Ein Stern, der das supermassereiche Schwarze Loch im Zentrum unserer Milchstraße umkreist, folgt exakt der Bahnkurve, die Albert Einstein vor über einem Jahrhundert in seiner Allgemeinen Relativitätstheorie vorhergesagt hat. Das haben Astronomen des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik (MPE) und internationaler Partner nun präzise nachgewiesen.
Die Umlaufbahn des Sterns S2 beschreibt eine charakteristische Rosettenform, die durch Einsteins Theorie perfekt erklärt wird. S2 umrundet Sagittarius A*, das rund 26.000 Lichtjahre von der Sonne entfernt liegt, alle 16 Jahre einmal.
Die bahnbrechenden Ergebnisse, basierend auf 27 Jahren Beobachtungen mit Spitzeninstrumenten wie dem Very Large Telescope (VLT) des European Southern Observatory (ESO) in der chilenischen Atacama-Wüste, wurden in der renommierten Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics veröffentlicht.
Reinhard Genzel, Direktor am MPE und Leiter des Beobachtungsprogramms, erklärt: "Der erste Beweis für die Allgemeine Relativitätstheorie lieferte die Umlaufbahn des Merkurs um die Sonne. Hundert Jahre später beobachten wir denselben Effekt nun bei einem Stern um die kompakte Radioquelle Sagittarius A* im Milchstraßenzentrum."
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"Dieser Beobachtungsdurchbruch untermauert endgültig, dass Sagittarius A* ein supermassereiches Schwarzes Loch mit vier Millionen Sonnenmassen ist", betont Genzel.
Am Perizentrum kommt S2 dem Schwarzen Loch auf weniger als 20 Milliarden Kilometer – vergleichbar mit 120-facher Erden-Sonne-Entfernung – nahe. Dies macht S2 zu einem der nächsten bekannten Sterne um ein solches Objekt.
Die Bahn ist elliptisch, doch der Perizentriumspunkt verschiebt sich kontinuierlich um Sagittarius A* und erzeugt die Rosettenform. Diese Umlaufbahnverschiebung, bekannt als Präzession, folgt präzise den Vorhersagen der Allgemeinen Relativitätstheorie.
Dieses Phänomen, die Schwarzschild-Präzession, wurde erstmals bei einem Stern um ein supermassereiches Schwarzes Loch gemessen. Die Daten stimmen exakt mit Einsteins Berechnungen überein.
Die Forscher, darunter die französischen Projektleiter Guy Perrin und Karine Perraut, sehen hierin Potenzial zur Erforschung supermassereicher Schwarzer Löcher: "Die perfekte Übereinstimmung mit der Theorie erlaubt strenge Grenzen für unsichtbare Materie wie Dunkle Materie oder kleinere Schwarze Löcher um Sagittarius A*. Das ist entscheidend für unser Verständnis ihrer Entstehung und Evolution."