Alpha Centauri

... og Proxima laver tre: Alpha Centauri er virkelig en tredobbelt stjerne!

2024

Nogle gange i videnskabelige ting, du tager for givet, er ting, du ikke burde, og det er bare, at det er blevet accepteret så længe, at du ikke tænker meget over det længere.

Nogle gange finder du ud af, at det er forkert (som f.eks. tiden er absolut , eller lys fungerer kun som en bølge ), men nogle gange finder nogen ud af, at det virkelig er var ret.

Det er det, der skete med Alpha Centauri. Det viser sig, at det nærmeste stjernesystem til Solen er en tredobbelt stjerne. Indtil for nylig har alle bare antaget det var. Men nu, nogle astronomer er gået og vist det .

Alpha Cen (som vi kender det kalder det) er en lys stjerne, der optræder på den sydlige halvkugle. Det fremstår kun lyst, fordi det er tæt; omkring 4.363 lysår væk. Det er en binær stjerne, to stjerner, der kredser om hinanden. En af stjernerne ligner meget solen (bare 10% mere massiv og omkring 1,22 gange dens diameter), og den anden er en lidt køligere stjerne med en masse på 0,94 gange solens og omkring 0,86 gange så bred. Efter konventionen kaldes den lysere Alpha Cen A, og den anden Alpha Cen B.

Proxima Centauri er en meget svag rød dværg, kun .122 gange solens masse, med en diameter på kun 0,15 af solens. Det er så svagt, at det først blev opdaget i 1915, cirka to grader (fire gange bredden af fuldmånen) væk fra Alpha Cen på himlen. Ved brug af parallaks -en metode til fysisk at måle afstanden til nærliggende stjerner-dens afstand har vist sig at være 4,24 lysår. Det er ret tæt på Alpha Cens afstand. Ikke kun det, men ved at bruge Doppler -skiftet i spektret , stjernernes hastigheder mod eller væk fra solen kan bestemmes, og både Alpha Cen og Proxima er på vej mod os med nogenlunde de samme hastigheder (22.345 og 22.393 kilometer i sekundet)^*.

Dette er et stærkt bevis på, at alle tre er en del af det samme system ... men det er indicier beviser. Det kan være tilfældigt. Den eneste måde at vide med sikkerhed er at finde ud af, om Proxima faktisk kredser om Alpha Cen. Problemet er der, hvis den gør det, at bevægelsen er sllllooooowwwww. Det er så langt fra det binære, at det ville tage hundredtusinder af år at gå i kredsløb om dem en gang. Hvordan måler du det?

ingen kontaktregel med Libra Man

Det viser sig, at du ikke behøver. Det, vi virkelig vil vide, er, hvis Proxima bevæger sig i forhold til Alpha Cen langsommere end flugthastigheden - den hastighed, du skal bevæge dig for at slippe væk fra et legeme med tyngdekraften. Hvis den bevæger sig langsommere end denne grænse, er den bundet til binæren, et sandt medlem af systemet. Flugthastigheden ændres med afstand (fordi tyngdekraften bliver svagere med afstanden), så du skal også vide, hvor meget plads der adskiller Proxima og Alpha Cen. Derefter finder du ud af flugthastigheden ved Proximas position, gør regnestykket, og du er færdig.

Zoom ind

Alpha og Proxima Centauri set fra Jorden. Alpha er overeksponeret (de to individuelle stjerner blandes også sammen) og fremstår blå i stedet for gullig på grund af den måde billedet blev behandlet på. Bemærk hvor svag og langt væk Proxima er fra dem! Kredit: Digitized Sky Survey 2 / Davide De Martin / Mahdi Zamani

Men det er ikke så let. Proxima er svag og svær at studere, og der er masser af andre effekter, du skal kompensere for. For eksempel stiger varm gas fra det indre i en stjerne, indtil den når overfladen, afkøles og derefter synker ned igen. Den gas stiger i store bobler og synker rundt om boblens kanter, så det meste af stjernens overfladeareal er faktisk stigende gas. Det betyder, at det er på vej mod dig, hvilket betyder, at det også er skiftet til Doppler. For Alpha Cen A er dette skift omkring 300 meter i sekundet, en betydelig mængde.

En anden effekt er tyngdekraftens rødforskydning; når lyset fra en stjerne bevæger sig udad fra overfladen, mister det energi på grund af stjernens tyngdekraft. Denne effekt giver også en Doppler-lignende effekt, svarende til 600 eller flere meter i sekundet! Det skulle der også tages højde for.

Proxima Centauris bane set fra Jorden. Flåtmærkerne er 40.000 års intervaller (!) Og den nuværende adskillelse er omkring 2 billioner kilometer. Kredit: Kervella og Thévenin

Til sidst fandt de ud af, at hvis Proxima kørte hurtigere end 545 m/s i forhold til Alpha Cen, så ville det være ubundet, en interloper, og hvis det var mindre, var det det tredje medlem af systemet.

Det, de fandt, var, at Proxima bevæger sig ved 293 m/s (med en usikkerhed på ca. 40 m/s). De finder også ud af, at chancen for at dette sker tilfældigt kun er omkring 1 ud af 500.000.000, så jeg synes, det er et ret sikkert bud.

Alpha Cen er en tredobbelt! Den består af Alpha Cen A, Alpha Cen B og Proxima Cen. Det nærmeste stjernesystem til os er en treenighed! Fedt nok.

Med alle disse data i hånden kunne de gøre mere. De kunne også beregne Proximas bane. De fandt ud af, at den havde en banediameter på 2,7 billioner kilometer - et kvart lysår på tværs! - og det tager 590.000 år at lave en enkelt bane. Banen er elliptisk, og det nærmeste Proxima kommer til Alpha Cen (punktet i sin bane kaldet periastron) er omkring 800 milliarder kilometer, og den når op til 1,9 billioner kilometer ved apastron, når den er fjernest. Det er næsten på apoastron nu.

Det er overvældende. Neptun kommer højst 4,5 milliarder kilometer fra Solen. Alpha Cen -systemet er meget større end vores solsystem.

Men der er en interessant sidebemærkning til dette. Proxima har en planet i størrelse, der kredser om den , opdaget i 2016. Den kredser meget tæt om stjernen, cirka 7 millioner kilometer fra den (i et stykke tid man troede, at Alpha Cen A havde et fly t også, men det viste sig, at konklusionen var forkert). Det er vigtigt at vide, at Proxima er en del af Alpha Cen -systemet! Hvis vi antager, at alle tre stjerner er dannet sammen fra den samme sky af gas og støv, så har de samme alder og samme sammensætning (så er forholdet mellem hydrogen og jern for eksempel det samme i alle tre). Alpha Cen er lysere og lettere at observere, så jo mere vi finder ud af det, jo mere ved vi om Proxima og kan derfor også udlede om planeten. Det er ret nyttigt.

Det er sjovt for mig, at der stadig er nogle store mysterier tilbage at væve om den nærmeste stjerne til Solen. Men det er meget tilfredsstillende at kunne tegne en rød streg gennem en af dem.

Tip o 'echelleogrammet til Astrobitter .

^* Bare rolig, de er ikke på vej direkte mod os! Denne hastighed mod os kaldes radialhastigheden, men der er også en sidelæns bevægelse, kaldet tangentialhastigheden. Tilsammen udgør disse stjernernes faktiske rumhastighed. Det viser sig, at de kun er rundt regnet på vej i vores retning og glider forbi os på samme tid (som at stå ved siden af en vej, mens en bil kører forbi; i første omgang ser det ud til at det er på vej mod dig, men når det nærmer sig, kan du se, at det ikke er og vil savne dig). Alpha Cen vil være tættest på os om cirka 27.000 år, når det vil være 3.25 lysår væk; derefter begynder afstanden at stige, når den bevæger sig væk.