Alpha Centauri

… und Proxima macht drei: Alpha Centauri ist wirklich ein Dreifachstern!

2024

Manchmal ist es in der Wissenschaft, dass Dinge, die man für selbstverständlich hält, Dinge sind, die man nicht sollte, und es ist nur so, dass es so lange akzeptiert wird, dass man nicht mehr darüber nachdenkt.

Manchmal finden Sie heraus, dass es falsch ist (wie, sagen Sie, Zeit ist absolut , oder Licht wirkt nur wie eine Welle ), aber manchmal findet jemand heraus, dass es wirklich war Rechts.

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Genau das ist bei Alpha Centauri passiert. Es stellte sich heraus, dass das sonnennächste Sternensystem ein Dreifachstern ist. Bis vor kurzem waren alle nur vermutet es war. Aber jetzt, einige Astronomen sind gegangen und gezeigt es .

Alpha Cen (wie es die Kenner von uns nennen) ist ein heller Stern, der am Himmel der südlichen Hemisphäre erscheint. Es erscheint nur hell, weil es nah ist; etwa 4.363 Lichtjahre entfernt. Es ist ein Doppelstern, zwei Sterne, die sich umkreisen. Einer der Sterne ist der Sonne sehr ähnlich (nur 10 % massereicher und etwa 1,22-mal so groß wie ihr Durchmesser), der andere ist ein etwas kühlerer Stern mit einer Masse von 0,94 mal der Sonnenmasse und etwa 0,86 mal größerer Breite. Konventionell heißt der hellere Alpha Cen A und der andere Alpha Cen B.

Proxima Centauri ist ein sehr schwacher Roter Zwerg, der nur das 0,122-fache der Sonnenmasse hat und auch nur einen Durchmesser von 0,15 des Sonnendurchmessers hat. Es ist so schwach, dass es erst 1915 entdeckt wurde, etwa zwei Grad (viermal die Breite des Vollmonds) entfernt von Alpha Cen am Himmel. Verwenden von Parallaxe —eine Methode, um die Entfernung zu nahen Sternen physikalisch zu messen — ihre Entfernung beträgt 4,24 Lichtjahre. Das ist ziemlich nah an der Entfernung von Alpha Cen. Nicht nur das, sondern mit die Dopplerverschiebung im Spektrum , können die Geschwindigkeiten der Sterne zur Sonne hin oder von ihr weg bestimmt werden, und sowohl Alpha Cen als auch Proxima kommen mit ungefähr den gleichen Geschwindigkeiten (22,345 und 22,393 Kilometer pro Sekunde) auf uns zu.^*.

Dies ist ein starker Beweis dafür, dass alle drei Teil desselben Systems sind ... aber es ist umständlich Beweis. Es könnte Zufall sein. Die einzige Möglichkeit, dies mit Sicherheit zu wissen, besteht darin, herauszufinden, ob Proxima tatsächlich Alpha Cen umkreist. Das Problem dabei ist, dass die Bewegung sllllooooowwwwwww. Es ist so weit vom Binärsystem entfernt, dass es Hunderttausende von Jahren dauern würde, um sie einmal zu umkreisen. Wie misst man das?

Es stellt sich heraus, dass Sie nicht müssen. Was wir wirklich wissen möchten, ist, ob sich Proxima relativ zu Alpha Cen langsamer bewegt als die Fluchtgeschwindigkeit – die Geschwindigkeit, die Sie bewegen müssen, um einem Körper mit Schwerkraft entkommen zu können. Wenn es sich langsamer als dieses Limit bewegt, ist es an die Binärdatei gebunden, ein echtes Mitglied des Systems. Die Fluchtgeschwindigkeit ändert sich mit der Entfernung (da die Schwerkraft mit der Entfernung schwächer wird), also müssen Sie auch wissen, wie viel Raum Proxima und Alpha Cen trennt. Dann berechnen Sie die Fluchtgeschwindigkeit an Proximas Position, rechnen nach und Sie sind fertig.

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Alpha und Proxima Centauri von der Erde aus gesehen. Alpha wird überbelichtet (auch die beiden Einzelsterne vermischen sich) und erscheint aufgrund der Bildbearbeitung blau statt gelblich. Beachten Sie, wie schwach und weit weg Proxima von ihnen ist! Kredit: Digitalisierte Himmelsdurchmusterung 2 / Davide De Martin / Mahdi Zamani

Aber es ist nicht so einfach. Proxima ist schwach und schwer zu untersuchen, und es gibt viele andere Effekte, die Sie kompensieren müssen. In einem Stern beispielsweise steigt heißes Gas aus dem Inneren auf, bis es die Oberfläche erreicht, kühlt ab und sinkt dann wieder nach unten. Dieses Gas steigt in großen Blasen auf und sinkt an den Rändern der Blase, so dass der größte Teil der Oberfläche des Sterns tatsächlich aufsteigendes Gas ist. Das bedeutet, dass es auf Sie zukommt, was bedeutet, dass es auch Doppler-verschoben ist. Für Alpha Cen A beträgt diese Verschiebung etwa 300 Meter pro Sekunde, eine beträchtliche Menge.

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Ein weiterer Effekt ist die gravitative Rotverschiebung; Wenn sich das Licht eines Sterns von der Oberfläche nach außen bewegt, verliert es aufgrund der Schwerkraft des Sterns Energie. Dieser Effekt erzeugt auch einen Doppler-ähnlichen Effekt, der 600 oder mehr Metern pro Sekunde entspricht! Auch das musste berücksichtigt werden.

Die Umlaufbahn von Proxima Centauri von der Erde aus gesehen. Die Häkchen sind 40.000-Jahres-Intervalle (!) und der aktuelle Abstand beträgt etwa 2 Billionen Kilometer. Kredit: Kervella und Thévenin

Am Ende fanden sie heraus, dass, wenn Proxima sich schneller bewegte als 545 m/s relativ zu Alpha Cen, dann wäre es ungebunden, ein Eindringling, und wenn es weniger wäre, wäre es das dritte Mitglied des Systems.

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Sie fanden heraus, dass Proxima umzieht 293 m/s (mit einer Unsicherheit von ca. 40 m/s). Sie stellen auch fest, dass die Wahrscheinlichkeit, dass dies zufällig passiert, nur bei 1 zu 500.000.000 liegt, also denke ich, dass es eine ziemlich sichere Sache ist.

Alpha Cen ist ein Triple! Es besteht aus Alpha Cen A, Alpha Cen B und Proxima Cen. Das uns am nächsten gelegene Sternensystem ist ein Trinär! Cool.

Mit all diesen Daten könnten sie noch mehr tun. Sie konnten auch die Umlaufbahn von Proxima berechnen. Sie fanden heraus, dass es einen Umlaufdurchmesser von 2,7 Billionen Kilometern hat – ein viertel Lichtjahr im Durchmesser! — und es dauert 590.000 Jahre, um eine einzige Umlaufbahn zu machen. Die Umlaufbahn ist elliptisch, und die nächste Proxima, die Alpha Cen (dem Punkt in seiner Umlaufbahn namens Periastron) am nächsten kommt, beträgt etwa 800 Milliarden Kilometer und erreicht bei Apastron bis zu 1,9 Billionen Kilometer, wenn es am weitesten entfernt ist. Es ist jetzt fast bei Apoastron.

Das ist atemberaubend. Neptun wird höchstens 4,5 Milliarden Kilometer von der Sonne entfernt. Das Alpha Cen-System ist viel, viel größer als unser Sonnensystem.

Aber es gibt eine interessante Randnotiz dazu. Proxima wird von einem erdgroßen Planeten umkreist , entdeckt im Jahr 2016. Es umkreist den Stern sehr eng, etwa 7 Millionen Kilometer von ihm entfernt (für eine Weile man dachte, Alpha Cen A hätte ein Flugzeug t auch, aber es stellte sich heraus, dass diese Schlussfolgerung falsch war). Es ist wichtig zu wissen, dass Proxima Teil des Alpha Cen-Systems ist! Wenn wir davon ausgehen, dass alle drei Sterne zusammen aus derselben Gas- und Staubwolke entstanden sind, dann haben sie das gleiche Alter und die gleiche Zusammensetzung (also zum Beispiel das Verhältnis von Wasserstoff zu Eisen bei allen dreien gleich). Alpha Cen ist heller und leichter zu beobachten. Je mehr wir also darüber herausfinden, desto mehr wissen wir über Proxima und können daher auch Rückschlüsse auf den Planeten ziehen. Das ist ziemlich nützlich.

Es ist komisch für mich, dass es noch einige große Geheimnisse um den sonnennächsten Stern zu lüften gibt. Aber es ist sehr befriedigend, eine rote Linie durch einen von ihnen ziehen zu können.

Tipp o 'das Echelleogramm zu Astrobiten .

^* Keine Sorge, sie gehen nicht direkt auf uns zu! Diese Geschwindigkeit, die auf uns zukommt, wird als Radialgeschwindigkeit bezeichnet, aber es gibt auch eine Seitwärtsbewegung, die als Tangentialgeschwindigkeit bezeichnet wird. Zusammen ergeben diese die tatsächliche Raumgeschwindigkeit der Sterne. Es stellt sich heraus, dass sie nur grob auf unsere Richtung zu und gleiten gleichzeitig an uns vorbei (wie am Straßenrand stehen, während ein Auto vorbeifährt; zunächst sieht es so aus, als würde es direkt auf dich zufahren, aber dann, als es sich nähert, sieht man, dass es nicht so ist und werde dich vermissen). Alpha Cen wird uns in etwa 27.000 Jahren am nächsten sein, wenn es 3,25 Lichtjahre entfernt ist; danach wird der Abstand mit zunehmender Entfernung größer.