La órbita de Proxima

Ya que venimos hablando de las estrellas más lejanas visible a simple vista y visible con telescopios, ocupémonos de la más cercana, que está mucho mejor definida. Hace más de 100 años el astrónomo escocés Robert Innes, del Observatorio de Johannesburg, descubrió una estrella insignificante que tenía el mismo movimiento propio (vale decir, el lento movimiento en el cielo con respecto a las estrellas "fijas") que Alpha Centauri, la estrella más cercana al sistema solar y tercera estrella más brillante del cielo. Propuso que se trataba de una estrella del mismo sistema, la tercera, ya que la que llamamos alpha son dos estrellas muy similares, en órbita una alrededor de la otra, fácilmente distinguibles a través del telescopio.

Como había otra estrellita junto a ella, Innes aprovechó para medir su paralaje: el cambio de perspectiva con el que vemos la estrella a medida que la Tierra se mueve alrededor del Sol. El resultado permite calcular la distancia, usando geometría elemental. Le llevó un año de observación paciente, y el resultado fue de 0.82" (segundos de arco, como distinguir un pelo a 20 metros). Como la paralaje de Alpha Cen era 0.759", la nueva estrella estaría un poco más cerca. Así que recomendó llamarla Proxima Centaurus; parece que Innes no dominaba los genitivos latinos. Hoy le decimos Proxima Centauri, y es efectivamente la estrella más cercana al sistema solar, y lo será por muchos años más. 

Curiosamente, como se ve en la foto de acá arriba, Proxima (marcada en naranja) está bastante lejos de Alpha Cen AB (marcada en amarillo) en el cielo, un poco más de 2 grados. Estos es muy distinto de lo que ocurre con las estrellas múltiples habituales, que generalmente vemos juntitas a través del telescopio con un campo de algunos minutos de arco de ancho. Alpha Cen A y B, por ejemplo, están a apenas 5 segundos de arco de separación. ¡Dos grados son cuatro lunas! A la distancia de 4 años luz a la que se encuentran de nosotros, la separación entre Proxima y Alpha sería: 2 × pi / 180 =  0.035 radianes, por 4 años luz, son 0.14 años luz, casi 9000 unidades astronómicas, o sea 200 veces la órbita de Plutón o 20 la de Sedna. Está tan lejos que, durante 100 años, persistió la duda de si Proxima estaba realmente en órbita de Alpha Centauri, o si estaba casualmente cerca pero sin formar parte del sistema.

La cuestión se zanjó satisfactoriamente recién hace muy poco. La principal incerteza estaba en la velocidad radial de las estrellas, es decir la velocidad con que se mueven hacia nosotros, que es mucho más difícil de medir que el movimiento hacia los lados. Usando el extraordinario espectroscopio HARPS, montado en el telescopio de 3.6 m del Observatorio Europeo Austral en La Silla, pudieron medir con enorme precisión esa velocidad, y calcular el movimiento de las tres estrellas en el espacio, en 3D. HARPS hace unos espectros de tanta resolución que no caben en una línea, y salen del instrumento cortados en renglones, así:

Muestro un pedacito, para que vean las marquitas oscuras (las líneas espectrales) que corresponden a la composición química de la estrella, y cuya comparación con las mismas, medidas en laboratorio, permiten medir la velocidad:

El resultado es que Proxima efectivamente está ligada (así se dice) a las otras dos estrellas, Alpha Centauri A y B. Para escapar de su gravedad tendría que tener una velocidad, con respecto a ellas, de 545 m/s. La velocidad relativa medida es de 273 m/s, así que no puede escapar, está en órbita. Los parámetros calculados para esta órbita la muestran así en el cielo:

¡Es una órbita enorme! Proxima da una vuelta cada 550 mil años (las marquitas en la foto son en miles de años). Es bastante excéntrica, como se ve, y el semieje mayor es de 8700 unidades astronómicas (casi lo mismo que calculamos a ojímtero más arriba). La incerteza de la medición hace que la probabilidad de que no esté en órbita sea menor que una parte en 100 millones.

Proxima es una estrella diminuta. Tiene el 12% de la masa del Sol, y el 15% de su tamaño. Es apenas un poco más grande que Júpiter (pero con 100 veces su masa):

Su luminosidad es apenas el 0.1% de la solar, y eso es casi todo en infrarrojo (en visible, es apenas 0.005% de la solar). Aún así, tiene al menos un par de planetas (descubiertos con HARPS), uno de ellos en la "zona de habitabilidad", ¡y es la estrella más cercana! ¿Lograremos visitarla, alguna vez?

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Las imágenes son de las notas de prensa de ESO. Salvo la comparación de Proxima y Júpiter, que la saqué de X. El observatorio que se ve en la foto es el del telescopio de 3.6 m de La Silla.

El paper es Kervella et al., Proxima’s orbit around α Centauri, arXiv:1611.03495v3.

El paper de la medición de la distancia original, donde se propone el nombre, es RTA Innes, Parallax of the faint proper motion star near Alpha of Centaurus, Circular of the Union Observatory Johannesburg, vol. 40, pp.331-336 (1917).

Proxima se escribe sin acento porque es en latín.