Künstlerische Illustration der Sternenbewegung in Rosettenform
ESO/L. Calçada
ESO/L. Calçada
Astronomie

Sternentanz um Schwarzes Loch bestätigt Einstein

Im Herzen unserer Galaxie sitzt ein gigantisches Schwarzes Loch. Darum zieht ein Stern eine besondere Bahn – und belegt so Albert Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie. Nachgewiesen wurde das mit einer Messung über zweieinhalb Jahrzehnte.

Die Messungen stimmten genau mit Einsteins Theorie überein, berichtet ein Team von Forscherinnen und Forschern um Reinhard Genzel vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE) in Garching bei München im Fachblatt „Astronomy & Astrophysics“.

Form einer Rosette

Die Allgemeine Relativitätstheorie sagt voraus, dass sich die Bahnen von Himmelskörpern selbst nach und nach drehen, und zwar um den Punkt, den der jeweilige Himmelskörper umkreist. Da Umlaufbahnen in der Regel keine perfekten Kreise, sondern Ellipsen sind, ergibt sich nach und nach die Form einer Rosette, indem sich die Ellipse bei jedem Umlauf ein Stück dreht.

Dieser in der Regel sehr kleine Effekt wurde zuerst beim Planeten Merkur gemessen, dessen Bahn sich um die Sonne dreht. Mit einer fast 30 Jahre langen Beobachtungsreihe haben die Forscherinnen und Forscher diese sogenannte Periheldrehung, auch als Schwarzschild-Präzession bezeichnet, nun erstmals bei einem Stern um ein supermassereiches Schwarzes Loch nachgewiesen, dem zentralen Schwarzen Loch unserer Milchstraße, das im Sternbild Schütze (Sagittarius) liegt und die astronomische Bezeichnung Sgr A* trägt.

Umlauf von 16 Jahren

„Dieser Durchbruch durch Beobachtungen untermauert den Beweis, dass Sgr A* ein supermassereiches Schwarzes Loch mit der viermillionenfachen Masse der Sonne sein muss“, erläuterte Genzel in einer Mitteilung der Europäischen Südsternwarte Eso, mit deren „Very Large Telescope“ (sehr großem Teleskop) die Beobachtungen stattgefunden haben.

Der beobachtete Stern mit der Bezeichnung S2 rast in weniger als 20 Milliarden Kilometern Abstand um das Schwarze Loch, das ist rund die 120-fache Distanz der Erde zur Sonne, und erreicht dabei bis zu ein Drittel der Lichtgeschwindigkeit. Ein Umlauf des Sterns dauert rund 16 Jahre. Daher waren lange Präzisionsmessungen nötig, um die Bahn des etwa 26.000 Lichtjahre von der Erde entfernten Himmelsobjekts genau zu bestimmen. Ein Lichtjahr ist die Strecke, die das Licht in einem Jahr zurücklegt.

Animation des Sternentanzes (ESO/L. Calçada)

Hinweise auf Dunkle Materie

Die Beobachtungen erlauben nach Angaben der Forscher und Forscherinnen auch bessere Einschätzungen, wie viel unsichtbares Material in Form von kleineren Schwarzen Löchern oder sogenannter Dunkler Materie sich in der Umgebung des zentralen Schwarzen Lochs unserer Galaxie befindet. Die Dunkle Materie gehört zu den größten Rätseln der modernen Physik: Sie zeigt durch ihre Schwerkraft, dass sie mehr als fünfmal häufiger ist als die uns vertraute Materie, Forscher haben bisher jedoch keinen Anhaltspunkt, worum es sich bei dieser Materie handelt. Mit der nächsten Generation noch größerer Teleskope hoffen die Astronomen, dem Massemonster im Herzen der Milchstraße noch näher auf den Leib zu rücken.