Proxima Centauri


Etwas umstritten ist, ob der Rote Zwergstern Proxima Centauri zum System Alpha Centauri gehört. Genau genommen ist Proxima Centauri mit einer Entfernung von 4,24 Lichtjahren der uns nächste Stern nach der Sonne. Seine momentane Entfernung zum Doppelsternsystem Alpha Centauri liegt bei 0,2 Lichtjahren oder 15.000 Astronomische Einheiten, das ist etwa der 500 fache Abstand des Planeten Neptun von der Sonne!


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Proxima Centauri (Pfeil)
Ausschnitt aus dem POSS (0,5 x 0,5 Grad)
Quelle: Digitized Sky Survey


Proxima Centauri ist ein Roter Zwergstern vom Spektraltyp M. Wie Alpha Centauri A und B ist er ein Hauptreihenstern. Proxima hat am Himmel eine scheinbare Helligkeit von 11 mag und ist daher nur mit einem Teleskop ab etwa 8 cm Objektivdurchmesser zu sehen. Wegen seiner geringen Helligkeit wurde Proxima Centauri erst im Jahr 1915 entdeckt. Da sich Proxima Centauri genau wie Alpha Centauri im Sternbild Centaurus befindet, ist er von Mitteleuropa aus nicht zu sehen.

Proxima Centauri hat nur etwa 12 Prozent der Masse der Sonne. Seine Leuchtkraft beträgt nur 0,014 Prozent der Sonnenleuchtkraft. Auch er mit etwa 3.000 Grad Kelvin deutlich kühler wie die Sonne (etwa 5.800 Kelvin).

Rote Zwerge wie Proxima Centauri sind im Innern nicht mehr richtig stabil. Der Energietransport im Innern Roter Zwerge wie Proxima geschieht komplett durch Konvektion, anders als bei der Sonne, wo die Energie im Innern durch Strahlung transportiert wird. Zeitweilig kommt es bei Roten Zwergen zu starken Energieausbrüchen, den sogenannten Flares.


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Größenvergleiche
© Mario Lehwald


Diese Flares können so stark sein, daß sich die Helligkeit von Proxima kurzzeitig verdoppeln oder sogar verdreifachen kann. Auch zeigt Proxima eine deutlich höhere Aktivität wie die Sonne. Über 80 Prozent von Proximas Oberfläche können eine hohe Aktivität besitzen. Bei den Flares wird auch viel kurzwellige Strahlung freigesetzt, vor allem Röntgenstrahlung. So ist Proxima mit seinen Flares ein wichtiges Beobachtungsobjekt für Rötgensatelliten und -observatorien geworden.

Bei Proxima ist der Anteil an schweren Elementen etwa 60 Prozent höher als bei der Sonne. Damit besitzt Proxima eine ähnlich hohe Metallizität wie Alpha Centauri A und B.



Ist Proxima gravitativ an Alpha Centauri gebunden?

Die genaue Bahn von Proxima Centauri ist noch nicht hinreichend bekannt. Es gibt es eine wissenschaftliche Arbeit von Robert Matthews und Gerard Gilmore von 1993 die zu dem Ergebnis gekommen sind, daß die momentane Position von Proxima zu Alpha Centauri nur mit einer sehr geringen Wahrscheinlichkeit eine Zufällige ist.

Andere Untersuchungen von 1994 (Anosova) deuten dagegen darauf hin, daß Proxima mit Alpha Centauri und anderen Sternen einen Bewegungssternhaufen bildet. In diesem Fall würde die Bahn von Proxima hyperbolisch durch das Doppelsternsystem Alpha Centauri gestört sein, womit er nicht gravitativ an Alpha Centauri A und B gebunden wäre.

Ein Problem ist die exakte Bestimmung der Radialgeschwindigkeit von Proxima, da dieser Stern sehr aktiv ist was die Messung schwieriger macht. Der exakte Wert der Radialgeschwindigkeit ist sehr wichtig wenn es um die Frage geht, ob Proxima gravitativ an Alpha Centauri A/B gebunden ist. Oft findet man im Internet für Proxima noch den alten Wert der Radialgeschwindigkeit von 16 Kilometer pro Sekunde. Dieser ist aber nicht mehr aktuell! Die Radialgeschwindigkeit von Alpha Centauri beträgt -22,4 Kilometer pro Sekunde. Der aktuelle Wert für Proxima liegt bei -21,8 Kilometer pro Sekunde. Der Unterschied zu Alpha Centauri ist demnach etwa 0,6 Kilometer pro Sekunde.

Neuere Computersimulationen von Jeremy G. Wertheimer und Gregory Laughlin aus dem Jahr 2006 ergaben bei Verwendung älterer Daten meist ein ungebundenes System. Bei Verwendung moderner Daten wie den oben angegebenen Werten für die Radialgeschwindigkeit ergaben 44 Prozent der Simulationen ein gebundenes System von Alpha Centauri A/B und Proxima:

Nach den Simulationen von Jeremy G. Wertheimer und Gregory Laughlin ist Proxima noch so gerade eben an Alpha Centauri A/B gebunden. Liegt die Radialgeschwindigkeit von Proxima niedriger als der aktuelle Wert von -21,8 Kilometer pro Sekunde (der Unterschied zu Alpha Centauri ist dann größer), ergaben die Simulationen ein ungebundenes System. Es wurden mehrere mögliche Bahnen von Proxima um Alpha Centauri A/B simuliert, bei denen sich Proxima an seiner jetzigen Position befindet und die Radialgeschwindgkeit bei etwa -22 Kilometer pro Sekunde liegt. Zwei dieser Bahnen sind auf der folgenden Grafik so zu sehen, wie sie von der Erde aus erscheinen würden:


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Zwei der simulierten Bahnen von Proxima
© Mario Lehwald, Zeichnung nach der Simulation von J. G. Wertheimer


Nach diesen Simulationen scheint Proxima Alpha Centauri A/B auf einer sehr exzentrischen Bahn zu umkreisen. Auf der Bahn 2 befindet sich Proxima derzeit näher am Apastron als auf der Bahn 1. Sollten die Simulationen richtig sein, würde Proxima Alpha Centauri A/B in etwa 1 Million Jahren umkreisen.

Auch die zu Alpha Centauri A/B sehr ähnliche Metallizität von Proxima spricht eher dafür, daß alle drei Sterne zusammen aus einem Gaswolkenkomplex entstanden sind.

Neuere Berechnungen aus dem Jahr 2016 von Pierre Kervella von der Universite Paris-Diderot und Frederic Thevenin vom Observatoire de la Cote d'Azur haben gezeigt, dass Proxima an Alpha Centauri A/B gebunden ist und sich nicht nur zufällig in deren Nähe befindet:

Demnach hat Proxima eine Umlaufszeit von etwa 550.000 Jahren um das System Alpha Centauri A/B. Gegenwärtig befindet sich Proxima im Apastron. Im Periastron ist Proxima etwa 4.300 Astronomische Einheiten vom System Alpha Centauri A/B entfernt, im Apastron etwa 13.000 Astronomische Einheiten.


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Die simulierte Bahn von Proxima um Alpha Centauri A/B
Die roten Punkte zeigen Proximas Position für die
nächsten 40.000 Jahre (Angabe in 1.000 Jahren)
© Mario Lehwald, Zeichnung nach der Simulation von Kervella, Thevenin, Lovis


Eine detaillierte Studie (Reipurth & Mikkola von 2012) deutet darauf hin, dass Alpha Centauri A und B sowie Proxima als ein nahes Dreifachsternsystem entstanden sind. Dynamische Wechselwirkungen zwischen den Sternen haben schließlich dazu geführt, dass Proxima auf die heutige sehr exzentrische Umlaufbahn um Alpha Centauri A / B gelangte.



Planeten um Proxima Centauri?

Bis zum Jahr 2016 waren keine Planeten um Proxima gefunden worden. Da die Meßverfahren damals nur größere Planeten nachweisen konnten, kann man diese um Proxima ausschließen. Was bleibt, sind kleine erdähnliche Planeten.

Im Oktober 2014 und Februar 2016 zog Proxima sehr nahe an zwei Sternen vorbei, die eine scheinbare Helligkeit von etwa 20 mag haben. Seit Einstein wissen wir, daß Licht beim nahen Vorbeigang an ein Schwerefeld leicht abgelenkt wird. Das Hubble Weltraumteleskop sollte 2014 und 2016 beim Vorbeizug von Proxima die exakte Position dieser beiden Sterne vermessen. Hubble erreicht eine Meßgenauigkeit von etwa 0,2 Millibogensekunden. Da die erwartete Abweichung der beiden Sterne durch Proximas Schwerefeld zwischen 0,5 und 1,5 Millibogensekunden liegt, sollte Hubble diese Abweichung messen können. Sind zusätzlich Planeten um Proxima vorhanden, wird es eine zusätzliche leichte Positionsabweichung dieser Sterne geben. Genaueres dazu erfährt man auf der Hubble-Seite.



Entdeckung von Proxima b

Im August 2016 wurde die Entdeckung eines Planeten um Proxima Centauri bekanntgegeben. Proxima wurde mit dem HARPS-Spektrografen am 3,6-Meter-Teleskop der ESO auf La Silla und mit anderen Teleskopen genau beobachtet. Diese sogenannte Pale Red Dot-Kampagne wurde von Guillem Anglada-Escude geleitet. Die Daten ergaben, daß Proxima sich mit etwa 5 Kilometern pro Sekunde regelmäßig auf uns zu und wieder von uns wegbewegt und das mit einer Periode von 11,2 Tagen. Dies deutet auf einen Planeten hin, der eine Masse von mindestens 1,3 Erdmassen Proxima in einer Entfernung von 7 Millionen Kilometern umkreist.

Der Planet Proxima b befindet sich in der sogenannten habitablen Zone. Das ist der Bereich um einen Stern, wo auf einen Planeten lebensfreundliche Temperaturen und flüssiges Wasser möglich ist. Die Erde z. B. befindet sich in dieser Zone um die Sonne. Auf dem Planeten Proxima b erscheint Proxima am Himmel deutlich größer als unsere Sonne am irdischen Himmel. Während die Sonne am irdischen Himmel eine scheinbare Größe von einen halben Grad hat, erscheint am Himmel von Proxima b die dortige Sonne Proxima mit einer Größe von 1,5 Grad!


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Vergleich der scheinbaren Größen der Sonne am Himmel
und von Proxima Centauri am Himmel von Proxima b

© Mario Lehwald


Genaueres ist zur Zeit über den Planeten Proxima b noch nicht bekannt. Man kennt nur die Mindestmasse, die Umlaufdauer und die Entfernung zu Proxima.

Eine Möglichkeit die diskutiert wird wäre, dass Proxima b ursprünglich weit entfernt um Alpha Centauri A / B kreiste (Typ P), und später bei einer nahen Begegnung von Proxima eingefangen wurde.

Leider machen die Medien immer gleich eine zweite Erde daraus und reden sofort von der Möglichkeit außerirdischen Lebens. Warum das nicht so ist, wird in dem folgenden Artikel sehr gut beschrieben:

Planeten um Rote Zwerge wie Proxima sind generell keine guten Kandidaten für Leben. Warum das so ist, wird gleich erklärt.


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Wird Proxima von Planeten umkreist?
© Mario Lehwald



Leben um Proxima Centauri?

Die habitable Zone befindet sich bei Proxima Centauri in einer Entfernung von etwa 0,032 Astronomische Einheiten (5 Millionen Kilometer). Umkreist ein Planet Proxima in diesem Abstand, würden auf ihm lebensfreundliche Temperaturen herrschen und flüssiges Wasser möglich sein. Proxima b liegt in dieser Zone. Bei einer solch geringen Entfernung zum Stern hat der Planet aber eine gebundene Rotation, d. h. es gibt eine ständige Tag- und Nachtseite auf diesen Planeten.

Ein weiteres Problem sind die starken Energieausbrüche (Flares) von Proxima. Die Helligkeit von Proxima kann sich innerhalb weniger Minuten verdoppeln oder verdreifachen, auch im Normallicht! Zudem setzen diese Flares sehr viel kurzwellige Strahlung im Ultraviolett- und Röntgenbereich frei und können eine eventuell vorhandene Atmosphäre des Planeten erheblich schädigen. Dazu gibt es wissenschaftliche Arbeiten:

Die Ergebnisse dieser Simulationen sind eindeutig: Ein Planet, der 0,05 Astronomische Einheiten von einem Roten Zwerg entfernt kreist, ist erst vor starken Flares geschützt, wenn sein Magnetfeld etwa 56 mal stärker als das der Erde ist! Bei einem Abstand von 0,1 Astronomische Einheiten müßte das Magnetfeld des Planeten immerhin noch 16 mal, und bei einem Abstand von 0,2 Astronomische Einheiten noch 5 mal stärker als das der Erde sein, damit der Planet vor starken Flares ausreichend geschützt ist.


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Blick von der Oberfläche eines Planeten um Proxima
Erstellt mit Terragen
© Mario Lehwald


Um ein starkes Magnetfeld aufzubauen, muß ein Planet aber schnell rotieren. Da die Planeten, die nahe um einen Stern kreisen, immer eine gebundene Rotation haben, rotieren sie langsam. Solche Planeten können also gar kein starkes Magnetfeld aufbauen. Und da liegt genau das Problem! Aus der genannten Studie geht hervor, daß die Flares, so auch die von Proxima, eine eventuell vorhandene Atmosphäre eines nahen Planeten im Laufe der Zeit zerstören.

Wie gewaltig solche Flares Roter Zwerge sein können, zeigt das folgende Video sehr eindrucksvoll an dem Stern DG CVn:

Dieses Beispiel ist zwar ein Extremfall, aber man stelle sich einmal vor, wenn um diesen Stern und dazu noch sehr nahe ein Planet kreisen würde, und es kommt auf dem Stern zu solch einen Flareausbruch. Wie in dem Video gesagt wird, dieser Planet würde einen sehr, wirklich sehr schlechten Tag haben...


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Blick von der Oberfläche eines Planeten mit einer Atmosphäre um Proxima
Erstellt mit Terragen
© Mario Lehwald


Planeten um Rote Zwerge sind daher keine guten Lebenskandidaten. Aber müssen Planeten erst faszinierend sein, wenn auf ihnen Leben existieren kann oder gar wir? Das ist eine völlig falsche Denkweise, denn Tatsache ist, daß wir bei Proxima einen Planeten entdeckt haben, der nicht zu unserem Sonnensystem gehört, sondern einen anderen Stern umkreist! Wir haben hier eine völlig fremde Welt vor uns, die sich von allen in unserem Sonnensystem unterscheidet. Und genau das ist die Faszination! Und nicht die Möglichkeit, ob dieser Planet so beschaffen ist dort Leben zu finden. Wie diese ferne Welt um Proxima im Detail aussieht, kann bislang keiner sagen. Mit späteren Methoden wird es bestimmt möglich sein nachzuweisen, ob dieser Planet eine Atmosphäre besitzt oder nicht.


Blick von Proxima Centauri

Von Proxima Centauri aus würde das Doppelsternsystem Alpha Centauri mit einer scheinbaren Helligkeit von knapp -7 mag strahlen. Alpha Centauri A hat eine scheinbare Helligkeit von -6,5 mag und Alpha Centauri B -5,2 mag. Haben die beiden Sonnen Alpha Centauri A und B von Proxima aus gesehen ihren größten Abstand erreicht (Apastron), sind sie mit dem bloßem Auge leicht getrennt zu sehen. Haben die beiden Sonnen von Proxima aus gesehen dagegen ihren geringsten Abstand erreicht (Periastron), erscheinen sie nur als ein Stern.



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Blick von Proxima Centauri
Alpha Centauri erscheint als sehr heller Doppelstern

an der Grenze der Sternbilder Skorpion und Schlangenträger
Fotomontage mit Sternenhimmel aus Stellarium
© Mario Lehwald



Proxima Centauri von Alpha Centauri aus gesehen

Obwohl Proxima Centauri 0,2 Lichtjahre von Alpha Centauri entfernt ist, würde er von Alpha Centauri aus nur mit einer scheinbaren Helligkeit von 4,5 mag am Himmel erscheinen. Seine Position befindet sich im Sternbild Stier mitten in den Hyaden.


Katalogbezeichnungen
Beyer: α Centauri C
Hipparcos: HIP 70890
Tycho-Katalog: TYC 9010-4949-1
Gliese-Katalog: Gliese 551 C
Weitere: V645 Centauri


Proxima Centauri
Rek. 2000: 14 29 42,9
Dek. 2000: -62 40 46,1
Parallaxe: 0,768"
Entfernung: 4,24 Lichtjahre
Radialgeschwindigkeit: -21,8 km/sec
Eigenbewegung Rek.: -3,775" pro Jahr
Eigenbewegung Dek.: 0,768" pro Jahr
Scheinbare Helligkeit: 11,05 mag
Absolute Helligkeit: 5,74 Mag
Farbindex U-B: 1,90
Farbindex B-V: 1,49
Spektralklasse: M6Ve
Leuchtkraft: 0,0138 x Sonne
Masse: 0,123 x Sonne
Radius: 0,145 x Sonne
Temperatur Oberfläche: 3.040° Kelvin
Alter: 4,85 Milliarden Jahre
Metallizität: 0,21 Fe/H


Auffinden von Proxima am Himmel

Proxima Centauri befindet sich am Himmel nahe Alpha Centauri und ist daher nur am Südhimmel (ab etwa Nordafrika) zu sehen. Die folgenden Karten sind mit Skymap erstellt worden.


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Das rote Rechteck zeigt den Ausschnitt der nächsten Karte
Karte erstellt mit Skymap
© Mario Lehwald


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Auffinden von Proxima Centauri (Grenzgröße 11 mag)
Karte erstellt mit Skymap
© Mario Lehwald


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Okular mit 1 Grad wahrem Gesichtsfeld (Grenzgröße 12 mag)
Karte erstellt mit Skymap
© Mario Lehwald



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