Proxima Centauri

Proxima Centauri

Proxima Centauri je malá hvězda s nízkou hmotností, která se nachází 4,2465 světelných let (1,3020 pc ) od Slunce v jižním souhvězdí Kentaura . Jeho latinský název znamená "nejbližší [hvězda] Kentaura". Byla objevena v roce 1915 Robertem Innesem a je nejbližší známou hvězdou ke Slunci. S klidovou zdánlivou magnitudou 11,13 je příliš slabý na to, aby byl viditelný pouhým okem. Proxima Centauri je členem hvězdného systému Alpha Centauri a je identifikována jako složka Alpha Centauri Ca je 2,18° na jihozápad od páru Alpha Centauri AB. Aktuálně je 12 950 AU (0,2 ly ) od AB, kterou obíhá s periodou asi 550 000 let.

Proxima Centauri je červený trpaslík s hmotností asi 12,5 % hmotnosti Slunce ( M ) a průměrnou hustotou asi 33krát větší než Slunce. Vzhledem k blízkosti Proximy Centauri k Zemi lze její úhlový průměr měřit přímo. Jeho skutečný průměr je asi jedna sedmina (14 %) průměru Slunce. Přestože má velmi nízkou průměrnou svítivost , je Proxima Centauri hvězda se zábleskem , která náhodně podstupuje dramatický nárůst jasnosti kvůli magnetické aktivitě . Magnetické pole hvězdy vzniká konvekcív celém hvězdném těle a výsledná aktivita vzplanutí generuje celkovou rentgenovou emisi podobnou té, kterou produkuje Slunce. Důkladné vnitřní promíchání jeho paliva prouděním skrz jeho jádro a relativně nízká rychlost produkce energie Proximy znamenají, že bude hvězdou hlavní posloupnosti po další čtyři biliony let.

Proxima Centauri má dvě potvrzené exoplanety : Proxima Centauri b a Proxima Centauri c . Proxima Centauri b obíhá kolem hvězdy ve vzdálenosti zhruba 0,05 AU (7,5 milionu km) s dobou oběhu přibližně 11,2 pozemského dne. Jeho odhadovaná hmotnost je nejméně 1,17krát větší než hmotnost Země. Proxima b obíhá v obyvatelné zóně Proxima Centauri - v rozmezí, kde jsou teploty správné pro existenci kapalné vody na jejím povrchu - ale protože je Proxima Centauri červený trpaslík a světlá hvězda, její obyvatelnost je sporná. Super-Země , Proxima Centauri c , obíhá ve vzdálenosti zhruba 1,5 AU (220 milionů km) každých 1900 d (5,2 roku). Při hledání exoplanet v roce 2019 pomocí údajů o radiální rychlosti byl detekován slabý dodatečný signál s periodou 5,15 dne. Možná vysvětlení signálu zahrnují neobjevené exoplanety nebo statistický šum.
Pozorování

V roce 1915 objevil skotský astronom Robert Innes , ředitel Union Observatory v Johannesburgu v Jižní Africe hvězdu, která měla stejný správný pohyb jako Alpha Centauri .Navrhl, aby se jmenovala Proxima Centauri (ve skutečnosti Proxima Centaurus ). V roce 1917 na Královské observatoři na Mysu Dobré naděje změřila nizozemská astronomka Joan Voûte trigonometrickou paralaxu hvězdy v0,755 ″ ± 0,028 ″ a určili, že Proxima Centauri byla přibližně ve stejné vzdálenosti od Slunce jako Alpha Centauri. Bylo také zjištěno, že je to hvězda s nejnižší svítivostí známá v té době. Stejně přesné určení paralaxy Proxima Centauri provedl americký astronom Harold L. Alden v roce 1928, který potvrdil Innesův názor, že je blíže, s paralaxou0,783″ ± 0,005″.

Jsou zobrazeny tři křivky vizuálního pásového světla pro Proxima Centauri. Graf A ukazuje supervzplanutí, které dramaticky zvýšilo jas hvězdy na několik minut. Graf B ukazuje relativní změny jasnosti v průběhu 83denní rotace hvězdy. Graf C ukazuje variace za období 6,8 roku, což může být délka období magnetické aktivity hvězdy. Převzato z Howard et al. (2018) a Mascareño et al. (2016)

V roce 1951 americký astronom Harlow Shapley oznámil, že Proxima Centauri je vzplanutá hvězda . Zkoumání minulých fotografických záznamů ukázalo, že hvězda vykazovala měřitelný nárůst magnitudy na asi 8 % snímků, což z ní činí nejaktivnější erupční hvězdu, kterou kdy známe. Blízkost hvězdy umožňuje podrobné pozorování její aktivity vzplanutí. V roce 1980 vytvořila Einsteinova observatoř podrobnou rentgenovou energetickou křivku hvězdné erupce na Proximě Centauri. Další pozorování aktivity erupcí byla provedena pomocí satelitů EXOSAT a ROSAT a rentgenové emise menších erupcí podobných Slunci byly pozorovány japonskou ASCA .satelit v roce 1995. Proxima Centauri byla od té doby předmětem studia většiny rentgenových observatoří, včetně XMM-Newton a Chandra .

V roce 2016 zorganizovala Mezinárodní astronomická unie pracovní skupinu pro hvězdná jména (WGSN), která katalogizovala a standardizovala vlastní jména hvězd. WGSN schválila jméno Proxima Centauri pro tuto hvězdu 21. srpna 2016 a nyní je tak zahrnuta do seznamu hvězdných jmen schválených IAU.

Kvůli jižní deklinaci Proximy Centauri ji lze vidět pouze jižně od 27° severní šířky Červení trpaslíci jako Proxima Centauri jsou příliš slabí na to, aby je bylo možné vidět pouhým okem. Dokonce i z Alfa Centauri A nebo B by Proxima byla vidět pouze jako hvězda páté magnitudy. Má zdánlivou vizuální magnitudu 11, takže k jejímu pozorování je zapotřebí dalekohled s aperturou alespoň 8 cm (3,1 palce), a to i za ideálních pozorovacích podmínek - za jasné a tmavé oblohy s Proxima Centauri vysoko nad horizont.

Hvězdy nejblíže Slunci , včetně Proximy Centauri

V roce 2016 byla z Proximy Centauri pozorována super erupce, nejsilnější erupce, jaká kdy byla pozorována. Optická jasnost se zvýšila faktorem 68× na přibližně 6,8 magnitudy. Odhaduje se, že k podobným erupcím dochází přibližně pětkrát ročně, ale trvají tak krátce, jen několik minut, že nebyly nikdy předtím pozorovány.

22. a 23. dubna 2020 pořídila sonda New Horizons snímky dvou nejbližších hvězd, Proxima Centauri a Wolf 359 . Ve srovnání s obrázky ze Země byl snadno viditelný velmi velký paralaxový efekt. To však bylo většinou užitečné pro ilustrativní účely a nezlepšilo to předchozí měření vzdálenosti.

Fyzikální vlastnosti

Proxima Centauri je červený trpaslík , protože patří do hlavní posloupnosti na Hertzsprung-Russellově diagramu a je spektrální třídy M5.5 . M5,5 znamená, že spadá do oblasti s nízkou hmotností trpasličích hvězd typu M. Jeho absolutní vizuální velikost nebo jeho vizuální velikost při pohledu ze vzdálenosti 10 parseků (33 ly) je 15,5. Jeho celková svítivost na všech vlnových délkách je 0,17 % svítivosti Slunce, když při pozorování ve vlnových délkách viditelného světla , na které je oko nejcitlivější, má pouze 0,0056 % svítivosti jako Slunce. Více než 85 % jeho vyzařovaného výkonu je na infračervených vlnových délkách.

Srovnávací velikosti (zleva doprava) Slunce, Alpha Centauri A, Alpha Centauri B a Proxima CentauriDva jasné body jsou systém Alpha Centauri (vlevo) a Beta Centauri (vpravo). Slabá rudá hvězda uprostřed červeného kruhu je Proxima Centauri.

V roce 2002 optická interferometrie pomocí VLTI ( Very Large Telescope ) zjistila, že úhlový průměr Proximy Centauri je1,02 ± 0,08 ms . Protože jeho vzdálenost je známá, skutečný průměr Proximy Centauri lze vypočítat na přibližně 1/7 průměru Slunce nebo 1,5násobek průměru Jupiteru . Hmotnost hvězdy, odhadovaná na základě hvězdné teorie, je 12,2 % M , neboli 129 hmotností Jupiteru ( M J ).Hmotnost byla vypočítána přímo, i když s menší přesností, z pozorování mikročočkových událostí.0,150+0,062
−0,051 M.

Hvězdy hlavní posloupnosti s nižší hmotností mají vyšší střední hustotu než hvězdy s vyšší hmotností a Proxima Centauri není výjimkou: má střední hustotu 47,1 × 10 3 kg/m 3 (47,1 g/cm 3 ), ve srovnání s Střední hustota Slunce 1,411 × 103 kg/m3 ( 1,411 g/cm3 ) .Naměřená povrchová gravitace Proxima Centauri, daná jako 10- základní logaritmus zrychlení v jednotkách cgs , je 5,20.To je 162krát vícepovrchová gravitace na Zemi.

Studie fotometrických variací z roku 1998 ukazuje, že Proxima Centauri rotuje jednou za 83,5 dne. Následná analýza časových řad chromosférických indikátorů v roce 2002 naznačuje delší období rotace116,6 ± 0,7 dne.To bylo následně vyloučeno ve prospěch rotačního období82,6 ± 0,1 dne.

Kvůli její nízké hmotnosti je vnitřek hvězdy zcela konvektivní, což způsobuje přenos energie do vnějšku spíše fyzickým pohybem plazmy než radiačními procesy . Tato konvekce znamená, že héliový popel zbylý z termonukleární fúze vodíku se nehromadí v jádře, ale místo toho cirkuluje po celé hvězdě. Na rozdíl od Slunce, které před opuštěním hlavní sekvence spálí pouze asi 10 % své celkové zásoby vodíku, spotřebuje Proxima Centauri téměř všechno své palivo, než fúze vodíku skončí po asi 4 bilionech let.
Konvekce je spojena s generováním a přetrváváním magnetického pole . Magnetická energie z tohoto pole je uvolňována na povrchu prostřednictvím hvězdných erupcí , které krátce (kratší než deset sekund) zvyšují celkovou svítivost hvězdy. Dne 1. května 2019 se extrémní erupce nakrátko stala nejjasnější, jaká kdy byla zjištěna, s dalekosáhlou ultrafialovou emisí2 × 10 30 erg .Tyto erupce mohou narůst do velikosti hvězdy a dosahovat teplot naměřených až 27 milionů K - dostatečně horké, aby vyzařovaly rentgenové záření . Klidová rentgenová svítivost Proximy Centauri, přibližně (4-16) × 10 26 erg /s ((4-16) × 10 19 W ), je zhruba stejná jako u mnohem většího Slunce. Maximální rentgenová svítivost největších světlic může dosáhnout 1028 erg/s (1021 W).

Chromosféra Proximy Centauri je aktivní a její spektrum zobrazuje silnou emisní čáru jednotlivě ionizovaného hořčíku o vlnové délce 280 nm . Asi 88 % povrchu Proximy Centauri může být aktivních, což je procento, které je mnohem vyšší než u Slunce i na vrcholu slunečního cyklu . Dokonce i během klidových období s malými nebo žádnými erupcemi tato aktivita zvyšuje teplotu korony Proxima Centauri na 3,5 milionu K ve srovnání s 2 miliony K sluneční korónya její celková rentgenová emise je srovnatelná se slunečním zářením. Celková úroveň aktivity Proximy Centauri je považována za nízkou ve srovnání s ostatními červenými trpaslíky , což je v souladu s odhadovaným stářím hvězdy 4,85 × 10 9 let, protože se očekává, že úroveň aktivity červeného trpaslíka bude postupně klesat přes miliardy let, jak se rychlost jeho hvězdné rotace snižuje. Zdá se, že úroveň aktivity se také mění s periodou zhruba 442 dní, což je kratší doba než sluneční cyklus 11 let.

Proxima Centauri má relativně slabý hvězdný vítr , ne více než 20 % ztráty hmoty slunečního větru . Protože je hvězda mnohem menší než Slunce, může být ztráta hmoty na jednotku plochy z Proxima Centauri osmkrát větší než ztráta hmotnosti slunečního povrchu.

Červený trpaslík s hmotností Proxima Centauri zůstane v hlavní sekvenci asi čtyři biliony let. S rostoucím podílem helia v důsledku vodíkové fúze se hvězda bude zmenšovat a žhavit a postupně se přeměňovat v takzvaného "modrého trpaslíka" . Ke konci tohoto období bude výrazně svítit, dosáhne 2,5 % svítivosti Slunce ( L ) a zahřeje všechna obíhající tělesa po dobu několika miliard let. Když je vodíkové palivo vyčerpáno, Proxima Centauri se vyvine v bílého trpaslíka (aniž by prošel fází rudého obra ) a neustále ztrácel veškerou zbývající tepelnou energii.

Vzdálenost a pohyb

Na základě paralaxy 768,0665 ± 0,0499 mas , publikovaná v roce 2020 v Gaia Data Release 3 , Proxima Centauri je 4,2465 světelných let (1,3020 pc ; 268 550 AU ) od Slunce.Dříve publikované paralaxy zahrnují:768,5 ± 0,2 mas v roce 2018 od Gaia DR2,768,13 ± 1,04 mas , v roce 2014 Research Consortium On Blízké hvězdy ; 772,33 ± 2,42 mas , v původním katalogu Hipparcos , v roce 1997; 771,64 ± 2,60 ms v Hipparcos New Reduction, v roce 2007; a768,77 ± 0,37 mas za použití jemných naváděcích senzorů Hubbleova vesmírného dalekohledu v roce 1999. Z výhodného bodu Země je Proxima Centauri od Alfa Centauri oddělena 2,18 stupně, neboli čtyřnásobkem úhlového průměru Měsíce v úplňku . . Proxima Centauri má také relativně velký správný pohyb - pohybuje se po obloze 3,85 obloukových sekund za rok. Má radiální rychlost směrem ke Slunci 22,2 km/s.

Vzdálenosti nejbližších hvězd od doby před 20 000 lety do 80 000 let v budoucnosti. Proxima Centauri je ve žluté barvě.

Mezi známými hvězdami byla Proxima Centauri nejbližší hvězdou ke Slunci po dobu asi 32 000 let a bude tomu tak ještě dalších 25 000 let, poté se Alpha Centauri A a Alpha Centauri B budou střídat přibližně každých 79,91 let jako nejbližší hvězda ke Slunci. Slunce. V roce 2001 J. García-Sánchez et al. předpověděli, že Proxima Centauri se nejvíce přiblíží ke Slunci za přibližně 26 700 let, což je 3,11 ly (0,95 pc). Studie VV Bobyleva z roku 2010 předpověděla nejbližší vzdálenost přiblížení 2,90 ly (0,89 pc) za přibližně 27 400 let, následovala studie CAL Bailer-Jonese z roku 2014 předpovídající přiblížení perihelem 3,07 ly (0,94 pc) za zhruba 26 710 let. Proxima Centauri obíhá skrzMléčná dráha ve vzdálenosti od galaktického středu , která se pohybuje od 27 do 31 kly (8,3 až 9,5 kpc ), s excentricitou oběžné dráhy 0,07.

Orbitální spiknutí Proxima Centauri, jak je v současnosti vidět ze Země

Již od objevu Proximy Centauri existuje podezření, že je skutečným společníkem binárního hvězdného systému Alpha Centauri. Údaje z družice Hipparcos v kombinaci s pozemskými pozorováními byly v souladu s hypotézou, že tři hvězdy jsou vázaným systémem. Z tohoto důvodu je Proxima Centauri někdy označována jako Alpha Centauri C. Kervella et al. (2017) použili vysoce přesná měření radiální rychlosti k určení s vysokou mírou spolehlivosti, že Proxima a Alpha Centauri jsou gravitačně vázány. [7] Oběžná doba Proximy Centauri kolem barycentra Alpha Centauri AB je547 000+6600
−4000 let s výstředností 0,5 ± 0,08 ; blíží se k Alfa Centauri4300+1100
−900 AU v periastronu a ustupuje do13 000+300
−100 AU ve společnosti apastron . V současnosti je Proxima Centauri 12 947 ± 260 AU (1,94 ± 0,04 bilionu km) od barycentra Alpha Centauri AB, téměř k nejvzdálenějšímu bodu na své oběžné dráze.

Takovýto trojitý systém se může vytvořit přirozeně prostřednictvím málo hmotné hvězdy, která je dynamicky zachycena hmotnější dvojhvězdou 1,5-2 M v jejich vnořené hvězdokupě, než se hvězdokupa rozptýlí. K potvrzení této hypotézy je však zapotřebí přesnějších měření radiální rychlosti. Pokud byla Proxima Centauri vázána na systém Alpha Centauri během svého formování, hvězdy pravděpodobně sdílejí stejné elementární složení. Gravitační vliv Proximy mohl také rozvířit protoplanetární disky Alpha Centauri . To by zvýšilo dodávání těkavých látek , jako je voda, do suchých vnitřních oblastí, takže by mohlo dojít k obohacení jakýchkoli terestrické planety v systému s tímto materiálem.Alternativně mohla být Proxima Centauri zachycena později během setkání, což vedlo k vysoce excentrické oběžné dráze, která byla poté stabilizována galaktickým přílivem a dalšími hvězdnými setkáními. Takový scénář může znamenat, že planetární společníci Proximy Centauri měli mnohem menší šanci na narušení oběžné dráhy Alpha Centauri.

Šest jednoduchých hvězd, dva binární hvězdné systémy a trojhvězda sdílejí společný pohyb vesmírem s Proxima Centauri a systémem Alpha Centauri. Všechny vesmírné rychlosti těchto hvězd jsou do 10 km/s od zvláštního pohybu Alpha Centauri . Mohou tedy tvořit pohybující se skupinu hvězd, která by naznačovala společný výchozí bod, například v hvězdokupě .