Proxima Centauri ist ein ganz besonderer Stern. Lange Zeit war er das auf jeden Fall aus Sicht von uns Menschen, da es sich um den Stern handelt, der unserer Sonne am nächsten liegt. Seit August 2016 weiß man aber auch, das es dort auch einen Planeten gibt. Wenn wir Sterne und extrasolare Planeten studieren wollen, ist Proxima Centauri also ein System, das sich hervorragend dafür eignet – wir werden auf jeden Fall keines finden, das uns noch näher ist. Es lohnt sich also, so viel wie möglich über Proxima zu erfahren, denn je mehr wir wissen, desto besser können wir die Informationen einordnen. Und eine der wichtigen Fragen zu Proxima Centauri konnte nun endlich beantwortet werden!
Proxima Centauri ist nur ein ganz klein wenig näher an der Sonne als das Doppelsternsystem von Alpha Centauri. Deswegen, und auch weil sich sowohl Proxima als auch Alpha Centauri in die gleiche Richtung bewegen, vermutete man schon länger, dass es sich in Wahrheit um ein gemeinsames Dreifachsternsystem handelt. Aber eine Vermutung ist kein Wissen und die ähnlichen Entfernungen und Bewegungen könnten auch Zufall sein.
Astronomen aus Frankreich und Chile ist es nun aber gelangen, die Frage zu klären (“Proxima’s orbit around Alpha Centauri”. Eigentlich ist es ja nicht schwer: Man muss herausfinden, wie schnell sich Proxima Centauri und Alpha Centauri direkt auf uns zu bewegen. Das ist die sogenannte Radialgeschwindigkeit. Ist Proxima dabei wesentlich schneller als Alpha Centauri; übersteigt also die Radialgeschwindigkeit eine gewisse Grenzgeschwindigkeit, dann können beide Systeme nicht gravitativ aneinander gebunden sein. Nur wenn die Radialgeschwindigkeit von Proxima unter dem Grenzwert liegt ist klar, dass er Alpha Centauri nicht entkommen kann sondern sich um das Doppelsternsystem herum bewegt.
Nun ist Proxima aber zwar sehr nahe, aber sehr klein. Es handelt sich um einen roten Zwergstern und weil er so klein ist, leuchtet er auch sehr schwach. Das macht exakte Messungen der nötigen Eigenschaften schwierig. Um die Radialgeschwindigkeit zu messen, muss man das Lichtspektrum von Proxima beobachten. So wie sich die Frequenz einer Schallwelle verändert, je nachdem ob sich die Schallquelle auf uns zu oder von uns weg bewegt (den Effekt kennen alle von der Sirene eines vorbei fahrenden Einsatzfahrzeugs) ändert sich auch die Frequenz einer Lichtquelle die von einer bewegten Lichtquelle ausgesandt wird. Diesen Effekt können wir normalerweise recht gut messen; vorausgesetzt die Lichtquelle ist hell genug. Denn das Licht eines Sterns wird nicht nur durch seine Radialgeschwindigkeit verändert.
Das Licht ändert sich, je nachdem wie schnell sich der Stern auf uns zu (oder von uns weg) bewegt. Es bewegt sich aber nicht nur der Stern als ganzes: Auch Teile des Sterns bewegen sich auf uns bzw. von uns weg. An der Oberfläche eines Sterns steigt heißes Material aus seinem Inneren auf; kühlt dort ab und sinkt wieder nach unten. Ein Stern ist also mit jeder Menge sogenannter “Konvektionszellen” bedeckt; wie die blubbernden Blasen einer kochenden Flüssigkeit. Das Licht aus den Regionen in denen Material aufsteigt, sieht so aus wie Licht aus einer Quelle die sich auf uns zu bewegt. Sinkt das kühle Material wieder ab, entspricht das einer Lichtquelle, die sich von uns entfernt. Dieser Effekt verfälscht die Radialgeschwindigkeitsmessung und das muss man berücksichtigen. Das Licht wird zusätzlich noch durch die Gravitationskraft des Sterns verändert; diese gravitative Rotverschiebung folgt aus Albert Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie.
Man muss also die Eigenschaften – Größe, Masse, Temperatur, Schwerkraft an der Oberfläche, etc – der beteiligten Sterne sehr gut kennen um all diese störenden Effekte abschätzen zu können. Nur dann kann man die Radialgeschwindigkeit ausreichend genau messen. Bei Proxima Centauri war das lange Zeit nicht möglich. Bis jetzt!
Und jetzt wissen wir, das sich Alpha und Proxima Centauri mit einer Geschwindigkeit von 293 Metern pro Sekunde voneinander entfernen. Würde die Geschwindigkeit 545 Meter pro Sekunde überschreiten, dann könnte Proxima nicht an Alpha Centauri gebunden sein. Da die Geschwindigkeit aber deutlich darunter liegt, wird sich Proxima nicht ewig von Alpha entfernen, sondern einer Umlaufbahn um das Alpha-Centauri-System herum folgen. Einer Umlaufbahn, die ziemlich lang ist: Für eine Runde um das Doppelsternsystem von Alpha Centauri braucht Proxima knapp 600.000 Jahre. Wenn Proxima Alpha Centauri am nächsten kommt, dann ist der Abstand immer noch 5300 Mal größer als die Distanz zwischen Sonne und Erde! Und am fernsten Punkt seiner Bahn ist Proxima 12.900 Mal weiter von Alpha entfernt als die Erde von der Sonne.
Die Bindung zwischen Proxima und Alpha ist also nicht sehr eng. Aber es IST eine gravitative Bindung und die drei Sterne bilden ein gemeinsames System. Das ist gut zu wissen und es ist wichtig, das wir es wissen. Jetzt können wir die Entstehung des Dreifachsystems besser verstehen und damit auch die Entstehung des Planetensystems von Proxima Centauri. Und es gibt ein ungelöstes Problem weniger in der Astronomie!
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