Rosettenbahn ums Schwarze Loch

Der Stern S2 umkreist das supermassereiche Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße exakt so, wie es die Allgemeine Relativitätstheorie vorhersagt. Zu diesem Schluss kommt ein internationales Forscherteam, nachdem es jahrelange Beobachtungen mit dem Very Large Telescope in Chile ausgewertet hat. Die Krümmung der Raumzeit durch die starke Gravitation des Schwarzen Lochs verdrehe die Ellipsenbahn zu einer Rosette, berichten die Wissenschaftler im Fachblatt „Astronomy & Astrophysics“.

Astronomen verfolgen seit Jahren die Umlaufbahnen eines guten Dutzend von Sternen in der Umgebung des zentralen Schwarzen Lochs im galaktischen Zentrum. Einer davon – mit der Bezeichnung S2 – ist für die Forscher besonders interessant, da er sich dem Schwarzen Loch auf seiner Bahn stärker nähert als alle anderen. Diesen Stern nahmen Reinhard Genzel vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching und seine Kollegen seit 2016 unter anderem mit GRAVITY ins Visier. Dieses Instrument verbindet die vier Hauptteleskope des Very Large Telescope und steigert damit das räumliche Auflösungsvermögen um ein Vielfaches. Zusätzlich ist das Instrument mit einer adaptiven Optik ausgestattet, um Störungen in der Erdatmosphäre auszugleichen – und es arbeitet im nahen Infrarotbereich, der besonders für Beobachtungen von Sternen im galaktischen Zentrum geeignet ist.

Den Astronomen um Genzel gelang es mit GRAVITY, die Bahn von S2 auf dreißig Mikrobogensekunden genau zu vermessen – das entspricht einem Abstand von sechs Zentimetern auf der Oberfläche des Monds. Den hochpräzisen Messungen zufolge dreht sich die Bahnellipse des Sterns pro Umlauf zwischen 0,196 und 0,272 Grad. Die Allgemeine Relativitätstheorie sagt einen Wert von 0,202 Grad voraus und stimmt somit sehr gut mit dem experimentellen Wert überein. Bislang ließ sich dieser Effekt – Schwarzschild-Präzession genannt – lediglich in unserem Sonnensystem sowie bei einigen Doppelsternen nachweisen.