GARCHING / LONDON (IT BOLTWISE) – Ein internationales Team hat den Stern S301 identifiziert, der Sagittarius A* im Zentrum der Milchstraße besonders eng und schnell umkreist. Bei der größten Annäherung erreicht er etwa 25.900 Kilometer pro Sekunde, also gut acht Prozent der Lichtgeschwindigkeit. Die Forscher nutzen seine Bahn, um den rotierenden Raumzeit-Effekt (Lense-Thirring) realistischerweise messbar zu machen. Für eine vollständigere Bestimmung fehlt noch eine Kerninformation zur Bewegung entlang der Sichtlinie.
Im Zentrum der Milchstraße umkreist ein Stern das dortige Schwarze Loch nicht nur schnell, sondern auch ungewöhnlich „nah am Geschehen“: S301 läuft auf eine Bahn zu, die ihn bei der stärksten Annäherung in eine Distanz von zwölf astronomischen Einheiten zu Sagittarius A* bringt. Für die Einordnung hilft ein Vergleich: Zwölf AU entsprechen grob dem Abstand zwischen Sonne und Saturn. Genau diese Kombination aus Geschwindigkeit und Geometrie ist der Grund, warum S301 für Relativitätstests so interessant ist. Bei seiner größten Annäherung erreicht der Stern rund 25.900 Kilometer pro Sekunde, was etwa acht Prozent der Lichtgeschwindigkeit entspricht.
Die Bahn von S301 ist dabei nicht kreisförmig, sondern stark in die Länge gezogen. Der Stern benötigt für einen Umlauf um Sagittarius A* 8,7 Jahre und markiert damit den bisherigen Rekord für einen bekannten Stern in dieser Region: Die bisherige Bestmarke lag bei rund zwölf Jahren. Aus 19 Positionsmessungen zwischen 2017 und 2025 haben die Forschenden die Umlaufbahn abgeleitet. Auffällig ist nicht nur das Tempo, sondern auch die Form der Bahn: Sie weicht deutlich von dem ab, was eine klassische Betrachtung nach Newton vorhersagen würde. Damit ist der Datenbestand bereits jetzt mehr als eine reine Entdeckung; er liefert eine konkrete Grundlage, um relativistische Effekte an einer realen Umlaufbahn zu testen.
Entscheidend für den nächsten Erkenntnisschritt ist der rotierende Anteil am Schwarzen Loch selbst. Nach der allgemeinen Relativitätstheorie zieht ein rotierendes Objekt die Raumzeit in seiner Umgebung mit sich und verdreht sie. Dieser Lense-Thirring-Effekt verschiebt messbar die Bahnen naher Sterne, weil die Raumzeit nicht „starr“ bleibt, sondern der Drehimpuls des Schwarzen Lochs die Dynamik mitprägt. S301 gilt nach Angaben des Teams als der erste bekannte Stern, bei dem der Effekt so deutlich ausfällt, dass sich die Eigendrehung von Sagittarius A* voraussichtlich innerhalb der kommenden zehn Jahre bestimmen lässt. Bisherige Angaben zur Rotation beruhen hingegen auf Modellen und indirekten Verfahren, die in ihren Ergebnissen teils stark auseinandergehen.
Wie bekommt man ein so schwaches Signal überhaupt zuverlässig in die Messung? Die Entdeckung erfolgte im Frühjahr 2023 mit dem Instrument Gravity am Very Large Telescope Interferometer in Chile. Dort werden die Lichtspektren mehrerer Teleskope zusammengeführt, in diesem Fall vier Einheiten mit je acht Metern Spiegeldurchmesser. Durch die Interferometrie steigt die Bildschärfe massiv; gleichzeitig wird das Messproblem verschärft, weil die Nachbarsterne von S301 etwa 100.000-mal heller sind. Genau hier setzt die Methodik aus Garching an: Ein neu entwickeltes Auswerteverfahren filterte das schwache Signal heraus und machte es möglich, die Sternpositionen über Jahre hinweg zu verfolgen, ohne dass der helle „Hintergrund“ die Bahnrückrechnung dominiert.
Für die physikalische Interpretation spielt außerdem die Herkunft eine Rolle. Das Team erklärt S301 über einen Doppelstern-Vorfall: Zwei Sterne sollen Sagittarius A* so nahe gekommen sein, dass die Gezeitenkräfte sie auseinandergerissen haben. Ein Stern wurde dabei eingefangen und bewegt sich seither als S301 auf seiner Extrembahn. Der zweite Stern wurde offenbar aus der Region herausgeschleudert. Damit passt das Bild in das allgemeine Muster, wie die Umgebung supermassereicher Schwarzer Löcher stellare Dynamik umkrempelt – nur eben mit der konkreten Einschränkung, dass S301 als Kandidat für einen besonders starken Lense-Thirring-Zugang heraussticht.
Trotz des weit fortgeschrittenen Bahnausmaßes ist die Vermessung noch nicht „vollständig“. Es fehlt bislang die Geschwindigkeit, mit der sich S301 entlang der Blickrichtung von der Erde weg oder auf uns zubewegt (also die Komponente in der Sichtlinie). Diese Information ist nötig, um die Bahn dreidimensional konsistent zu rekonstruieren und damit den relativistischen Parameterraum möglichst sauber zu schließen. Genau dafür soll das Instrument Micado am Extremely Large Telescope liefern, das in Chile derzeit aufgebaut wird und an dem das Garchinger Institut federführend beteiligt ist. Für die Forschung ergibt sich damit eine klare Roadmap: erst die präzisere 3D-Geschwindigkeit, dann die verbindlichere Ableitung der Schwarzen-Loch-Drehung – mit direktem Bezug zu Einsteins Vorhersagen.
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