Naprendszeren kívül eső bolygók utáni kutatás történelmi jelentőségű
felfedezést eredményezett: a Földünknél valamivel nagyobb bolygóét,
amely egy Proxima Centauri nevű csillag körül kering. A Naptól számított
40 trillió kilométeres távolságával a Proxima Centauri a galaxisunkhoz
legközelebb eső szomszédos csillag. Elképzelhető, hogy bolygója
légkörrel rendelkezik vagy akár életnek ad otthont? Hogyan tudnánk
közelebbről tanulmányozni? Mi kell ahhoz, hogy csillagközi utazásra
indulhassunk a "halványvörös pont" felé?
A FILM:
______________________________________
A Proxima Centauri (latin proxima: legközelebbi) vörös törpe a Kentaur csillagképben. A Földtől 4,24 fényév (4·1013 km) távolságra helyezkedik el. 1915-ben fedezte fel Robert Innes, a dél-afrikai Union Obszervatórium igazgatója. A Proxima Centauri a Naphoz legközelebbi csillag.[7] Az Alfa Centauri hármascsillag-rendszer tagja. A két fő csillagtól 0,21 fényév (15 000 ± 700 CsE) távolságra helyezkedik el.[9]
Közelsége miatt a csillag szögátmérője közvetlenül mérhető, a Nap átmérőjének mintegy hetedét teszi ki.[7] Tömege a Nap tömegének nyolcada, átlagos sűrűsége pedig annak 40-szerese.[m 1] Habár luminozitása nagyon alacsony, a Proxima Centauri flercsillag, mágneses tevékenysége folytán véletlenszerűen növekedik a fényessége.[10] A csillag mágneses mezeje áramlásokat hoz létre a csillag belsejében, ami flereket idéz elő; ennek eredményeképpen pedig a sugárzása lefedi a teljes röntgentartományt.[11] A Proxima Centauri fősorozatbeli csillag; figyelembe véve a relatív alacsony energiatermelési ütemét, valamint a hidrogén áramlását a magjában, még négy billió évig az is marad.[12] Ez az univerzum jelenlegi feltételezett életkoránál 300-szor hosszabb idő.[13]
A Proxima Centauri körül keringő égitestek létezésére irányuló kutatások sikertelenek maradtak, kizárva a barna törpék és a szupernehéz bolygók jelenlétét.[14][15] Precíz radiális sebességmérések szuperföldek jelenlétét is kizárták a csillag lakható övezetén belül.[16][m 2] Kisebb objektumok észlelése olyan új eszközöket igényel, mint a tervezett SIM PlanetQuest űrtávcső.[17]
Miután a Proxima Centauri egy vörös törpe és egyben változócsillag,
vitatott, hogy egy körülötte keringő bolygón lehetséges-e az élet.[18][19] A csillag – közelsége miatt – egy jövőbeni csillagközi utazás lehetséges célpontja.[20]
A Proxima Centauri vörös törpeként lett osztályozva, mert a Hertzsprung–Russell-diagram alapján a fősorozatban jár, színképosztálya
M5,5. További besorolása „késői M-törpe csillag”, amely arra utal, hogy
M5,5-ös értéknél tömege közelebb esik az M osztály alsó határához.[7] A csillag abszolút fényessége (vagyis látszólagos fényessége 10 parszek távolból nézve) 15,49.[2] Luminozitása a teljes hullámhossztartományban a Nap 0,17%-a;[6] az emberi szem számára látható fény tartományában azonban csupán a Nap 0,0056%-a.[30] A kisugárzott energiájának 85%-a az infravörös tartományba esik.[31]
2002-ben a VLT-vel optikai interferenciamérésekkel meghatározták a Proxima Centauri szögátmérőjét, amely 1,02±0,08 milliívmásodpercnek (mas) adódott. Mivel a távolság ismert, kiszámítható a valódi átmérője is, amely a Nap átmérőjének hetede, vagy másképpen a Jupiter átmérőjének a másfélszerese.[21] A csillag becsült tömege a naptömeg 12,3%-a, vagyis 129 szerese a Jupiter tömegének.[7] A fősorozati csillagok átlagos sűrűsége a tömegükkel fordítottan arányos.[32] Ez alól a Proxima Centauri sem kivétel, átlagos sűrűsége 56 800 kg/m³. Összehasonlításképpen a Nap átlagos sűrűsége 1409 kg/m³.[m 1]
A kis tömege miatt a csillag belseje teljes egészében konvektív, ennek eredményeképpen a kisugárzott energia nagyobbrészt a plazma áramlásának következménye, és nem a sugárzási folyamatoké. Ez az áramlás azt jelenti, hogy a hidrogén termonukleáris fúziójából visszamaradt hélium
nem halmozódik fel a magban, hanem a csillag belsejében cirkulál. A
Nappal ellentétben, amely hidrogénkészletének mintegy 10%-át fogja csak
elhasználni a fősorozat elhagyása előtt, a Proxima Centauri ennél jóval
nagyobb mennyiséget fog felhasználni, mielőtt a hidrogénfúzió leáll.[12]
Ezek az áramlások a mágneses mező jelenlétéhez köthetők. A mágneses energia a flernek
nevezett folyamat során szabadul fel a mezőből, rövid időre megnövelve a
csillag fényességét. A flerek a csillaggal megegyező méretre nőhetnek,
és hőmérsékletük elérheti a 27 millió kelvint is.[26] Ez a hőmérséklet elegendően forró röntgensugárzás kibocsátásához[33] A csillag fényessége a röntgentartományban „nyugalmi” állapotban 4–16·1019 watt között mozog; ami hozzávetőleg megegyezik a Nap fényességével. Nagyobb flerek esetén azonban elérheti a 1021 wattot is.[26]
A csillag kromoszférája aktív, és spektrumában erősen látszódnak az egyszeresen negatív magnéziumion 280 nm hullámhosszúságú emissziós vonalai.[34] A Proxima Centauri felszínének kb. 88%-a nagy valószínűséggel aktív; ez a Naphoz viszonyítva lényegesen magasabb érték, még a napciklus
maximumához képest is. Ez az aktivitás még azokban a „nyugodt”
időszakokban is 3,5 millió kelvin körüli hőmérsékletre fűti a koronát,
amikor alig, vagy egyáltalán nincsenek flerek. Összehasonlításképpen a
Nap koronájának hőmérséklete 2 millió kelvin.[35] Más M-törpékkel összevetve aktivitása alacsony,[11]
ami a csillag becsült életkorával magyarázható. Az évmilliók során a
csillag tengely körüli forgása lassul, ezzel együtt az aktivitási
szintje is csökken.[36] Az aktivitási szint periodikus változásokat mutat, egy ilyen periódus 442 napig tart; így rövidebb a 11 éves napciklusnál.[37]
A Proxima Centauri csillagszele viszonylag gyenge, az így vesztett tömeg alig éri el a Nap napszél
okozta tömegvesztési rátájának 20%-át. A csillag azonban lényegesen
kisebb a Napnál, így az egységnyi felületre jutó tömegvesztesége
nyolcszorosa a Napénak.[38]
Egy, a Proxima Centaurival megegyező tömegű vörös törpe
négybillió évig a fősorozatban marad. Ahogy a hidrogénfúzió
eredményeképpen nő a hélium mennyisége, a csillag egyre kisebb és
forróbb lesz, fokozatosan változva át vörösből kékké. A folyamat végéhez
közeledve a Proxima Centauri jelentősen fényesebbé válik majd, elérve a
Nap fényességének 2,5%-át, és néhány milliárd évre felmelegít minden
körülötte keringő égitestet. A hidrogén kimerülésével a vörös óriás fázist kihagyva fehér törpévé fog átalakulni, fokozatosan veszítve el a megmaradt hőenergiát.[12]
A Hipparcos által mért 772,3±2,4 milliívmásodperces és a precízebb Hubble, illetve a Fine Guidance Sensor általi 768,7±0,3 milliívmásodperces[4] parallaxis alapján a Proxima Centauri hozzávetőleg 4,2 fényévnyire található. Ez a távolság 270 000 csillagászati egység. A Földről nézve a Proximát 2,18° választja el az Alfa Centauritól,[39] ez a telihold szögátmérőjének négyszerese.[40] A Proxima Centauri ugyanakkor gyors sajátmozgással rendelkezik; évente 3,85 ívmásodpercet halad az égbolton.[41] Radiális sebessége –21,7 km/s; a csillag közelít a Naphoz.[1]
Az ismert csillagok között az elmúlt 32 000 évben a Proxima
Centauri volt a Naphoz legközelebbi csillag, és a következő 33 000 évben
az is marad; ekkorra a Ross 248 válik a legközelebbi csillagá.[42] A Proxima Centauri körülbelül 26 700 év múlva éri el legnagyobb közelségét, ekkor 3,11 fényévnyire lesz majd.[3] A Proxima Centauri a Tejútrendszerben kering a galaktikus mag körül. Távolsága a galaktikus magtól 8,3 és 9,5 kpc között változik. Pályájának excentritása 0,07.[43]
Felfedezése óta gyanítják, hogy a Proxima Centauri az Alfa Centauri kettőscsillag rendszer harmadik tagja. Ebben az esetben az Alfa Centauritól mindössze 0,21 fényév (15 000 ± 700 CsE)[9] távolságban keringő csillag keringési ideje
500 000 év lenne. Ennek okán sokszor hivatkoznak rá α Centauri C-ként
is. A modern számítások szerint – figyelembe véve a csillagok közti kis
távolságot és viszonyított sebességüket – a véletlenszerű egybeesés
valószínűsége egy a millióhoz.[44] A Hipparcos
adatait földi megfigyelésekkel egybevetve megalapozottnak látszik a
hipotézis, miszerint a három csillag valóban egy rendszert alkot. Ha ez
így van, akkor a Proxima Centauri közel jár az apasztronhoz, pályájának legtávolabbi pontjához. A feltételezés bizonyításához pontosabb radiálissebesség-mérések szükségesek.[9]
Amennyiben a Proxima Centauri kialakulása idején az Alfa Centauri rendszer része volt, a csillagok elemi összetétele feltehetőleg azonos. Lehetséges, hogy éppen a Proxima gravitációs hatása felelős az Alfa Centauri protoplanetáris korongjának felkavarásáért. Ez elősegíthette az alacsony forráspontú anyagok (pl. víz) eljutását a száraz belső régiókba. Egy Föld-típusú bolygó feltehetőleg nagy mennyiségben tartalmaz ilyen anyagokat.[9]
Az Alfa Centauri rendszeren kívül még hat csillag, két
kettőscsillag rendszer és egy hármascsillag rendelkezik a Proxima
Centaurihoz hasonló térbeli mozgással. E csillagok mindegyikének
sebessége a Proxima Centauri sebességének közelében van (±10 km/s). Ezek a csillagok feltehetőleg egy mozgási csoportot alkotnak, ami közös kiindulópontra utal,[45] például egy csillaghalmazra.
Ha bebizonyosodik, hogy Proxima Centauri nem az Alfa Centauri rendszer
tagja, akkor egy mozgási csoport magyarázhatja a csillagok relatív
közelségét.[46]
Bár a Proxima Centauri a legközelebbi valódi csillag, elképzelhető, hogy eddig felfedezetlen barna törpék közelebb találhatóak.[47]
Ha egy nagy tömegű égitest a Proxima Centauri körül keringene, akkor
ennek az égitestnek a gravitációja elmozdulásokat idézne elő a csillag
helyzetében (a pálya síkjában). Vagyis, ha ezeknek az égitesteknek a
pályasíkjai nem merőlegesek a látóirányra, akkor a csillag radiális
sebességében periodikus változásokat lehetne észlelni. A különböző
mérések eddig nem mutattak ki ehhez hasonló változásokat, így lecsökkent
a lehetséges kísérők maximális tömege.[4][14]
Sajnálatos módon a csillag aktivitása miatt a radiális sebesség pontos
mérése nem lehetséges, ez behatárolja a módszer jövőbeni kilátásait
esetleges kísérők felfedezését illetően.[48]
A Proxima Centauri 1998-as vizsgálata során, amit a Hubble űrteleszkópon található Faint Object Spectrograph-fal végeztek, bizonyítékot találtak egy 0,5 CsE távolságban keringő kísérő létezésére.[49] A Wide Field and Planetary Camera 2-val végzett későbbi keresések azonban nem tudtak lokalizálni egyetlen kísérőt sem.[15] A Proxima Centauri, az Alfa Centauri A-val és B-vel együtt a NASA tervezett Űr-Interferometriai Küldetésének (SIM) elsődleges célcsillagai közé (Tier 1) tartozik. Az űreszközzel elméletileg lehetségessé válik kis tömegű (3 földtömeg) égitestek észlelése 2 CsE távolságban a szóban forgó csillagok körül.[17]
Nagyon valószínűtlen, hogy 2–3 földtömegnél nehezebb bolygók keringenek a lakható övezeten belül.[50] Az Idegen Világok
dokumentumfilm-sorozat feltételezte, hogy egy élet számára alkalmas
bolygó létezhet a Proxima Centauri, vagy más vörös törpék körül. Egy
ilyen bolygó a lakható övezeten belül, 0,023–0,054 CsE közti távolságban
keringene a csillag körül, és keringési ideje 3,6–14 nap lenne.[51] Egy, a csillagtól ilyen távolságban keringő bolygón kötött tengelyforgás
lenne tapasztalható, vagyis a Proxima Centauri egyáltalán nem, vagy
csak alig mozogna a bolygó egén. Ebből adódóan a felszínének túlnyomó
részén örök nappal, illetve éjszaka uralkodna. Mindazonáltal egy
jelenlévő légkör képes lehet arra, hogy a napenergia egy részét a túloldalra is eljuttassa.[18]
A Proxima Centauri flercsillag,
a csillagból származó flerek zavart okozhatnak bármely, a lakható
övezeten belül keringő bolygó légkörében. Azonban a dokumentumfilm
tudósai szerint ez az akadály is legyőzhető. Gibor Basri, a Kaliforniai Egyetem
munkatársa egyenesen azt állítja, eddig senki sem talált olyan tényt,
ami kétségbe vonná a lakhatóságot. Például, az egyik elmélet szerint a
flerekből származó töltött részecskék özöne lefejheti egy közeli bolygó
légkörét. Ha azonban a bolygónak van mágneses mezeje,
akkor a mező eltérítené a töltött részecskéket, így védve meg a
légkört. Még egy M-törpe kötött tengelyforgású bolygójának lassú forgása
– egyszer fordul meg a saját tengelye körül, azalatt míg megkerüli a
csillagját – is elegendő egy mágneses mező generálásához, mindaddig,
amíg a mag olvadt marad.[52]
Más tudósok, különösen a Ritka Föld elmélet támogatói vitatják,[53] hogy egy M-törpe csillag fenn tudja-e tartani az életet. A kötött tengelyforgású bolygó rendkívül gyenge mágneses momentummal rendelkezne, ez pedig a légkör erős eróziójához vezetne, amit a Proxima Centauri koronakidobódásai okoznának.[19] Néhány szerző továbbá úgy véli, hogy a földi típusú élet valószínűtlen.[50]
A folyamatos megfigyelések és az egyre tökéletesedő észlelési technikák következtében 2016-ban nyilvánosságra került a Proxima b
léte, amely 1,3-szoros földtömegű, a csillagától 7,5 millió kilométer
távolságban keringő bolygó, amely 11,2 földi nap alatt tesz meg egy
keringést.[54]
A tovább gyarapodó adatbázis elemzésével 2019-ben újabb exobolygó jelölt
került elő, amely legalább hatszoros földtömegű, és másfél csillagászati egység távolságban helyezkedik el napjától.[55]
A Nap, ahogy az Alfa Centauri rendszerből látszana (Celestia)
A Proxima Centauri javasolt úti célja az első csillagközi utazásnak.[20] Alternatív megoldás, egy az Alfa Centauri rendszerben végrehajtott hintamanővert magában foglaló utazás, mivel így nincs szükség lassítási fázisra. A nukleáris impulzusmeghajtás
több olyan technológiát fog össze, amelyek a jövőben lehetővé tehetik a
csillagközi utazást. Egy ilyen út a következő évszázadban kezdődhetne,
és hozzávetőleg egy évszázadig is tartana. Az utazásnak ennek a módja
inspirálta a Daedalus tervet, az Orion tervet és a Longshot tervet.[56]
A Voyager-program
űrszondái az első olyan ember alkotta mesterséges tárgyak, amelyek
eljutnak a csillagközi űrbe; ám a szondák relatíve lassan mozognak,
mindössze 17 km/s-os sebességgel, így számukra jóval több mint 10 000
évig tart egyetlen fényév megtétele is.[57] Összehasonlításképpen a Proxima jelenleg 21,7 km/s-mal közeledik;[1] igaz, csak 3,11 fényévre fogja megközelíti a Napot, és 26 700 év múlva már távolodni fog.[3] Tehát egy alacsony sebességű űrszondának
már csak néhány tízezer év áll rendelkezésre, hogy akkor érje a
Proximát, mikor az a legközelebb található; ám a siker nem garantált,
hiszen egy ilyen út könnyen végződhet azzal, hogy a szonda már csak a
távolodó csillagot lesz képes megfigyelni. Az ionhajtómű előtérbe kerülésével lehetőség nyílt a Voyager szondáknál gyorsabb csillagközi űrhajók készítésére, ilyen a tervezett Innovative Interstellar Explorer. Ennek ellenére az ionhajtású űrhajókat még mindig túl lassúnak tartják egy működő próbaúthoz.[56]
A csillagközi utazást már a 2100-as évekre megvalósíthatónak
tartják nukleáris pulzus meghajtásos rakétamotorok segítségével. Ezek
tervezése már több projektet (Project Orion, Project Daedalus, Project
Longshot) inspirált. A „Project Breakthrough Starshot” az Alpha Centauri
rendszert 100 GW-os lézermeghajtásos mikroszondákkal tervezi elérni,
kb. 20 éven belül, ha a fénysebesség egy ötödével haladna.
A Proxima Centauriról nézve a Nap fényessége 0,4 magnitúdó lenne, és a Kassziopeia csillagképben látszódna.[m 4]
A jelenlegi hagyományos meghajtás használatával, egy több ezer éves
úthoz olyan méretű űrhajóra lenne szükség, amely képes elegendő embert
szállítani egy bolygó kolonizálásához.[58]
Nincsenek megjegyzések:
Megjegyzés küldése