Einer Forschergruppe um Marzieh Parsa von der Universität zu Köln und dem Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn ist es gelungen, Hinweise auf so genannte relativistische Effekte bei Sternen im Orbit des Schwarzen Lochs im Zentrum der Milchstraße zu finden. Darunter verstehen Physiker eine Abweichung von den Vorhersagen der newtonschen Gravitationsgesetze, die sich nur mit Albert Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie erklären lässt.

Laden... © ESO/M. Parsa/L. Calçada / Künstlerische Darstellung der Umlaufbahnen der Sterne nahe des galaktischen Zentrums / CC BY 4.0 CC BY (Ausschnitt) Die Bahnen der Sterne S2, S38 und S55 um das zentrale Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße | Im unmittelbaren Umfeld des massereichen Schwarzen Lochs im Zentrum unseres Milchstraßensystems befinden sich zahlreiche Sterne, die es mit hohen Geschwindigkeiten auf elliptischen Bahnen umkreisen. Hier sind exemplarisch die Orbits der Sterne mit den Bezeichnungen S2, S38 und S55 hervorgehoben. Der Ort des Schwarzen Lochs ist mit einem blauen Kreis markiert.

Im unmittelbaren Umfeld des zentralen Schwarzen Lochs in unserer Galaxis sind rund 40 Sterne bekannt, die das Schwerkraftmonster in engen Bahnen umrunden und ihm dabei sehr nahekommen können. Die Forschergruppe wertete nun Daten aus, die Astronomen im Lauf der vergangenen 20 Jahre unter anderem mit dem Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte (ESO) in Chile und anderen erdgebundenen Großteleskopen aufgezeichnet haben. Dabei verglichen die Wissenschaftler die Sternpositionen mit den Vorhersagen des klassischen newtonschen Gravitationsgesetzes und denen der allgemeinen Relativitätstheorie.

Insbesondere bei einem Stern mit der Bezeichnung S2 zeigten sich Hinweise auf kleine Abweichungen der Bahn gegenüber einer klassischen keplerschen Ellipsenbahn, berichten die Forscher. Um die Bewegung von S2 korrekt zu beschreiben, waren just jene Korrekturen nötig, die Einsteins allgemeine Relativitätstheorie vorhersagt. Auch bei den Sternen mit den Bezeichnungen S38 und S55 deutet sich dieser Effekt an.

Laden... © ESO/M. Parsa/L. Calçada / Künstlerische Darstellung des Effekts der Allgemeinen Relativitätstheorie auf die Umlaufbahn des Sterns S2 im galaktischen Zentrum / CC BY 4.0 CC BY (Ausschnitt) Die Bahn des Sterns S2 um das zentrale Schwarze Loch | Die Bahn des Sterns S2 um das zentrale Schwarze Loch in unserem Milchstraßensystem weicht durch relativistische Effekte von den Vorgaben der klassischen Physik ab, wie es nun erstmals gemessen werden konnte. Bei seinen größten Annäherungen an das Schwarze Loch erreicht der Stern S2 rund zwei Prozent der Lichtgeschwindigkeit.

Der Stern S2 bewegt sich in rund 15,6 Jahren einmal um das zentrale Schwarze Loch. An einem Punkt seiner Bahn beträgt der Abstand nur noch 17 Lichtstunden. Dies entspricht etwa der 120-fachen Distanz Erde-Sonne oder der vierfachen Distanz Neptun-Sonne. Bei Erreichen des geringsten Abstands zum Schwarzen Loch kommt S2 etwa auf zwei Prozent der Lichtgeschwindigkeit, also rund 6000 Kilometer pro Sekunde oder 21,6 Millionen Kilometer pro Stunde. Bei dieser Geschwindigkeit ließe sich die Strecke von der Erde zur Sonne in etwa sieben Stunden zurücklegen.