Alpha Centauri

… en Proxima maakt er drie: Alpha Centauri is echt een drievoudige ster!

2024

Soms zijn in de wetenschap dingen die je als vanzelfsprekend beschouwt dingen die je niet zou moeten doen, en het is gewoon zo lang geaccepteerd dat je er niet veel meer over nadenkt.

Soms kom je erachter dat het verkeerd is (zoals, laten we zeggen, tijd is absoluut , of licht werkt alleen als een golf ), maar soms komt iemand erachter dat het echt is was Rechtsaf.

maak je geen zorgen, hij zal niet ver te voet komen

Dat is wat er gebeurde met Alpha Centauri. Het blijkt dat het dichtstbijzijnde sterrenstelsel bij de zon een drievoudige ster is. Tot voor kort was iedereen gewoon verondersteld het was. Maar nu, sommige astronomen zijn heengegaan en getoond het .

Alpha Cen (zoals de kenners het noemen) is een heldere ster die aan de hemel op het zuidelijk halfrond verschijnt. Het lijkt alleen helder omdat het dichtbij is; ongeveer 4.363 lichtjaar verwijderd. Het is een dubbelster, twee sterren die om elkaar heen draaien. Een van de sterren lijkt veel op de zon (slechts 10% massiever en ongeveer 1,22 keer zijn diameter), en de andere is een iets koelere ster met een massa van 0,94 keer die van de zon en ongeveer 0,86 keer zo breed. Volgens afspraak heet de helderste Alpha Cen A en de andere Alpha Cen B.

Proxima Centauri is een zeer zwakke rode dwerg, slechts 0,122 keer de massa van de zon, met een diameter van slechts 0,15 van die van de zon. Het is zo zwak dat het pas in 1915 werd ontdekt, ongeveer twee graden (vier keer de breedte van de volle maan) verwijderd van Alpha Cen aan de hemel. Gebruik makend van parallax — een methode om de afstand tot nabije sterren fysiek te meten — de afstand is 4,24 lichtjaar gebleken. Dat is vrij dicht bij de afstand van Alpha Cen. Niet alleen dat, maar ook met behulp van de Dopplerverschuiving in het spectrum , kunnen de snelheden van de sterren naar of van de zon worden bepaald, en zowel Alpha Cen als Proxima komen op ons af met ongeveer dezelfde snelheden (22,345 en 22,393 kilometer per seconde)^*.

Dit is een sterk bewijs dat ze alle drie deel uitmaken van hetzelfde systeem... indirect bewijs. Het kan toeval zijn. De enige manier om het zeker te weten is om erachter te komen of Proxima daadwerkelijk in een baan om Alpha Cen draait. Het probleem is dat, als dat zo is, die beweging sllllooooowwwww is. Het is zo ver verwijderd van het binaire getal dat het honderdduizenden jaren zou duren om er één keer omheen te draaien. Hoe meet je dat?

Het blijkt dat je dat niet hoeft te doen. Wat we echt willen weten, is of Proxima ten opzichte van Alpha Cen langzamer beweegt dan de ontsnappingssnelheid - de snelheid die je moet bewegen om met zwaartekracht van een lichaam weg te kunnen ontsnappen. Als het langzamer beweegt dan die limiet, is het gebonden aan het binaire bestand, een echt lid van het systeem. De ontsnappingssnelheid verandert met de afstand (omdat de zwaartekracht zwakker wordt met de afstand), dus je moet ook weten hoeveel ruimte Proxima en Alpha Cen van elkaar scheidt. Dan bereken je de ontsnappingssnelheid op de positie van Proxima, reken je uit en ben je klaar.

In zoomen

Alpha en Proxima Centauri gezien vanaf de aarde. Alfa is overbelicht (de twee afzonderlijke sterren zijn ook samengesmolten) en lijkt blauw in plaats van geelachtig vanwege de manier waarop de afbeelding is verwerkt. Merk op hoe zwak en ver weg Proxima van hen is! Credit: Gedigitaliseerde Sky Survey 2 / Davide De Martin / Mahdi Zamani

Maar zo gemakkelijk is het niet. Proxima is zwak en moeilijk te bestuderen, en er zijn tal van andere effecten die je moet compenseren. In een ster bijvoorbeeld stijgt heet gas uit het binnenste op totdat het de oppervlakte bereikt, koelt af en zakt dan weer naar beneden. Dat gas stijgt op in grote bellen en zakt langs de randen van de bel, dus het grootste deel van het oppervlak van de ster is eigenlijk stijgend gas. Dat betekent dat het op jou afkomt, wat betekent dat het ook Doppler-verschoven is. Voor Alpha Cen A is die verschuiving ongeveer 300 meter per seconde, een aanzienlijke hoeveelheid.

hoe kristallen met intenties op te laden

Een ander effect is de zwaartekracht roodverschuiving; als het licht van een ster van het oppervlak naar buiten beweegt, verliest het energie door de zwaartekracht van de ster. Dat effect geeft ook een Doppler-achtig effect, gelijk aan 600 of meer meter per seconde! Ook daar moest rekening mee worden gehouden.

De baan van Proxima Centauri gezien vanaf de aarde. De maatstreepjes zijn intervallen van 40.000 jaar (!) en de huidige scheiding is ongeveer 2 biljoen kilometer. Credit: Kervella en Thévenin

Uiteindelijk ontdekten ze dat, als Proxima sneller bewoog dan... 545 m/s ten opzichte van Alpha Cen, dan zou het ongebonden zijn, een indringer, en als het minder was, was het het derde lid van het systeem.

ouija oorsprong van het kwaad pg 13

Wat ze ontdekten was dat Proxima verhuist naar 293 m/s (met een onzekerheid van ongeveer 40 m/s). Ze vinden ook dat de kans dat dit door toeval gebeurt slechts ongeveer 1 op 500.000.000 is, dus ik denk dat het een redelijk veilige gok is.

Alpha Cen is een triple! Het bestaat uit Alpha Cen A, Alpha Cen B en Proxima Cen. Het dichtstbijzijnde sterrenstelsel voor ons is een drie-eenheid! Koel.

Met al deze gegevens in de hand, zouden ze nog meer kunnen doen. Ze konden ook de baan van Proxima berekenen. Ze ontdekten dat het een omloopdiameter heeft van 2,7 biljoen kilometer — een kwart lichtjaar in doorsnede! - en het duurt 590.000 jaar om een enkele baan te maken. De baan is elliptisch en de dichtstbijzijnde Proxima die Alpha Cen bereikt (het punt in zijn baan dat periastron wordt genoemd) is ongeveer 800 miljard kilometer en reikt tot wel 1,9 biljoen kilometer bij apastron wanneer het het verst verwijderd is. Het is nu bijna op apoastron.

Dat is onthutsend. Neptunus komt maximaal 4,5 miljard kilometer van de zon. Het Alpha Cen-systeem is veel, veel groter dan ons zonnestelsel.

Maar hier is een interessante kanttekening aan. Proxima heeft een planeet ter grootte van de aarde eromheen , ontdekt in 2016. Het draait heel dicht om de ster, ongeveer 7 miljoen kilometer ervan (voor een tijdje men dacht dat Alpha Cen A een vliegtuig had t ook, maar die conclusie bleek onjuist te zijn). Weten dat Proxima deel uitmaakt van het Alpha Cen-systeem is belangrijk! Als we aannemen dat alle drie de sterren samen zijn gevormd uit dezelfde wolk van gas en stof, dan hebben ze dezelfde leeftijd en dezelfde samenstelling (dus bijvoorbeeld de verhouding van waterstof tot ijzer is in alle drie hetzelfde). Alpha Cen is helderder en gemakkelijker te observeren, dus hoe meer we erover te weten komen, hoe meer we weten over Proxima, en dus ook over de planeet kunnen afleiden. Dat is best handig.

Het is grappig voor mij dat er nog een aantal grote mysteries over de dichtstbijzijnde ster bij de zon te ontrafelen zijn. Maar het geeft veel voldoening om een rode lijn door een ervan te kunnen trekken.

Tip o' het echelleogram naar Astrobites .

^* Maak je geen zorgen, ze komen niet recht op ons af! Die snelheid naar ons toe wordt de radiale snelheid genoemd, maar er is ook een zijwaartse beweging, de tangentiële snelheid. Samen vormen deze de werkelijke ruimtesnelheid van de sterren. Het blijkt dat ze alleen zijn ongeveer in onze richting gaan en tegelijkertijd langs ons glijden (alsof je langs de kant van een weg staat terwijl een auto voorbij rijdt; in eerste instantie lijkt het alsof hij recht op je afkomt, maar als hij nadert, kun je zien dat het niet en zal je missen). Alpha Cen zal over ongeveer 27.000 jaar het dichtst bij ons zijn, wanneer het 3,25 lichtjaar verwijderd is; daarna zal de afstand beginnen toe te nemen naarmate hij verder weg beweegt.