaan tähti (näennäinen kirkkaus –0,63). Se muodostaisi yhden lisäsakaran Kassiopeian tähdistöön sijoittumalla vasemman puolen äärimmäisestä tähdestä alaviistoon. Tämä sijainti on Alfa Centaurin koordinaattien vastakohta taivaanpallolla.
Järjestelmän ominaisuudet.
Järjestelmän kaksi päätähteä Alfa Centauri A ja B muodostavat kaksoistähden. Ne kiertävät yhteistä massakeskipistettä 3,6 miljardin kilometrin päässä toisistaan, ja niiden kiertoaika on 80 vuotta.
Alfa Centauri A.
Alfa Centauri A on kaksoistähden "ensisijainen komponentti". Se on kellertävä, hieman Aurinkoa suurempi ja kirkkaampi pääsarjan tähti. Tähden massa on noin 10 %, säde noin 23 % ja valovoima noin 53 % Auringon vastaavaa suurempi. Sen spektriluokka on G2 V (sama kuin Auringolla) ja näennäinen kirkkaus −0,01, mikä tekee siitä yötaivaan neljänneksi kirkkaimman yksittäisen tähden. Tähden pintalämpötilaksi on arvioitu 5 790 K. Vuonna 1991 tähden kiertoajaksi akselinsa ympäri arvioitiin 28,8 ± 2,5 päivää. Uudemmat mittaukset kuitenkin viittaavat lyhyempään 22,5 ± 5,9 päivän kiertoaikaan.
Alfa Centauri B.
Alfa Centauri B on kumppaniaan pienempi ja kaksoistähden "toissijainen komponentti". Se on oranssin värinen, hieman Aurinkoa pienempi ja himmeämpi tähti. Tähden massa on noin 91 %, säde noin 87 % ja valovoima noin 50 % Auringon vastaavasta. Sen spektriluokka on K1 V ja näennäinen kirkkaus 1,33.
Eksoplaneetta Alfa Centauri Bb.
Euroopan eteläinen observatorio ilmoitti 16. lokakuuta 2012, että noin Maan massaisen planeetan oli havaittu kiertävän Alfa Centauri B:tä. Löytö tehtiin säteisnopeusmenetelmällä eli havainnoimalla planeetan vetovoiman aiheuttamaa tähden säteisliikkeen vähäistä heilumista. Nimen Alfa Centauri Bb saanut planeetta oli Maata lähin löydetty eksoplaneetta ennen Proxima Centauri b:n löytymistä.
Planeetan massan alarajaksi arvioitiin 1,13 Maan massaa. Se kiertää emotähteään hyvin lähellä, noin 0,04 AU:n (6 miljoonaa km) päässä 3,2 päivän kiertoajalla, ja siksi arvioidaan, että planeetta on elämälle sopimaton laavaplaneetta. Planeetan pintalämpötila on noin 1 200 °C, eli korkeampi kuin yhdelläkään aurinkokunnan planeetoista.
Proxima Centauri.
Proxima Centauri on himmeä punainen kääpiötähti noin 0,29 valovuoden (13 000 AU) päässä Alfa Centauri AB:stä. Se sijaitsee 4,22 valovuoden päässä Auringosta ja on Linnunradan aurinkokuntaa lähinnä oleva yksittäinen tähti. Sen näennäinen kirkkaus on vain 11,01, joten se ei näy paljaalla silmällä. Tähden absoluuttinen kirkkaus, 15,45, on vain pieni osa Auringon absoluuttisesta kirkkaudesta.
Proxima Centauri on huomattavasti Alfa Centauri A:ta ja B:tä pienempi. Sen massa on noin 12 % ja säde 14 % Auringon vastaavista. Tähden lämpötilaksi on arvioitu 3 040 K, ja sen spektriluokka on M6 Ve.
On todennäköistä, että Proxima Centauri on gravitationaalisesti sitoutunut kiertämään Alfa Centauri AB:tä. Tähteä kutsutaankin joskus nimellä Alfa Centauri C. Jos näin on, tähden kiertoaika AB:n ympäri on 0,5–2 miljoonaa vuotta. Sitoutumista puoltaa se, että toisiaan lähellä olevat Proxima ja kaksoistähti liikkuvat samansuuntaisesti ja samankaltaisella nopeudella avaruuden läpi; liikkeiden samankaltaisuus on epätodennäköisesti vain sattumaa. Vaihtoehtoisesti Proxima voisi olla hyperbolisella (avoimella) radalla kaksoistähden ohi ja poistua sen läheisyydestä joskus tulevaisuudessa. Täyttä varmuutta asiasta ei ole vielä saatu.
Eksoplaneetta Proxima Centauri b.
Proxima Centauria kiertää elokuussa 2016 löydetty eksoplaneetta, Proxima Centauri b. Planeetta on Maata lähin koskaan löydetty eksoplaneetta sekä myös eräs pienimmistä tunnetuista eksoplaneetoista.
Ominaisliike.
Alfa Centaurin ominaisliike on melko suuri. Se on 3,678 kaarisekuntia vuodessa.
Alfa Centaurin säteisnopeus on noin 22,3 km/s Aurinkoa kohti. Sen on arvioitu käyvän lähimpänä Aurinkoa 27 700 vuoden kuluttua, jolloin sen etäisyys olisi 3,26 valovuotta ja näennäinen kirkkaus −0,86. Taivaan kirkkainta tähtijärjestelmää siitä ei kuitenkaan koskaan tule. Tämän jälkeen Alfa Centauri alkaa etääntyä Auringosta, eikä ole enää nähtävissä paljain silmin 100 000 vuoden kuluttua.
Tutkimuksen historia.
Varhaiset havainnot.
Koska Alfa Centauri on Aurinkoa lähin tähtijärjestelmä ja nähtävissä paljain silmin, se on ollut tärkeä tutkimuskohde kautta tähtitieteen historian. Alfa Centauri onkin tunnettu mahdollisesti jo vuosituhansien ajan. Joulukuussa 1689 tähden tunnisti ensimmäisen kerran kaksoistähdeksi jesuiittapappi Jean Richaud Puducherryssä, Intiassa. Kaksoistähden tarkempia ominaisuuksia tutki vuonna 1752 ranskalainen tähtitieteilijä Nicolas Louis de Lacaille, joka onnistui muun muassa arvioimaan tähtien sijainnit suhteessa toisiinsa. Havaintonsa hän teki Hyväntoivonniemeltä pienellä linssikaukoputkella. Ensimmäiset mikrometrihavainnot puolestaan teki John Herschel vuonna 1834, ja vuonna 1848 Alfa Centauri oli jo tunnistettu Aurinkoa lähimmäksi kirkkaaksi tähdeksi.
Huomattavasti himmeämmän Proxima Centaurin löysi skotlantilainen Robert T. A. Innes tutkiessaan tähtien ominaisliikettä vuonna 1915. Myös hän teki havaintonsa Hyväntoivonniemeltä, vaikkakin tehokkaimmin varustein. Innes havaitsi tähden olevan lähempänä Aurinkoa kuin kaksoistähtipari.
Eksoplaneettojen etsintä.
Vuonna 2008 planeettatutkija Gregory Laughlin kollegoineen esitti Alfa Centaurin kaksoistähtijärjestelmän ja erityisesti Alfa Centauri B:n olevan lupaava kohde Maan kokoluokkaa olevien eksoplaneettojen löytämiseksi. Havainnointiin kuluva aika olisi noin 3–5 vuotta. Havaintomenetelmä olisi säteisnopeusmenetelmä, jolloin noin 200 sekunnin välein koottaisiin spektrejä, joista sitten laskettaisiin keskiarvojen perusteella mahdollisen planeetan vaikutus tähteen. Myöhemmin tietokoneella tehdyssä koemallinnuksissa todettiin, että säteisnopeushavainnoista voitaisiin erottaa vain 0,6 Maan massainen planeetta. Maan massainen planeetta heiluttaisi Alfa Centauria noin 0,1 m/s, joka on hyvin pieni nopeus.
Alfa Centaurin spektristä tehtäviä säteisnopeushavaintoja häiritsee muun muassa se, että spektrissä esiintyy myös itse tähdestä (ei mahdollisesta planeetasta) johtuvia muutoksia. Javiere Guedesin tekemien tietokonemallinnosten mukaan joiden mukaan Alfa Centauri B:lle syntyisi 1–4 noin kahden Maan massaista eksoplaneettaa 0,5–1,5 AU:n etäisyydelle tähdestä (suunnilleen sama kuin sisäplaneettojen etäisyys aurinkokunnassamme). Esimerkiksi kaksi viidestä simulaatiosta sisälsi planeettoja selvästi elinkelpoisella vyöhykkeellä, ja toiset kaksi viidestä elinkelpoisen vyöhykkeen rajoilla.
Vuonna 2008 planeettojen etsinnän aloitti kaksi tutkijaryhmää: Debra Fischerin johtama ryhmä chileläisellä CTOS-observatoriolla ja Michel Mayorin ja Stéphane Udryn johtama ryhmä Euroopan eteläisellä observatoriolla. Vuonna 2009 etsintään liittyi myös ryhmä Mount Johnin observatoriolla.
16. lokakuuta 2012 Euroopan eteläinen observatorio ilmoitti, että noin Maan massaisen planeetan oli havaittu kiertävän Alfa Centauri B:tä. Havainto sai osakseen myös epäilyä, ja 10. heinäkuuta 2013 julkaistun tutkimuksen mukaan planeetta ei välttämättä ole olemassa. Kysymys on edelleen avoin.
Ensimmäiset merkit Proxima Centauria kietävästä planeetasta havaitsi Mikko Tuomi, joka työskentelee Britanniassa Hertfordshiren yliopistossa. Hän päätteli asian arkistotiedoista, jotka koskevat Proxima Centaurin liikkumista. Vahvistaakseen uuden eksoplaneetan mahdollisen löydön ESO käynnisti Pale Red Dot -hankkeen tammikuussa 2016. 24.8.2016 Proxima Centauri b:n olemassaolo vahvistettiin Euroopan eteläisessä observatoriossa, ja tutkimusryhmää johti Guillem Anglada-Escudé Queen Maryn yliopistosta. Löytö raportoitiin "Naturessa". Mittaukset suoritettiin käyttämällä kahta spektrografia, HARPSia La Sillan observatoriossa ja erittäin isolla teleskoopin UVESia. Virheellisen positiivisen tuloksen todennäköisyys on pienempi kuin yksi kymmenestä miljoonasta.
Uutiset ESO:n löydöstä vuotivat "Der Spiegelille", joka julkaisi sen 12.8.2016, ja huhu levisi nopeasti. Euroopan eteläinen observatorio kiisti osallisuutensa vuotoon ja kieltäytyi kommentoimasta löytöä ennen virallista ilmoitusta 24.8.2016.
Vuoden 2025 havainto.
Vuonna 2025 havaittiin NASA:n Webb-teleskoopilla noin 1 - 2 AU päästä Alfa Centauri A:sta suunnilleen Saturnuksen massainen mahdollinen planeetta.