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Das Zentrum unserer Galaxie, der Milchstraße, befindet sich im Sternbild Sagittarius (Schütze). Das schwarze Loch hat den Namen Sagittarius A*.
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Das Zentrum unserer Galaxie, der Milchstraße, befindet sich im Sternbild Sagittarius (Schütze). Das schwarze Loch hat den Namen Sagittarius A*.

Sagittarius A*

Schwarzes Loch im Zentrum der Milchstraße: Unbekanntes Objekt entdeckt

  • Tanja Banner
    VonTanja Banner
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Ein Team um Nobelpreisträger Reinhard Genzel erforscht das schwarze Loch Sagittarius A* im Zentrum der Milchstraße – und entdeckt dabei ein bisher unbekanntes Objekt.

Garching – Schwarze Löcher sind die wohl geheimnisvollsten Objekte im Weltall. Sie haben große Massen und ziehen alles, was ihnen zu nahe kommt, an. Doch sie regen nicht nur die Fantasie von Science-Fiction-Autor:innen an, sondern faszinieren auch die Forschung. Ein beliebtes Forschungsobjekt ist das schwarze Loch Sagittarius A*, das sich im Zentrum unserer Galaxie, der Milchstraße, befindet. Nun ist einem Forschungsteam um den Astrophysiker Reinhard Genzel vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE) in Garching etwas Erstaunliches gelungen: Die Forschenden haben die bisher schärfsten und tiefsten Bilder der Region rund um das supermassereiche Loch aufgenommen und das schwarze Loch präziser vermessen.

„Wir wollen mehr über das schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße, Sagittarius A* erfahren“, berichtet Genzel, der für seine Forschungen an Sagittarius A* 2020 den Physik-Nobelpreis erhielt. „Wie massereich ist es genau? Dreht es sich? Verhalten sich die Sterne in seinem Umfeld genau so, wie wir es aufgrund von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie erwarten?“ Der beste Weg, um diese Fragen zu beantworten, sei „die Beobachtung von Sternen auf Bahnen in der Nähe des supermassereichen schwarzen Lochs“, erklärt Genzel.

Schwarzes Loch im Zentrum der Milchstraße: „Geheimnisse des galaktischen Zentrums“

Für die Arbeit des Forschungsteams kam das Very Large Telescope Interferometer (VLTI) in Chile zum Einsatz, welches das Licht von vier großen Teleskopen mit einer Technik namens Interferometrie kombiniert. Dazu kam das Instrument GRAVITY zum Einsatz. Die Technik sei komplex, „aber am Ende erhält man Bilder, die 20-mal schärfer sind als die der einzelnen Teleskope und die die Geheimnisse des galaktischen Zentrums preisgeben“, betont der Leiter von GRAVITY, Frank Eisenhauer.

„Das VLTI bietet uns eine unglaubliche räumliche Auflösung, und mit den neuen Bildern gelangen wir tiefer als je zuvor“, freut sich Julia Stadler, Wissenschaftlerin am Max-Planck-Institut für Astrophysik in Garching. „Wir sind verblüfft von der Detailgenauigkeit und der Anzahl der Sterne, die um das schwarze Loch herum zu sehen sind.“ Unter den Sternen, die die Forschenden entdeckten, befindet sich auch bis dato unbekannter Stern in der Nähe des schwarzen Lochs: S300 – was zeigt, wie gut die Methode lichtschwache Objekte entdecken kann. Im vergangenen Jahr veröffentlichte ein Team um Genzel Daten zu einem Stern, der um Sagittarius A* kreist und der die Allgemeine Relativitätstheorie von Albert Einstein bewies.

Auf dem Bild sind mehrere Sterne zu sehen, die sehr dicht um das schwarze Loch Sagittarius A* im Zentrum unserer Milchstraße kreisen. Aufgenommen wurde das Bild mit dem GRAVITY-Instrument und dem Very Large Telescope Interferometer (VLTI) der europäischen Südsternwarte (ESO) in Chile.

Schwarzes Loch Sagittarius A*: Forschende präzisieren Entfernung zur Erde

Zwischen März und Juli 2021 konzentrierten sich die Forschenden auf die Messung von Sternen, die sich dem schwarzen Loch im Zentrum der Milchstraße nähern, um dadurch mehr über das schwarze Loch selbst zu erfahren. Einer dieser beobachteten Sterne ist S29, der Stern, der dem schwarzen Loch im Mai 2021 am nächsten kam – er zog in einer Entfernung von nur 13 Milliarden Kilometern und mit einer rasanten Geschwindigkeit von 8740 Kilometern pro Sekunde (etwa 31,4 Millionen km/h) an Sagittarius A* vorbei. Bisher wurde kein Stern beobachtet, der so nahe am schwarzen Loch vorbeigezogen ist oder so schnell um dieses herumzog, heißt es in einer Mitteilung der ESO.

Schwarzes Loch im Zentrum der Galaxie: Forschende wollen seine Drehung messen

„Indem wir Sterne auf engen Umlaufbahnen um Sagittarius A* nachverfolgen, können wir das Gravitationsfeld um das der Erde am nächsten gelegene massereiche schwarze Loch genau untersuchen, die Allgemeine Relativitätstheorie testen und die Eigenschaften des schwarzen Lochs bestimmen“, erklärt Nobelpreisträger Genzel die Herangehensweise. Die neuen Forschungsdaten gepaart mit früheren Daten des Teams zeigen, dass die Sterne genau den Bahnen folgen, die die Allgemeine Relativitätstheorie für Objekte vorhersagt, die sich um ein schwarzes Loch mit einer Masse von 4,30 Millionen Sonnen bewegen. Den Forschenden gelang damit die bisher genaueste Schätzung der Masse von Sagittarius A*. Außerdem konnten sie die Entfernung von Sagittarius A* zur Erde präzisieren: Sie beträgt 27.000 Lichtjahre.

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In Zukunft wollen die Forschenden das schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße noch genauer erforschen. Mithilfe des derzeit im Bau befindlichen Extremely Large Telescope (ELT) und einem zu GRAVITY+ weiterentwickelten Instrument will das Team die Geschwindigkeit schwächerer Sterne am schwarzen Loch mit sehr hoher Präzision messen und dann auch herausfinden, wie schnell sich das schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße dreht. „Das hat bisher noch niemand geschafft“, erklärt Eisenhauer. Die beiden Studien, die das Team um Reinhard Genzel verfasst hat, werden im Fachjournal Astronomy & Astrophysics veröffentlicht (doi:10.1051/0004-6361/202142465 und doi:10.1051/0004-6361/202142459). (tab)

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