LONDON (IT BOLTWISE) – Astronomen haben mit S301 den schnellsten bislang bekannten Stern der Milchstraße entdeckt, der extrem dicht am Schwarzen Loch Sagittarius A* vorbeizieht. Während einer Bahnpassage erreicht der Stern etwa 25.000 Kilometer pro Sekunde und legt damit über 8 % der Lichtgeschwindigkeit zurück. Er kommt so nahe, dass sich daraus erstmals die Rotation des Schwarzen Lochs direkt ableiten lassen könnte. Die Messung soll innerhalb der kommenden Jahre mit dem GRAVITY-/GRAVITY+-Setup sowie später mit MICADO am Extremely Large Telescope präzise verfolgt werden.
In der Nähe von Sagittarius A* wirkt selbst die klassische Mechanik wie ein grobes Näherungsverfahren. Genau dort, im Zentrum unserer Milchstraße, umkreist ein Stern namens S301 das supermassive Schwarze Loch in einer so engen Bahn, dass sein Flug nicht nur durch die Masse, sondern auch durch die Drehung des Objekts geprägt wird. Entscheidend ist dabei die Nähe: Der Stern kommt dem Schwarzen Loch näher als jede zuvor beobachtete Kandidatenbahn. Für die Forschung bedeutet das mehr als eine neue Rekordzahl; es schafft erstmals eine Situation, in der die Signatur einer rotierenden Raumzeit nicht nur indirekt, sondern potenziell sehr direkt aus der Sternbewegung herauslesbar wird.
Die Geschwindigkeit ist dabei der greifbarste Teil der Geschichte: Bei der nächsten Annäherung soll S301 rund 25.000 Kilometer pro Sekunde erreichen. Das entspricht laut den in der Quelle genannten Einordnungen etwa 100.000-mal schneller als ein kommerzielles Flugzeug und liegt bei über 8 % der Lichtgeschwindigkeit. S301 absolviert die Umlaufbahn um Sagittarius A* in nur 8,7 Jahren. Zusätzlich wird die Distanz während der größten Annäherung als sehr klein charakterisiert: S301 nähert sich dem Schwarzen Loch auf einer Skala, die mit einem Vielfachen der Entfernung Erde–Sonne verglichen wird. Für die Datenauswertung ist das besonders relevant, weil kurze Umlaufzeiten und große Geschwindigkeitsänderungen die Parameter einer Bahnmodellierung statistisch „stärker“ machen.
Dass die Bahn nahe genug ist, um den Effekt der Rotation des Schwarzen Lochs messbar zu machen, knüpft an Einsteins allgemeine Relativitätstheorie an. In der Quelle wird beschrieben, dass ein rotierendes Schwarzes Loch die Raumzeit mitzieht („Frame Dragging“) und dadurch Umläufe der umliegenden Objekte anders verformt als ein nicht rotierendes Gegenstück. Je schneller das Schwarze Loch dreht und je näher ein Objekt daran vorbeikommt, desto deutlicher sollte sich dieser Einfluss zeigen. Reinhard Genzel, Direktor am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, wird mit der Einschätzung zitiert: „Decades carefully tracking stars orbiting our galaxy’s central black hole, Sagittarius A*, have led to this breakthrough discovery of a very promising star. Because it orbits so close to Sagittarius A*, S301 opens a new window to the fundamental properties of spacetime in this extreme black-hole environment“. Genau dieses Ziel – innerhalb von etwa zehn Jahren die Rotation des Schwarzen Lochs zu messen – wird anschließend auch durch Aussagen der beteiligten Forschenden untermauert.
Praktisch hängt der Erfolg an Instrumentierung und Beobachtungslogistik. Gefunden wurde S301 mit dem Very Large Telescope Interferometer (VLTI) der Europäischen Südsternwarte und mit dem Instrument GRAVITY. Laut Quelle liegt die Kernleistung des VLTI darin, das Licht mehrerer 8-Meter-Teleskope zu kombinieren, wodurch sich ein „virtuelles“ Teleskop ergibt. Dadurch steigt die räumliche Auflösung gegenüber einem einzelnen Teleskop deutlich an. Für die Messkampagnen wird zudem auf ein Upgrade verwiesen: GRAVITY heißt heute nach der infrastrukturellen Weiterentwicklung GRAVITY+. Damit konnte das Team bereits ab dem Frühjahr 2023 erste Beobachtungsdaten erfassen und die Bahn fortlaufend so lange nachziehen, bis sich Umlaufparameter und frühere Annäherungen eingrenzen ließen. S301 soll demnach seine vorige nächste Passage bereits Anfang 2023 erlebt haben; die Rückverfolgung bis zu 2017 gehört damit zu dem konsolidierten Bahnkonzept, das die weitere Planung trägt.
Ein weiterer technischer Hebel liegt darin, warum S301 überhaupt so nah am Schwarzen Loch sein kann. Die Quelle betont, dass Sterne sich unter den normalen Bedingungen nicht ohne Weiteres „einfach“ so nah an ein massereiches Schwarzes Loch bilden könnten. Die wahrscheinlichste Erklärung lautet daher: S301 war Teil eines Doppelsternsystems, das durch die Gezeitenkräfte von Sagittarius A* auseinandergerissen wurde. Während der Begleiterstern mit hoher Geschwindigkeit herausgeschleudert wurde, blieb S301 in der Gravitationsfalle des Schwarzen Lochs „hängen“. Für die Modellierung der Bahn ist das nicht nur eine plausible Herkunftsgeschichte, sondern liefert ein physikalisches Rahmenwerk, um Geschwindigkeitsprofile und Einschlagwinkel zu interpretieren. Dass Folgebeobachtungen mit GRAVITY+ geplant sind und zusätzlich das MICADO-Instrument am kommenden Extremely Large Telescope (ELT) zum Einsatz kommt, soll die Messgenauigkeit über das nächste Jahrzehnt hinweg absichern – insbesondere, weil die nächste enge Passage für 2031 erwartet wird.
Aus Sicht der Fachwelt ist der Zeitplan damit klar: Je mehr vollständige Umläufe oder zumindest ausreichend präzise Teilabschnitte im „Tight-Orbit“-Bereich vermessen werden, desto stabiler lassen sich Bahnparameter bestimmen. Die Quelle nennt als Ziel, mindestens zwei komplette Umläufe zu beobachten, um die Flugbahn so genau zu verorten, dass die Rotation von Sagittarius A* erstmals direkt bestimmt werden kann. Felix Mang wird mit einem Gedanken aus dieser Perspektive zitiert: „What is special about this star is that it’s orbiting Sagittarius A* on a very tight orbit, taking just 8.7 years to complete it, and is approaching the black hole at a mere 12 times the distance of Earth to the Sun. That is unprecedented“. Für Unternehmen und Forschungsinstitute ist das zwar keine „Produktnews“, aber eine echte System- und Datenpipeline-Story: Interferometrische Messungen, konsistente Bahnanpassungen und die Kombination mehrerer Instrumentgenerationen zeigen, wie stark moderne Astrophysik von präzisen Messketten abhängig ist.
Das Ergebnis hat auch eine strategische Tragweite für die Wissenschaftslandschaft rund um Extremauflösung. Das Zusammenspiel aus VLTI/GRAVITY+ heute und ELT/MICADO später entspricht im Kern dem Muster, bei dem eine Messmethode zunächst Detektion und erste Bahnschätzungen liefert und dann durch höhere Auflösung und größere Sammelfläche in Richtung „präzise Parameterbestimmung“ skaliert. Wenn die in Aussicht gestellte Messung der Spin-Größe tatsächlich gelingt, wäre das ein zentraler Test für Einsteins Theorie im Regime starker Gravitation. Mang formuliert die Erwartung sinngemäß als „Traumziel“: „That would be a dream come true“, heißt es in der Quelle. In der Praxis wird entscheidend sein, ob die Messdaten über mehrere kritische Zeitfenster die Modelle eng genug einschnüren – genau dort wird sich zeigen, ob S301 tatsächlich der Schlüsselstern ist, der die rotierende Raumzeit im Zentrum der Milchstraße vermessen hilft.
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