LONDON (IT BOLTWISE) – Ein internationales Team hat den schnellsten bekannten Stern der Milchstraßen entdeckt: S301. Bei seiner größten Annäherung erreicht er rund 25.000 Kilometer pro Sekunde und kommt Sagittarius A* extrem nahe. Aus 19 Positionsmessungen seit 2017 leiten die Forschenden eine stark gestreckte Bahn ab. Besonders spannend ist, dass sich daraus in den kommenden Jahren Hinweise auf die Rotation des Schwarzen Lochs ableiten lassen könnten.
Im Zentrum der Milchstraße wird es für Astronomen nicht nur optisch spektakulär, sondern auch methodisch anspruchsvoll: Ein Stern namens S301 kreist so schnell um Sagittarius A*, dass seine Bahn bereits bei den Messungen einen klaren Fingerabdruck der Raumzeit-Physik hinterlässt. Bei der größten Annäherung erreicht S301 rund 25.000 Kilometer pro Sekunde, das entspricht gut acht Prozent der Lichtgeschwindigkeit. Damit übertrifft der Stern nach Angaben der Forschenden alle bislang bekannten Objekte, die Sagittarius A* so schnell umrunden, und liegt gleichzeitig so eng am Schwarzen Loch, dass sich aus der Dynamik mehr herauslesen lässt als nur Masse und Entfernung.
Aus technischer Sicht beginnt die Entdeckung mit dem Problem, das in solchen Galaxienzentren immer wieder auftaucht: Zwischen dem Zielobjekt und seinen Nachbarn liegen extreme Helligkeitsunterschiede. Das Team um das Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik nutzte dafür das Instrument Gravity am Very Large Telescope Interferometer in Chile, wo das Licht von vier Teleskopen mit jeweils acht Metern Spiegeldurchmesser zusammengeführt wird. Genau diese Bündelung erhöht die Bildschärfe so weit, dass das schwache Signal von S301 überhaupt von den umgebenden, etwa 100.000-mal helleren Nachbarsternen getrennt werden kann. Ein neu entwickeltes Auswerteverfahren aus Garching half dabei, das Signal statistisch so herauszuarbeiten, dass die Bahn später abgeleitet werden konnte.
Die Datenbasis trägt dabei entscheidend zur Robustheit bei: Insgesamt liegen 19 Positionsmessungen aus den Jahren 2017 bis 2025 vor. Mit ihnen rekonstruierten die Forschenden die Umlaufbahn, die deutlich von dem abweicht, was klassische Gravitationsrechnungen nach Newton nahelegen. Der nächste Punkt der Annäherung kommt dabei besonders nah an Sagittarius A* heran: Zwölf astronomische Einheiten trennen S301 bei der größten Nähe vom Schwarzen Loch, also grob das Zwölffache des Abstands Erde–Sonne. Zum Vergleich: Das entspricht der Größenordnung der Entfernung zwischen Sonne und Saturn und ist in astronomischen Maßstäben dennoch so eng, dass relativistische Effekte nicht mehr „nur“ als Korrektur gelten, sondern als messbare Systematik in der Bahn enden.
Die zentrale Physik-Dimension steckt in der Allgemeinen Relativitätstheorie, genauer in einem Effekt, der mit der Rotation des Schwarzen Lochs zusammenhängt. Nach der Theorie zieht ein rotierendes Schwarzes Loch die Raumzeit mit sich und verdreht sie; dieser als Lense-Thirring-Effekt beschriebene Mechanismus verschiebt die Bahnen naher Sterne messbar. S301 ist dabei nach Angaben der Forschenden der erste bekannte Stern, der dem Effekt so stark ausgesetzt sei, dass sich daraus die Eigendrehung von Sagittarius A* bestimmen lasse. Entscheidend ist der Zeithorizont: Die Berechnung zielt darauf ab, dass sich die Rotation voraussichtlich innerhalb der kommenden zehn Jahre aus den Messdaten eingrenzen lässt. Bisherige Aussagen zur Rotation beruhten dagegen stärker auf Modellen und indirekten Verfahren, die deutlich auseinanderliefen.
Auch die Geschichte hinter S301 wirkt plausibel und zugleich forschungsrelevant. Das Team ordnet die Entstehung einem Doppelstern-Szenario zu: Beide Sterne seien Sagittarius A* zu nahe gekommen und durch die Schwerkraft auseinandergerissen worden. In dieser Sicht wird einer der beiden Fragmente eingefangen und kreist seitdem als S301 um das Schwarze Loch, während der zweite aus der Region herausgeschleudert wird. Wichtig bleibt jedoch, dass eine „vollständige Vermessung“ der Bahn noch nicht abgeschlossen ist: Für die Dynamik fehlt derzeit die Geschwindigkeit in Blickrichtung zur Erde, also die Komponente, die nur über Spektralmessungen sichtbar wird. Genau hier setzt ein weiteres Instrument an, das Micado am Extremely Large Telescope liefern soll, das die europäische Südsternwarte gerade in Chile aufbaut; das Garchinger Institut ist dabei federführend beteiligt.
Für den Wissenschaftsbetrieb hat die Entdeckung mehr als nur einen Rekordwert: Sie zeigt, wie KI-gestützte oder zumindest moderne Auswerteverfahren (hier konkret für das Trennen extrem überstrahlter Signale) direkt an die klassische Teleskop-Hardware andocken können, ohne dass man das Problem „nur“ technisch durch größere Optiken lösen muss. Gleichzeitig wird die Messstrategie verknüpft: Positionsmessungen liefern die Bahn in der Ebene, Spektraldaten sollen später die fehlende Geschwindigkeitskomponente ergänzen. Wenn das gelingt, wird aus einer Momentaufnahme mit hoher Geschwindigkeit eine systematische Methode zur Untersuchung der Rotation eines Supermassiven Schwarzen Lochs. Und genau deshalb dürfte S301 in den kommenden Jahren auch über die reine Bahndynamik hinaus an Bedeutung gewinnen – als Testfall dafür, wie präzise die Allgemeine Relativitätstheorie im Zentrum einer Galaxie unter realen Messbedingungen bleibt.
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