Alpha Centauri (α Cen) est un système d’étoiles triples situé dans la constellation du Centaure. C’est le système stellaire le plus proche du Soleil et le troisième point de lumière le plus brillant du ciel en dehors du système solaire, après Sirius et Canopus. Il surpasse les luminaires du nord Arcturus, Vega et Capella. Avec une magnitude apparente combinée de -0,27, Alpha Centauri est également le point de lumière le plus brillant du Centaure, surpassant visiblement son voisin Hadar (Beta Centauri) et la géante orange Menkent (Theta Centauri).

Le système stellaire Alpha Centauri se compose de trois composantes: Rigil Kentaurus (Alpha Centauri A), Toliman (Alpha Centauri B) et Proxima Centauri (Alpha Centauri C). Proxima Centauri,la composante la plus faible, est l’étoile individuelle la plus proche du Soleil, située à seulement 4 244 années-lumière de la Terre. Les plus brillants Rigil Kentaurus et Toliman se trouvent à une distance de 4,37 années-lumière. Ils forment le système binaire Alpha Centauri AB, qui apparaît comme une seule étoile à l’œil nu.

Proxima Centauri héberge le système planétaire le plus proche de la Terre. Il a été confirmé que deux exoplanètes sont en orbite autour de l’étoile. Proxima Centauri b, une planète de la taille de la Terre découverte en 2016, orbite dans la zone habitable de l’étoile. Une autre planète, désignée Proxima Centauri c, a été confirmée en 2020.

Système stellaire

Le système Alpha Centauri se compose d’Alpha Centauri A,une étoile jaune de la séquence principale de type spectral G2V, Alpha Centauri B,une étoile orange de la séquence principale avec la classification stellaire K1V, et Alpha Centauri C, une naine rouge pâle du type spectral M5.5Ve.

Cette vue à grand champ du ciel autour de l’étoile brillante Alpha Centauri a été créée à partir d’images photographiques faisant partie du Digitized Sky Survey 2. L’étoile apparaît si grande juste à cause de la diffusion de la lumière par l’optique du télescope ainsi que dans l’émulsion photographique. Image : ESO/DSS 2

Les composantes Alpha Centauri A et B,officiellement nommées Rigil Kentaurus et Toliman,forment le système d’étoiles binaires Alpha Centauri AB. Les deux étoiles apparaissent comme une seule étoile à l’œil nu, mais peuvent facilement être résolues dans des instruments plus petits. Leur masse totale est d’environ 2 masses solaires. Avec une magnitude absolue de +4,38, Alpha Centauri A est plus lumineux qu’Alpha Centauri B (+5,71).

Ce télescope spatial Hubble de la NASA / ESA nous a donné cette vue imprenable sur les brillants Alpha Centauri A (à gauche) et Alpha Centauri B (à droite), brillant comme d’énormes phares cosmiques dans l’obscurité. L’image a été capturée par la Wide-Field and Planetary Camera 2 (WFPC2). WFPC2 a été l’instrument le plus utilisé par Hubble pendant les 13 premières années de la vie du télescope spatial, remplacé en 2009 par la caméra à grand champ 3 (WFC3) lors de la mission d’entretien 4. Ce portrait d’Alpha Centauri a été réalisé par des observations réalisées à des longueurs d’onde optiques et proche infrarouge. Image : ESA/NASA (CC BY 2.0)

Les deux étoiles semblables au Soleil sont enfermées sur une orbite de 79,91 ans avec une excentricité de 0,5179. Leur orbite les emmène à moins de 11,2 unités astronomiques les unes des autres et aussi loin que 35,6 unités astronomiques. Leur approche la plus récente (périastron) a eu lieu en août 1955 et la prochaine aura lieu en 2075. En 2019, la séparation angulaire entre les deux étoiles était de 4,92 secondes d’arc et elle est passée à 5,49 secondes d’arc en 2020. La séparation apparente observée entre les étoiles a été comprise entre 1,7 seconde d’arc et 22 secondes d’arc. La séparation maximale (apastron) a été observée en 1976. Le prochain apastron aura lieu en janvier 2056.

Trajectoire d’Alpha Centauri B par rapport à A (fixé à l’origine des coordonnées) vu de la Terre (ellipse inclinée) et face à face (ellipse horizontale). Les paramètres de l’orbite sont tirés de Pourbaix et al. (2002). Le graphique a été créé avec gnuplot sur la base des données générées par la résolution de l’équation de Kepler.

Note 1: Les horodatages se réfèrent au mouvement vu de la Terre, c’est-à-dire retardé par rapport au mouvement réel par le voyage de la lumière d’environ 4,4 ans. Le nord est en baisse, comme d’habitude dans de nombreuses cartes astronomiques. Note 2: Pour simplifier, les points se réfèrent à des pas de 1/80 d’une orbite plutôt qu’à des pas exacts de 1 an (ce qui serait 1/79,91 d’une orbite). Note 3 : Le nœud ascendant est le point où B (par rapport à A) pénètre dans le plan céleste et devient plus éloigné de la Terre que A. Image : Wikimedia Commons/SiriusB (CC BY-SA 3.0)

Étant donné que l’œil ne peut résoudre que les étoiles espacées de 60 secondes d’arc ou plus, la binaire AB apparaît toujours comme une seule étoile. La plupart du temps, il peut être résolu dans des jumelles et de petits télescopes.

Proxima Centauri orbite autour de la paire principale avec une période d’environ 547 000 ans (543 000 – 553 600 ans) et une excentricité de 0,50. En orbite, il se trouve à moins de 4 300 unités astronomiques (3 400 à 5 400 UA) de la paire principale et atteint 13 000 unités astronomiques (12 900 à 13 300 UA). Actuellement, la distance physique entre la paire principale et Proxima est d’environ 0,21 année-lumière, soit 13 000 unités astronomiques. C’est environ 5% de la distance entre le Soleil et Alpha Centauri AB.

Orbital plot of Proxima Centauri showing its position with respect to Alpha Centauri over the coming millenia (graduations are in thousands of years). The large number of background stars is due to the fact that Proxima Cen is located very close to the plane of the Milky Way. Image: P. Kervella (CNRS/U. of Chile/Observatoire de Paris/LESIA), ESO/Digitized Sky Survey 2, D. De Martin/M. Zamani (CC BY 4.0)

With an apparent magnitude of 11.13, Proxima is invisible to the unaided eye and does not appear in the immediate vicinity of Alpha Centauri AB. It lies 2.18 degrees southwest of the bright AB binary.

On pense que le système stellaire Alpha Centauri a le même âge ou est légèrement plus âgé que le Soleil (4,6 milliards d’années). Les estimations basées sur des modèles stellaires standard ont donné un âge de 5,4 milliards d’années pour Alpha Centauri AB, tandis que celles basées sur des observations astérosismiques et des paramètres stellaires ont donné des valeurs de 4,85 ± 0,5, 5,0 ± 0,5, 5,2 ± 1,9, 6,4 et 6,52 ± 0,3 milliard d’années. Les méthodes gyrochronologiques ont donné un âge estimé à 5,0 ± 0,3 milliard d’années, et les méthodes basées sur l’activité chromosphérique des étoiles ont donné une valeur de 4,4 ± 2,1 milliards d’années.

Alpha Centauri A

Rigil Kentaurus,le composant principal du système, est légèrement plus grand et plus massif que le Soleil. Comme le Soleil, c’est une étoile de la séquence principale de type spectral G2V et elle présente une variabilité coronale due aux taches stellaires couplées à l’effet de rotation.

L’étoile a une masse 1,1 fois celle du Soleil et un rayon de 1,2234 fois solaire. Avec une température effective de 5 790 K, il est 1,519 fois plus lumineux que le Soleil.

Rigil Kentaurus a une magnitude apparente de +0,01. Individuellement, c’est la quatrième étoile la plus brillante du ciel, surpassant légèrement Véga (mag. +0,026), mais plus faible que Sirius (-1,46), Canopus (-0,74) et Arcturus (mag. -0,05). Divers catalogues donnent des valeurs légèrement différentes pour l’étoile. Le Bright Star Catalogue et les catalogues Hipparchos et Tychos (1997) indiquent une magnitude visuelle de -0,01, tandis que le catalogue Tycho-2 donne une magnitude de +0,137 et que le Hipparchos de 2007 (la nouvelle réduction) indique une valeur de +0,1373.

Alpha Centauri B

Toliman est plus petit et moins massif que Rigil Kentaurus. Avec la classification stellaire de K1V, il apparaît de couleur plus orange. L’étoile a une masse de 0,907 masse solaire et un rayon de 0,8632 rayon solaire. Avec une température de surface de 5 260 K, il n’a que 50% de la luminosité du Soleil. Il a environ 5,3 milliards d’années, un peu plus vieux que le Soleil.

Même s’il n’est pas aussi lumineux que Rigil Kentaurus, Toliman a une plus grande production d’énergie dans la bande des rayons X et domine l’émission de rayons X du système. Une éruption a été découverte sur l’étoile en 2005.

Toliman a une magnitude apparente de +1,33. En tant qu’étoile unique, ce serait la troisième étoile la plus brillante du Centaure,plus faible que Rigil Kentaurus et Hadar (mag. +0,61), mais surpassant Menkent (mag. +2,06). En soi, elle resterait l’une des étoiles les plus brillantes (première magnitude) du ciel, légèrement plus sombre que Deneb (mag. +1,25) dans Cygnus et Mimosa (mag. +1,25) dans Crux,mais plus brillante que Regulus (mag. +1,36) en Lion, Adhara (mag. +1,50) en Canis Majoret Castor (mag. +1,58) en Gémeaux.

Alpha Centauri C

Proxima Centauri est la plus petite des trois étoiles du système Alpha Centauri. C’est une naine rouge de type spectral M5.5Ve. Il a une masse de seulement 0,1221 masse solaire et un rayon de 0,1542 rayon solaire. Avec une température effective de 3 042 K, il brille avec seulement 0,0017 luminosité solaire. Il est plus de 20 000 fois plus faible que le Soleil, avec une magnitude absolue de +15,60.

Ce diagramme illustre, de gauche à droite, la taille relative du Soleil, α Centauri A, α Centauri B et Proxima Centauri. Image : Wikimedia Commons/RJHall (CC BY-SA 3.0)

Avec une magnitude visuelle de 11,13, Proxima est très faible. Même à partir du système Alpha Centauri AB, elle n’apparaîtrait que comme une étoile de cinquième magnitude.

L’étoile est classée comme une variable UV Ceti, une étoile évasée qui montre des augmentations soudaines de luminosité qui ne durent que quelques minutes. Les augmentations de la luminosité de Proxima,jusqu’à une magnitude de 10,43, sont causées par l’activité magnétique. La naine rouge voisine Wolf 359 appartient également à ce groupe de variables. Le prototype UV Ceti, également catalogué sous le nom de Luyten 726-8B, est une naine rouge à seulement 8,73 années-lumière. C’est l’exemple le plus dramatique de ce type d’étoile. Sa luminosité a été observée pour s’éclaircir de 75 fois en seulement 20 secondes. Les plus grandes éruptions observées de Proxima se sont produites le 13 août 2015, lorsque la luminosité de l’étoile a augmenté de 8,3 fois dans la bande B.

Distance

La distance d’Alpha Centauri AB est maintenant de 4,37 années-lumière, soit environ 41,34 billions de kilomètres, avec une parallaxe de 754,81 ± 4,11 milliarcsecondes. Proxima Centauri est légèrement plus proche, à 4,244 années-lumière.

Les estimations de distance pour Alpha Centauri AB ont quelque peu varié au cours des deux derniers siècles. En 1839, l’astronome écossais Thomas Henderson calcula une distance de 2,57 ± 0,53 année-lumière à partir d’une parallaxe de 1160 ± 110 milliarcsecondes (mas). En 1842, il corrige l’estimation à 3,34 ± 0,5 année-lumière sur la base d’une parallaxe de 912,8 ± 64 mas.

En 1851, l’astronome sud-africain Thomas Maclear a donné des nombres similaires – une distance de 3,55 années-lumière avec une parallaxe de 918,7 ± 34 mas. En 1868, l’astronome allemand Karl Wilhelm Moesta a calculé une distance de 3,71 années-lumière à partir d’une parallaxe de 880 ± 68 mas. L’estimation précoce la plus précise est venue de l’astronome écossais David Gill et de son collègue américain William Lewis Elkin, qui ont trouvé une distance de 4,35 années-lumière et une parallaxe de 750 ± 10 mas en 1885. Une décennie plus tard, l’astronome amateur sud-africain d’origine écossaise Alexander W. Roberts a calculé une distance de 4,29 années-lumière à partir d’une parallaxe de 710 ± 50 mas.

Plus récemment, Woolley et al. ont dérivé une distance de 4,39 années-lumière d’une parallaxe de 743 ± 7 mas en 1970 et van Altena et al. ont trouvé une distance de 4,349 années-lumière avec une parallaxe de 749,9 ± 5,4 mas. Perryman et al. ont donné des valeurs de 4,395 années-lumière et 742,12 ± 1,40 mas en 1997 et, en 1999, l’astronome suédois Staffan Söderhjelm a calculé une distance de 4,366 années-lumière avec une parallaxe de 747,1 ± 1,2 mas.

En 2007, Floor van Leeuwen a trouvé une distance de 4,321 années-lumière avec une parallaxe de 754,81 ± 4,11 mas pour Alpha Centauri A et 4,09 années-lumière avec une parallaxe de 796,92 ± 25,90 mas pour Alpha Centauri B.

Planètes

Il y a deux planètes confirmées dans le système Alpha Centauri, toutes deux en orbite autour de Proxima Centauri. Désignées Proxima Centauri b (ou Alpha Centauri Cb) et Proxima Centauri c (Alpha Centauri Cc), ce sont les exoplanètes connues les plus proches du Soleil. Proxima b est une planète terrestre, tandis que Proxima c est considérée comme une super-Terre ou mini-Neptune.

La découverte de Proxima b a été annoncée en août 2016. La planète a été détectée par une équipe de l’Observatoire européen austral (ESO) en utilisant la méthode de la vitesse radiale. La planète a une masse d’au moins 1,17 masse terrestre et un rayon d’environ 1,07 rayon terrestre. Elle orbite autour de l’étoile hôte à une distance de 0,049 unité astronomique et prend 11,186 jours pour compléter une orbite. Avec une température d’équilibre de -39°C (234 K), elle est un peu plus froide que la Terre (-18°C/255 K).

La distance place Proxima b dans la zone habitable de Proxima Centauri,où de l’eau liquide peut exister à la surface, mais la proximité de la planète avec l’étoile hôte la rend sujette à des éruptions et à des vents stellaires plus de 2 000 fois plus forts que ceux vécus par la Terre, ce qui éroderait probablement toute atmosphère sur la planète.

La découverte de Proxima Centauri c a été confirmée en 2020. La planète a une masse d’environ 7 masses terrestres et orbite autour de Proxima à une distance d’environ 1,49 unité astronomique. Il faut 1 928 jours (5,28 ans) pour effectuer une orbite autour de l’étoile. La planète pourrait avoir un grand système d’anneaux autour d’elle, détecté en juin 2020.

En plus des planètes en orbite autour de Proxima,deux planètes ont été signalées autour de Toliman,Alpha Centauri B. En 2012, la découverte d’Alpha Centauri Bb a été annoncée, mais l’existence de la planète a été contestée en 2015, lorsqu’une analyse plus récente a montré qu’elle n’existait probablement pas.

En 2013, une autre exoplanète candidate a été détectée autour d’Alpha Centauri B. Un événement de transit possible a été observé qui pourrait correspondre à une planète d’un rayon d’environ 0,92 rayon terrestre en orbite autour de l’étoile avec une période de 20,4 jours ou moins. S’il existe, Alpha Centauri Bc est trop proche de son étoile hôte pour abriter la vie.

Il peut y avoir d’autres planètes en orbite autour de Rigil Kentaurus et Toliman,soit les étoiles individuelles, soit la binaire Alpha Centauri AB, mais aucune n’a encore été confirmée. Même si le système est une cible fréquente pour les observations et la chasse aux planètes, aucune des études n’a trouvé de preuves de l’existence de géantes gazeuses ou de naines brunes dans le système. La zone habitable autour d’Alpha Centauri A se situe entre 1 et 2 unités astronomiques de l’étoile et, pour être dans la zone habitable d’Alpha Centauri B, une planète devrait avoir un rayon orbital compris entre 0,7 et 1,2 unité astronomique.

Les estimations actuelles donnent une probabilité de trouver une planète tellurique dans le système stellaire d’environ 75%. Une étude publiée en 2009 a révélé que la croissance planétésimale n’était que marginalement possible dans la partie la plus interne de la zone habitable de Toliman,à environ 0,5 unité astronomique de l’étoile, car au-delà de ce point, l’attraction gravitationnelle de l’étoile compagne rendrait l’accrétion planétésimale impossible. Cependant, la binarité elle-même n’est pas un obstacle à la formation des planètes. Plus de 12% de toutes les exoplanètes découvertes ont été trouvées dans des systèmes stellaires binaires ou multiples.

En 2008, une étude théorique a simulé la formation de systèmes planétaires autour de Toliman et toutes les simulations ont conduit à la formation de plusieurs planètes, dont au moins une d’une masse de 1 à 2 masses terrestres orbitant à une distance de 0,5 à 1,5 unité astronomique. L’étude a suggéré qu’une planète de 1,8 masse terrestre pourrait être détectée de manière fiable dans la zone habitable de l’étoile grâce à une analyse de la vitesse radiale.

Les mesures de vitesse radiale avec le High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher (HARPS) n’ont détecté aucune planète dans la zone habitable d’Alpha Centauri B,même si le spectrographe HARPS a la sensibilité et la précision nécessaires pour détecter une planète de 4 masses terrestres.

Une étude publiée en 2014 a révélé de légers excès d’émissions à 24 μm (dans la bande infrarouge moyen/lointain) pour Alpha Centauri A et B. Cela peut indiquer la présence de disques circumstellaires minces ou de poussières interplanétaires denses. Les disques de débris en orbite autour des étoiles de la séquence principale peuvent indiquer la présence de corps plus grands.

Une étude de 2018 basée sur des observations avec l’observatoire de rayons X Chandra de la NASA a conclu que les planètes en orbite autour d’Alpha Centauri A et B ne sont probablement pas inondées de rayons X au point où la vie sur les planètes serait affectée. En fait, toutes les planètes en orbite autour d’Alpha Centauri A auraient de meilleures perspectives de vie que les planètes en orbite autour du Soleil. Ces perspectives seraient légèrement pires autour d’Alpha Centauri B qu’autour du Soleil, mais pas assez mauvaises pour constituer une menace pour la vie sur toutes les planètes en orbite autour de l’étoile. Les observations de Chandra ont capturé l’activité des rayons X dans le système sur plus d’une décennie, y compris la période au cours de l’approche la plus proche.

Faits

Rigil Kentaurus,Alpha Centauri A, est l’une des 58 étoiles brillantes sélectionnées pour une utilisation dans la navigation. C’est l’une des trois étoiles de navigation de la constellation du Centaure,avec Hadar (Beta Centauri) et Menkent (Theta Centauri). Les trois étoiles font partie des 18 étoiles de navigation du sud avec une déclinaison comprise entre 30° S et 90° S. Le groupe comprend également Kaus Australis en Sagittaire, Shaula en Scorpion, Fomalhaut en Piscis Austrinus, Alnair en Grus, Peacock en Pavo, Acrux et Gacrux en Crux, Canopus, Miaplacidus et Avior en Carina, Atria en Triangulum Australe, Ankaa à Phoenix, Suhail à Vela,et Achernar et Acamar à Eridanus. En raison de leur emplacement dans le ciel extrême sud, la plupart de ces étoiles sont invisibles pour les observateurs des latitudes moyennes et septentrionales.

Alpha Centauri a été mentionné dans l’Almageste de l’astronome grec Ptolémée,un catalogue d’étoiles du 2ème siècle qui comprenait également la liste des 48 constellations grecques. Ptolémée vivait à Alexandrie, en Égypte (31° N), où l’étoile était visible à son époque. Cependant, en raison de la précession axiale de la Terre, Alpha Centauri apparaît maintenant plus au sud, à la déclinaison -60° 51', et il ne peut pas être vu depuis des endroits au nord de la latitude 29° N.

Alpha et Beta Centauri de Paranal, image: John Colosimo/ESO (CC BY 4.0)

Les sommités méridionales Alpha Centauri, Canopus et Achernar étaient largement inconnues des observateurs européens jusqu’à ce que le géographe, mathématicien et explorateur anglais Robert Hues publie son ouvrage Tractatus de globis et eorum usu (Traité sur les globes et leur utilisation)en 1594. Hues a fait des observations de la Croix du Sud et d’autres étoiles australes brillantes de l’Atlantique Sud, lors d’un voyage avec l’explorateur anglais Thomas Cavendish, et a publié ses découvertes dans Tractatus de globis. Il décrit les positions de Canopus, Achernar et Alpha Centauri comme « dans la sterne d’Argo »(Canopus),« à la fin d’Eridanus »(Achernar),et « dans le pied droit du Centaure » (Alpha Centauri).

Alpha Centauri a été l’un des premiers systèmes d’étoiles binaires à être découvert. Le père Jean Richaud, prêtre jésuite, résolut les deux composantes de Pondichéry, en Inde, en décembre 1689 en observant une comète. Il a noté: « À plusieurs reprises, en regardant la comète à travers le télescope de 12 pieds, j’ai remarqué aux pieds du Centaure une étoile plus orientale et plus brillante, qui était une étoile double, semblable à celle des pieds de la croisade; la différence étant que dans la croisade, en regardant à travers le télescope, une étoile semblait particulièrement éloignée de l’autre, alors qu’aux pieds du Centaure, les deux étoiles semblaient pratiquement se toucher, même si l’on pouvait les distinguer facilement.

Le mouvement propre élevé de la paire principale a été signalé pour la première fois par l’astronome britannique Manuel John Johnson, qui a observé le système depuis l’île de Sainte-Hélène dans l’océan Atlantique Sud. Johnson rapporta ses découvertes à l’astronome écossais Thomas Henderson à l’Observatoire royal du cap de Bonne-Espérance en Afrique du Sud. Henderson fit d’autres observations d’Alpha Centauri AB entre avril 1832 et mai 1833 et détermina la parallaxe du système, concluant que les étoiles étaient relativement proches. Il a utilisé Français observations de l’astronome Nicolas Louis de Lacaille faites en 1751 et 1752 et a comparé les différences entre les positions mesurées du système stellaire dans les années 1750 et 1830. Même si la différence était considérable, Henderson a retenu les résultats de ses observations en pensant que les valeurs étaient trop élevées pour être exactes. Il ne publie ses découvertes qu’en 1839, après que l’astronome et physicien allemand Friedrich Wilhelm Bessel a annoncé une parallaxe de 0,314 seconde d’arc pour 61 Cygni, une autre étoile proche (11,4 ly), en 1838. Même si Henderson a mesuré la parallaxe d’Alpha Centauri AB avant Bessel, son travail n’était pas largement connu à l’époque et c’est 61 Cygni qui est généralement cité comme la première étoile à avoir sa parallaxe mesurée, ainsi que la première étoile à avoir sa distance estimée.

En raison de leur proximité, les trois étoiles du système Alpha Centauri ont un mouvement propre élevé (mouvement apparent à travers le ciel d’arrière-plan). Le centre de masse d’Alpha Centauri AB se déplace d’environ 3620 milliarcsecondes par an vers l’ouest et de 694 milliarcsecondes par an vers le nord. Il se déplace d’environ 6,1 minutes d’arc chaque siècle et de 1,02 degré chaque millénaire. Le système a une vitesse radiale moyenne d’environ 22,4 km/s dans la direction du Soleil.

Même s’il s’agit du système stellaire le plus proche du Soleil, Alpha Centauri n’a pas le mouvement propre le plus élevé mesuré de toutes les étoiles. Les trois étoiles ayant le plus grand mouvement propre sont l’étoile de Barnard, la deuxième étoile (système) la plus proche de la Terre à 5,958 années-lumière, l’étoile de Kapteyn, l’étoile du halo galactique connue la plus proche à 12,76 années-lumière, et Groombridge 1830 (étoile d’Argelander), une autre étoile du halo, située à une distance de 29,93 années-lumière. 61 Cygni, Keid (Omicron² Eridani) et Epsilon Indi sont parmi d’autres étoiles qui ont un mouvement propre plus élevé qu’Alpha Centauri.

Ce diagramme illustre les emplacements des systèmes stellaires les plus proches du Soleil. L’année où la distance à chaque système a été déterminée est indiquée après le nom du système. Image: NASA / Penn State University

Le mouvement propre élevé d’Alpha Centauri l’amènera progressivement à la position de Hadar,et vers l’an 6200 de notre ère, les deux étoiles formeront une conjonction et brilleront comme un double visuel. Même si elle se trouve à une distance beaucoup plus grande (390 années-lumière), Hadar (Beta Centauri) est une étoile de première magnitude, la 11ème étoile la plus brillante du ciel, et la conjonction des deux étoiles exceptionnellement brillantes sera un événement très rare. Alpha Centauri se déplacera ensuite au nord de la Croix du Sud et de la constellation Vela vers l’équateur céleste et à travers Hydra,où il se trouvera vers l’an 26 700 de notre ère. En l’an 27 000 de notre ère, l’étoile fera son approche la plus proche du Soleil, à moins de 2,9 années-lumière. Au périhélie, il brillera à une magnitude de -0,86, ce qui est un peu plus brillant que Canopus ne l’est aujourd’hui (-0,74). Cependant, elle ne surpassera pas Sirius,qui continuera à s’éclaircir et restera l’étoile la plus brillante du ciel terrestre pendant les 210 000 prochaines années.

Proxima Centauri a été découverte en 1915 par l’astronome écossais Robert T. A. Innes de l’Observatoire de l’Union en Afrique du Sud. Innes a utilisé un réfracteur de 9 pouces et une caméra astrographique de 10 pouces et a trouvé une étoile qui avait le même mouvement propre élevé qu’Alpha Centauri AB. Il croyait que l’étoile était plus proche du Soleil qu’Alpha Centauri, qui était déjà considéré comme le système stellaire le plus proche, et lui a donné le nom de Proxima. Cependant, il ne pouvait pas mesurer la distance de l’étoile avec précision avec son équipement. La distance de Proxima a été définitivement mesurée par l’astronome américain Harold Lee Alden depuis la station d’observation de Yale à Johannesburg. Les travaux d’Alden ont confirmé que Proxima était en effet l’étoile la plus proche du Soleil.

Les éléments orbitaux d’Alpha Centauri AB ont été calculés pour la première fois avec une certaine précision en 1926 par l’astronome sud-africain William Stephen Finsen, qui a fait ses observations depuis l’Observatoire de l’Union en Afrique du Sud, où Robert Innes avait découvert Proxima Centauri plus d’une décennie plus tôt. Finsen a donné une période orbitale de 80,089 ans avec un axe majeur de 35,33 secondes d’arc. La période orbitale actuellement acceptée de 79,91 ans est attribuée à l’astronome belge Dimitri Pourbaix et à son équipe, qui ont tiré la valeur de leurs observations à l’Université libre de Bruxelles en Belgique en 2002.

Alpha Centauri se trouve dans le complexe G-Cloud, un nuage interstellaire voisin du nuage interstellaire local. On pense que le Soleil se trouve soit dans le nuage interstellaire local, soit dans la zone située entre les deux nuages, mais il se déplace vers le nuage G. Le G-Cloud contient également Altaïr,l’étoile la plus brillante de la constellation de l’Aquila et la 12e étoile la plus brillante du ciel, située à une distance de 16,73 années-lumière du Soleil.

L’étoile ou le système stellaire le plus proche d’Alpha Centauri n’est pas le Soleil, mais Luhman 16, un système binaire composé de deux naines brunes. Luhman 16 est situé à seulement 3.577 années-lumière d’Alpha Centauri AB, 3.520 années-lumière de Proxima Centauriet 6.516 années-lumière du Soleil. Le système n’apparaît pas très proche d’Alpha Centauri dans le ciel car il se trouve dans la constellation de la Véla,au sud de Mu Velorum et au nord de la nébuleuse de la Carène en Carène. C’est le troisième système stellaire le plus proche du Soleil, après Alpha Centauri et l’étoile de Barnard, et ses deux composantes sont les naines brunes connues les plus proches.

Un observateur sur une planète hypothétique du système Alpha Centauri verrait à peu près le même ciel que les observateurs sur Terre. Cependant, ils verraient Centaurus sans son étoile la plus brillante. Alpha Centauri AB apparaîtrait comme un double visuel proche qui pourrait être résolu sans jumelles la plupart du temps. Les deux étoiles auraient des magnitudes apparentes de -6,5 (Rigil Kentaurus) et -5,2 (Toliman). Le Soleil apparaîtrait comme une étoile de première magnitude dans la constellation de Cassiopée. À une magnitude de +0,47, il serait aussi brillant d’Alpha Centauri qu’Achernar l’est de la Terre. Elle apparaîtrait dans la même ligne de mire que la nébuleusedu Cœur, à l’est de Segin (Epsilon Cassiopeiae), l’étoile la plus à gauche du W de Cassiopée, et elle donnerait au W de Cassiopée une forme /W.

Le ciel d’Alpha Centauri, image: Wikimedia Commons/Skatebiker (CC BY-SA 3.0)

En tant que système stellaire le plus proche du Soleil, Alpha Centauri est une cible pour plusieurs missions d’exploration interstellaire qui en sont encore au stade de concept et le resteront probablement dans un avenir prévisible car la technologie qui réduirait le temps de voyage vers le système stellaire n’existe pas encore. Le vaisseau spatial existant prendrait plusieurs millénaires pour y arriver. En 2017, la NASA a lancé un projet visant à lancer une sonde interstellaire d’ici 2069 – à l’occasion du 100e anniversaire de l’alunissage – pour rechercher des biosignatures sur les planètes du système. Même si le concept de mission en est au stade préliminaire, l’utilisation de voiles solaires propulsées par des lasers à haute énergie pour réduire le temps de déplacement a été suggérée.

Les voiles solaires sont également la méthode de choix pour le projet Breakthrough Starshot, bien financé, annoncé le 12 avril 2016. Le projet a été développé par le physicien et entrepreneur Yuri Milner, le physicien Stephen Hawking et l’entrepreneur Internet Mark Zuckerberg, dans le but de développer une flotte de vaisseaux spatiaux à voile solaire qui pourraient être envoyés au système Alpha Centauri. Une mission de survol de Proxima Centauri b a été proposée après la confirmation de l’existence de la planète en août 2016. En janvier 2017, Breakthrough Initiatives a également commencé à collaborer avec l’Observatoire européen austral pour rechercher des planètes dans les zones habitables du système Alpha Centauri. Le concept Breakthrough Starshot impliquerait le lancement d’un vaisseau-mère avec environ un millier de petits engins spatiaux de taille centimétrique sur une orbite terrestre à haute altitude, puis l’utilisation de lasers terrestres (ou spatiaux) pour focalisation d’un faisceau lumineux sur les voiles des engins afin de les accélérer. Le voyage prendrait 20 à 30 ans et un message de retour sur Terre ne prendrait qu’environ quatre ans. Le premier engin pourrait être lancé d’ici 2036.

Alpha Centauri a joué un rôle de premier plan dans de nombreuses cultures de l’hémisphère sud. Les Bushmen en Afrique du Sud ont appelé Alpha et Beta Centauri Two Men That Once Were Lions. En Australie, le peuple Boorong du nord-ouest du Victoria a appelé les étoiles Bermbermgle,d’après deux frères connus pour leur courage. Dans la tradition locale, les frères ont aidé à se passer de Tchingal,l’émeu, représenté par la nébuleusesombre du Sac de Charbon à proximité. Le peuple Wotjobaluk de Victoria avait une légende similaire et appelait les frères Bram-bram-bult.

Alpha and Beta Centauri, the Coalsack Nebula and the Southern Cross, image: ESA/A. Fujii (CC BY 4.0)

Like many other bright and nearby stars, Alpha Centauri has been used in countless works of fiction, including literature, film and television, comic books, and video games. Notable uses in literature include a poem by Jan Neruda in the collection “Cosmic Songs” (1878), the short story “Proxima Centauri” (1935) by Murray Leinster, Isaac Asimov’s short story “Homo Sol” (1940), Larry Niven’s “Like Banquo’s Ghost” (1968), Frederick Pohl’s “The Gold at the Starbow’s End” (1972), and “Far Centaurus” (1944) by A. E. van Vogt, the novels Revolt on Alpha C (1955) by Robert Silverberg, Stanislaw Lem’s The Magellanic Cloud (1955), Gordon R. Dickson’s Childe Cycle (1959) series, Edmund Cooper’s Seed of Light (1959), Leigh Brackett’s Alpha Centauri or Die! (1963), Philip K. Dick’s Clans of the Alphane Moon (1964), Larry Niven’s The Man-Kzin Wars (1966), M. John Harrison’s The Centauri Device (1975), James P. Hogan’s Voyage from Yesteryear (1982), William Gibson’s Neuromancer (1984), Isaac Asimov’s Foundation and Earth (1986), Arthur C. Clarke’s The Songs of Distant Earth (1986), Poul Anderson’s Harvest of Stars (1994), S. M. Stirling’s Drakon (1996), John Barnes and Buzz Aldrin’s Encounter with Tiber (1996), Mary Doria Russell’s The Sparrow (1996), Robert J. Sawyer’s Factoring Humanity (1998), Michael Ely’s Centauri Dawn (2000), Paul Levinson’s Borrowed Tides (2001), Liu Cixin’s Three Body (2008), Alastair Mayer’s Alpha Centauri trilogy (2016-17), and Kevin Emerson’s The Oceans Between Stars (2018).

Memorable uses and mentions in television include the series Lost in Space (1965-68), the episodes “Tomorrow is Yesterday” and “Metamorphosis” (1967) of Star Trek: The Original Series, the episode “Past Tense, Part 1” of Star Trek: Deep Space Nine, the serials “The Curse of Peladon” (1972) and “The Monster of Peladon” (1974) of Doctor Who, the episode “The Golden Man” (1981) of Buck Rogers in the 25th Century, and the episode “No Surrender, No Retreat” of Babylon 5.  In film, the star system was used in Event Horizon (1997), Lost in Space (1998), Impostor (2002), Hitchhiker’s Guide to the Galaxy (2005), Avatar (2009), and Princess of Mars (2012).

Name

All three components of the Alpha Centauri system have formal names. The primary component, Alpha Centauri A, is called Rigil Kentaurus, Alpha Centauri B is also known as Toliman, and Alpha Centauri C has the formal name Proxima Centauri.

The name Rigil Kentaurus (pronunciation: /ˈraɪdʒəl kɛnˈtɔːrəs/) comes from the Arabic phrase Rijl al-Qinṭūrus, meaning “the foot of the Centaur.” It is the star’s traditional name and it refers to its position in the constellation. The name was approved by the International Astronomical Union’s (IAU) Working Group on Star Names (WGSN) on November 6, 2016. It has also been abbreviated to Rigil Kent or just Rigil. It shares the same etymology as Rigel (Beta Orionis), the name of the bright star that marks the foot of Orion.

The name Toliman (pronunciation: /ˈtɒlɪmæn/) comes from the Arabic aẓ-Ẓalīmān or aṭ-Ṭhalīmān, meaning “the (two male) ostriches.” It refers to an asterism, “the ostriches,” in which Alpha Centauri was the brightest star. The name was once colloquially used for the entire star system. The IAU approved it for Alpha Centauri B on August 10, 2018.

The name Proxima Centauri (pronunciation: /ˈprɒksɪmə sɛnˈtɔːraɪ/) comes from a suggestion made by the Scottish astronomer Robert T. A. Innes, who discovered the star in 1915 and proposed the name Proxima Centaurus, believing that the star was closer to us than Alpha Centauri AB. The name means “the nearest (star) of Centaurus.” The version with the genitive Centauri became widely used later and was approved by the IAU on August 21, 2016.

Alpha Centauri was known by many other names across different cultures throughout history. It was called Bungula (pronunciation: /ˈbʌŋɡjuːlə/), possibly derived from the letter β (beta) and the Latin ungula, meaning “hoof.”

Alpha and Beta Centauri (Hadar) are known as the Southern Pointers, or simply the Pointers in the southern hemisphere. The two stars point in the direction of the Southern Cross, a conspicuous southern asterism commonly used to find true south.

The Chinese know Alpha Centauri as 南門二 (Nán Mén Èr), the Second Star of the Southern Gate. The Chinese Southern Gate asterism is formed by Alpha Centauri with Epsilon Centauri. It is part of the Horn mansion, which represents the horns of the Azure Dragon.

Location

Alpha Centauri is very easy to find. It lies near Hadar, the 11th brightest star in the sky, and the Southern Cross, a prominent southern asterism formed by the bright stars Acrux, Mimosa, Gacrux, Imai and Ginan in the constellation Crux.

Alpha Centauri location, image: Wikisky

However, due to its location in the far southern sky, Alpha Centauri stays invisible to observers in mid-northern latitudes. Observers south of the latitude 29° S can see Alpha Centauri throughout the year because the star is circumpolar, i.e. it never sinks below the horizon. Observers north of the latitude 29° N, however, never see the star because it never rises above the horizon. Alpha Centauri can be seen from locations between the latitude 29° N and the equator, but only at certain times of the year and it always stays close to the southern horizon.

Alpha Centauri culminates, i.e. it reaches the highest point in the sky, at midnight on April 24 and around 9 pm on June 8.

Unlike the bright Alpha Centauri AB, Proxima Centauri is not very easy to find. The faint red dwarf lies 2.2 degrees – about four full Moons away – from the main pair. With an apparent magnitude of 11.1, it requires medium-sized telescopes to be seen.

This picture combines a view of the southern skies over the ESO 3.6-metre telescope at the La Silla Observatory in Chile with images of the stars Proxima Centauri (lower-right) and the double star Alpha Centauri AB (lower-left) from the NASA/ESA Hubble Space Telescope. Proxima Centauri is the closest star to the Solar System and is orbited by the planet Proxima b, which was discovered using the HARPS instrument on the ESO 3.6-metre telescope. Image: ESO, August 24, 2016. (CC BY 4.0)

Alpha and Beta Centauri are known as the Southern Pointers. They point the way to the Southern Cross, which is used to find the south celestial pole. A line drawn from Alpha through Beta Centauri leads to Gacrux, the top star of the Cross, which lies about 4.5 degrees to the west. Formed by two first-magnitude and one second-magnitude star, the Southern Cross is easy to find even without the Pointers, but the Centaurus stars help distinguish it from the False Cross, a similar asterism formed by Alsephina (Delta Velorum), Markeb (Kappa Velorum), Avior (Epsilon Carinae), and Aspidiske (Iota Carinae). The south celestial pole lies about halfway between the Southern Cross and Achernar, the ninth brightest star in the sky.

Alpha and Beta Centauri, the Southern Cross and the south celestial pole, image: Wikisky

Another way to locate the pole is to extend a line from Gacrux through Acrux and draw another line at a right angle to the line connecting the Pointers. The pole is near the point where the two lines cross.

Alpha Centauri can be used to find several deep sky objects that appear in the vicinity. The open clusters NGC 5617 and Trumpler 22 appear about a degree west-northwest of the star, in the direction of Hadar. The open cluster NGC 5606 lies north of NGC 5617, on the imaginary line connecting Alpha and Epsilon Centauri.

Alpha Centauri. Hadar, NGC 5617 and Trumpler 22, image: Wikisky

Constellation

Alpha Centauri is located in the constellation Centaurus. The celestial Centaur has been known since ancient times and is one of the 48 Greek constellations, first listed by Claudius Ptolemy of Alexandria in his Almagest in the 2nd century CE. It is the ninth largest of all 88 constellations, occupying 1,060 square degrees of the southern sky. Centaurus is also one of the brightest constellations, containing 10 stars brighter than magnitude 3.00, including Alpha Centauri and Hadar (Beta Centauri), the third and 11th brightest stars in the sky. The constellation is also home to HR 5171 (V766 Centauri), one of the largest stars known.

Centaurus constellation map by IAU and Sky&Telescope magazine

Centaurus contains many interesting deep sky objects. These include Omega Centauri, the largest (36′.3), brightest (mag. 3.9) and most massive globular cluster known in the Milky Way, the starburst galaxy Centaurus A, one of the brightest galaxies in the sky (mag. 6.84), the spiral galaxies NGC 4945 and NGC 4622 (the Backward Galaxy), the irregular galaxy NGC 5253, a member of the Centaurus A/M83 Group, the elliptical galaxy NGC 4696, the brightest galaxy in the Centaurus Cluster, the polar-ring lenticular galaxy NGC 4650A, the open clusters NGC 3766 and NGC 5460, the protoplanetary nebula ESO 172-7, also known as the Boomerang Nebula, and the bright planetary nebula NGC 3918, also known as the Blue Planetary or the Southerner.

While it stays mostly invisible to northern observers, Centaurus is circumpolar in the southern hemisphere, i.e. it never falls below the horizon and can be seen throughout the year.

The best time of year to see the stars and deep sky objects in the constellation is during the month of May, when it rises high in the evening sky. The entire constellation is visible from locations between the latitudes 25° N and 90° S.

The 10 brightest stars in Centaurus are Alpha Centauri (mag. -0.27), Hadar (Beta Cen, mag. 0.61), Menkent (Theta Cen, mag. 2.06), Gamma Centauri (mag. 2.17), Epsilon Centauri (mag. 2.30), Eta Centauri (mag. 2.35), Zeta Centauri (mag. 2.55), Delta Centauri (mag. 2.57), Iota Centauri (mag. 2.73), and Lambda Centauri (mag. 3.13).

Alpha Centauri

Rigil Kentaurus – Alpha Centauri A

Toliman – Alpha Centauri B

Proxima Centauri – Alpha Centauri C