Auf den ersten Blick scheint unsere Heimatgalaxie ein ruhiger Ort zu sein. Das zentrale Schwarze Loch verhält sich unauffällig und in absehbarer Zeit besteht keine Gefahr durch eine Kollision mit einer anderen Galaxie, auch nicht aus dem Bereich des Sternbilds Andromeda. Unsere Sonne – und mit ihr die Erde – umkreist nahezu ungestört das galaktische Zentrum in einem Abstand von etwa 27 000 Lichtjahren. Für eine vollständige Umrundung benötigt sie mehr als 220 Millionen Jahre, ein Zyklus, der als galaktisches Jahr bezeichnet wird. Dabei bewegt sie sich immerhin mit einer Geschwindigkeit von rund 230 Kilometern pro Sekunde (etwa 830 000 Kilometern pro Stunde) relativ zum galaktischen Zentrum durch das interstellare Medium. Das entspricht ungefähr einem Promille der Lichtgeschwindigkeit.

Manche Sterne haben es jedoch deutlich eiliger: In der Zentralregion unserer Galaxis etwa bewegen sich einige mit Geschwindigkeiten von mehreren 1000 Kilometern pro Sekunde (3,6 Millionen Kilometern pro Stunde), beschleunigt von der starken Gravitationswirkung des Schwarzen Lochs Sagittarius A* (Sgr A*). Ihr Himmelspfad ist über den Verlauf von wenigen Jahren deutlich sichtbar (siehe »Im Herzen der Galaxis«). Dass sie trotz der hohen Geschwindigkeit dem Schwarzen Loch nicht entkommen können, liegt an dessen enormer Gravitationswirkung.

In den 2000er-Jahren entdeckte man auch fern des Einflussgebiets von Sgr A* im äußeren Bereich des Milchstraßensystems, dem Halo, große und heiße Sterne der Spektralklasse B, die mit vergleichbaren Geschwindigkeiten, oft mit mehreren Hundert bis weit über 1000 Kilometern pro Sekunde, unterwegs sind: sogenannte Hyperschnellläufersterne (englisch: hyper-velocity star, HVS). Ohne ein dominierendes Gravitationspotenzial, das sie in dessen Inneres ziehen könnte, übertreffen sie die lokale Fluchtgeschwindigkeit der Galaxis – und verlassen sie ohne Hoffnung auf Rückkehr. Hyperschnellläufer sind gravitativ an kein System gebunden. Das unterscheidet sie von anderen rasanten Sternen, wie jenen im Bereich des galaktischen Zentrums. Doch welcher Prozess ist in der Lage, die massereichen Sterne im Halo der Milchstraße auf solch hohe Geschwindigkeiten zu beschleunigen?

Sterne auf der Flucht

Die primäre Erklärung für das Auftreten derart schneller Sterne ist der sogenannte Hills-Mechanismus, der die Beteiligung eines extrem massereichen Schwarzen Lochs wie Sgr A* voraussetzt (siehe »Kosmische Sternschleudern«). Er wurde erstmals in den 1980er-Jahren von dem US-amerikanischen Astronomen Jack Gilbert Hills postuliert. Aber auch eine Supernova-Explosion in einem Doppelsternsystem kann dieses zerreißen und den verbliebenen Partnerstern auf hohe Geschwindigkeiten beschleunigen. Im Dezember 2025 verkündete ein Team um den Astronomen Baha Dinçel von der Universität Jena im Fachjournal »Astronomy & Astrophysics« die Entdeckung des erst zweiten Kandidaten für einen solchen sogenannten Ausreißerstern. Die Bahn von HD 254 577 lässt sich auf diese Weise auf den Quallennebel IC 433 zurückführen. Vor rund 10 000 bis 30 000 Jahren explodierte dort dessen Partnerstern in einer Supernova, hinterließ einen sich schnell von der Szenerie wegbewegenden Neutronenstern und schleuderte HD 254 577 in eine andere Richtung. Dieser nach dem niederländischen Astronomen Adriaan Blaauw benannte »Blaauw-Kick« reicht jedoch in der Regel nicht aus, um die hohen Geschwindigkeiten der Hyperschnellläufer zu erklären. Große Sterne werden durch diese Art Rausschmiss meist »nur« auf Geschwindigkeiten bis etwa 500 Kilometer pro Sekunde beschleunigt.

Rätselhafter Ursprung

Die Erklärung für die überschnellen B-Sterne im Halo der Milchstraße scheint also auf der Hand zu liegen. Sie müssen einst Teil eines Doppelsternsystems gewesen sein, das Sgr A* eine Spur zu nahe kam. In der Folge fing das Schwarze Loch einen unglücklichen Partner ein, während der andere einen Impulsschub erhielt, der ihn aus der gravitativen Einflusssphäre des Milchstraßensystems entkommen ließ.

Ein prominentes Beispiel dafür ist der im Jahr 2019 entdeckte Stern S5-HVS1. Er bewegt sich mit etwa 1800 Kilometern pro Sekunde, fast 0,6 Prozent der Lichtgeschwindigkeit, durch den Raum und wird unsere Galaxis verlassen (siehe »Hyperschnellläufer entflieht der Galaxis«). Lange Zeit wurde angenommen, dass fast alle hyperschnellen Sterne im Umfeld des Milchstraßensystems ihren Ursprung in dessen Zentrum haben.

Erst die Astrometriemission Gaia der Europäischen Weltraumbehörde ESA hat das Forschungsfeld der Hyperschnellläufer revolutioniert: Mit exakten Messungen zu Positionen und Geschwindigkeiten ließen sich erstmals die vollständigen dreidimensionalen Bewegungen von Sternen rekonstruieren und ihre Bahnen im galaktischen Gravitationspotenzial zurückverfolgen.

Und siehe da: Nicht alle hyperschnellen Sterne im galaktischen Umfeld stammen aus der Zentralregion der Milchstraße. Eine nicht unerhebliche Menge scheint auf die Große Magellansche Wolke (englisch: Large Magellanic Cloud, LMC) zurückzugehen, wie ein internationales Forschungsteam um den Astronomen Jiwon Jesse Han des Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) in Cambridge, Massachusetts, im März 2025 im Fachjournal »The Astrophysical Journal« berichtete. Diese umkreist gemeinsam mit der Kleinen Magellanschen Wolke (englisch: Small Magellanic Cloud, SMC) unser Milchstraßensystem und ist der größte Begleiter unserer Galaxis. Die LMC ist ungefähr 160 000 Lichtjahre und die SMC 200 000 Lichtjahre vom galaktischen Zentrum entfernt, dabei liegen immerhin fast 80 000 Lichtjahre zwischen ihnen.

Aus einem Satz von 1400 bläulichen Lichtquellen identifizierte das Team um Han insgesamt 21 Hauptreihensterne im Halo der Milchstraße, ebenfalls des Spektraltyps B, die allesamt gravitativ ungebunden sind. Mithilfe der genauen Positionsdaten von Gaia konnte das Team bei 16 von diesen den Ursprungsort bestimmen: Sieben stammen demnach aus der Nähe von Sgr A*, während neun der Hyperschnellläufer auf die LMC zurückzuführen sind. »Wir wussten schon seit einiger Zeit, dass es diese Hypergeschwindigkeitssterne gibt, aber Gaia hat uns erst die Daten geliefert, die wir benötigen, um ihre tatsächliche Herkunft zu bestimmen«, berichtet Kareem El-Badry vom California Institute of Technology, Co-Autor der Arbeit.

Die Bahn von HE 0437 5439 (HVS 3) etwa, einem B-Stern von rund acht Sonnenmassen im Halo der Milchstraße, lässt keine Zweifel offen, so das Team. Wäre er aus dem galaktischen Zentrum herausgeschleudert worden, würde seine Flugzeit bis zu seiner heutigen, fast 200 000 Lichtjahre von der Zentralregion entfernten Position die Lebensdauer des Sterns bei Weitem übertreffen. Ein Ursprung in der näheren LMC scheint damit deutlich wahrscheinlicher. Seine Entfernung zu dieser beträgt »nur« rund 50 000 Lichtjahre. Die Gruppe vermutet daher, dass HVS 3 vor etwa 21 Millionen Jahren mit einer relativen Geschwindigkeit von fast 900 Kilometern pro Sekunde aus dem Zentrum der Großen Magellanschen Wolke herauskatapultiert wurde.

»Wir wussten schon lange, dass es diese Sterne gibt, aber erst Gaia hat uns die nötigen Daten geliefert«Kareem El-Badry, Astronom

Ein Forschungsteam von der Universität Tarapacá in Chile unter Julio A. Carballo-Bello kam im Sommer 2025 ebenfalls zu dem Schluss, dass Sgr A* nicht die einzige Sternschleuder in der galaktischen Nachbarschaft sein kann. Sie identifizierten insgesamt 149 HVS-Kandidaten, die mit hoher Wahrscheinlichkeit das Gravitationspotenzial des Milchstraßensystems überwinden können, von denen jedoch keiner aus dem galaktischen Zentrum zu stammen scheint. Im Gegenteil: Etwa ein Drittel der beobachteten Hyperschnellläufersterne sind extragalaktischen Ursprungs.

Manche Forschungsgruppen gehen noch einen Schritt weiter und diskutieren die Möglichkeit, dass einige der beobachteten Sprinter ihren Ursprung sogar in der benachbarten, aber noch weiter entfernten Andromedagalaxie haben könnten. Ihre Distanz beträgt ungefähr 2,5 Millionen Lichtjahre. Das zu überbrücken, wäre schon ein satter Sprung für einen Stern.

Ein dunkles Geheimnis

Auf die Frage, was in der LMC die Sterne auf derart hohe Geschwindigkeiten beschleunigt haben könnte, haben die Astronominnen und Astronomen nur eine Antwort: In ihrem Zentrum muss ein äußerst massereiches Schwarzes Loch sitzen, das mithilfe des Hills-Mechanismus Sterne in Richtung der Milchstraße schießt. »Die einzige Erklärung, die wir für diese Daten finden können, ist die Existenz eines monströsen Schwarzen Lochs in unserer Nachbargalaxie«, so Scott Lucchini, ebenfalls vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.

Durch die Modellierung der Auswurfgeschwindigkeiten und der Anzahl der Hyperschnellläufer konnte das Team um Han die Masse des zentralen Objekts, LMC* genannt, auf rund 630 000 Sonnenmassen schätzen. Das sind zwar »nur« fast 15 Prozent der Masse des zentralen Schwarzen Lochs in unserer Heimatgalaxie, doch »es ist verblüffend zu erkennen, dass sich ein weiteres extrem massereiches Schwarzes Loch – kosmisch gesprochen – direkt in unserer Nachbarschaft befindet«, bekräftigt Han. Und für die vergleichsweise kleine und sternenarme Große Magellansche Wolke ist es dennoch erstaunlich groß. Die statistische Unsicherheit der Simulationen grenzt den Bereich der möglichen Masse auf etwa 250 000 bis 1 000 000 Sonnenmassen ein. Zum Vergleich: Das zentrale Schwarze Loch in unserer Galaxis bringt etwas mehr als vier Millionen Sonnenmassen auf die Waage.

»Die einzige Erklärung ist die Existenz eines monströsen Schwarzen Lochs in unserer Nachbargalaxie«Scott Lucchini, Astronom

Das fehlende Puzzlestück

Tatsächlich könnte LMC* ein wichtiges Bindeglied sein. Mit seinen rund 600 000 Sonnenmassen sitzt es in der unteren Übergangszone mittelschwerer oder intermediärer Schwarzer Löcher – und stellt damit womöglich ein Schlüsselobjekt dar, um die rätselhafte Lücke zwischen stellaren Schwarzen Löchern von einigen Sonnenmassen und den extrem massereichen mit mehreren Millionen bis Milliarden Sonnenmassen zu schließen.

Die von Han und seinem Team bestimmte Masse von LMC* stimmt zudem gut mit der sogenannten M-σ-Beziehung überein. Diese ist eine empirische Relation, welche die beobachtete Geschwindigkeitsverteilung von Sternen im inneren Bereich einer Galaxie mit der Masse des sich in deren Zentrum befindlichen massereichen Schwarzen Lochs in Beziehung setzt. An dieser Stelle sei gesagt, dass die Schwarzen Löcher in den Zentren von Galaxien nicht die Bewegung der Sterne dominieren. Ein typisches massereiches Schwarzes Loch macht üblicherweise nur wenige Bruchteile eines Prozents der Masse des inneren Bereichs aus, von der Gesamtmasse der Galaxie ganz zu schweigen. Die M-σ-Beziehung ist daher eine rein statistische Kopplung: Massereiche Galaxien scheinen tendenziell auch massereichere Schwarze Löcher in ihrem Zentrum zu haben (siehe »Die M-σ-Relation«).

Auf Spurensuche

Ein massereiches Schwarzes Loch im Zentrum der Großen Magellanschen Wolke, das Sterne in Richtung unserer Galaxis schleudert, könnte zudem ein völlig anderes, davon scheinbar unabhängiges Rätsel lösen. So fehlte lange eine Erklärung für die ungleichmäßige Verteilung der Schnellläufersterne am Nordhimmel: Mehr als die Hälfte der ungebundenen Sterne in der HVS-Durchmusterung des Teams um Han konzentrieren sich in einer Region des nördlichen Sternbilds Löwe, der sogenannten Leo-Überdichte (englisch: Leo overdensity). Ein massereiches Schwarzes Loch im Zentrum der LMC liefert auch für diese merkwürdige Anomalie die passende Erklärung.

Die LMC bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von etwa 300 Kilometern pro Sekunde relativ zum Milchstraßensystem. Sterne, die durch das vermutete Schwarze Loch in Fahrtrichtung nach vorn aus der LMC geschleudert werden, erhalten so gemäß Geschwindigkeitsaddition einen zusätzlichen Schub – genug, um die Fluchtgeschwindigkeit der Galaxis zu übertreffen. Auf diese Weise bildet sich entlang der Umlaufbahn der LMC um unsere Galaxis eine Spur von hyperschnellen Sternen mit der Leo-Überdichte als führender Spitze auf der nördlichen Hemisphäre (siehe »Die Leo-Überdichte«). Sowohl die Position als auch die Ausdehnung dieser Überdichte stehen in bester Übereinstimmung mit der Kombination der Eigenbewegung der Großen Magellanschen Wolke und dem Effekt eines massereichen Schwarzen Lochs in deren Zentrum.

Das Team um Han ist daher zuversichtlich, dass zukünftige Beobachtungen mit dem Vera-C.-Rubin-Teleskop im Rahmen des Legacy Survey of Space and Time (LSST) eine ähnliche Spur sowie einen deutlichen Überschuss an Schnelläufersternen entlang der LMC-Umlaufbahn auch am Südhimmel entdecken werden. Die Astronomen erwarten, dass sich die Sternenspur von der Leo-Überdichte im Norden über den Himmel bis zum Schwarzen Loch in der LMC am Südhimmel zurückverfolgen lässt. Ihre Entdeckung wird es ermöglichen, die dynamische Geschichte der Wechselwirkung zwischen dem Milchstraßensystem und seinen Begleitern noch präziser zu rekonstruieren.

Rasende Standardkerzen

Die Überlegung, dass massereiche Schwarze Löcher auch in Begleitgalaxien der Milchstraße sitzen, stützt möglicherweise auch ein Befund aus einem völlig anderen Gebiet. Im November 2025 analysierte ein chinesisches Team um den Astronomen Haozhu Fu von der Universität Peking einen Katalog mit mehr als 135 000 veränderlichen Sternen eines ganz speziellen Typs. Es handelt sich dabei um RR-Lyrae-Sterne (RRLs), die ähnlich wie Cepheiden periodisch pulsieren und daher ihre Leuchtkraft regelmäßig verändern. Unter diesen RRLs fanden sie insgesamt 165 HVS-Kandidaten. Für ihre Untersuchungen nutzen sie präzise gemessene Distanzen aus RRL-Katalogen und kombinieren diese mit den Daten aus dem Katalog Gaia Data Release 3 (DR3) zur Eigenbewegung der Sterne.

RR-Lyrae-Sterne sind metallarm, gehören zu den ältesten Sternen des Milchstraßensystems und sind typischerweise in dessen Halo zu finden. Ihre Distanz lässt sich aufgrund ihrer Perioden-Leuchtkraft-Beziehung bis in Entfernungen von mehreren hunderttausend Lichtjahren sehr genau bestimmen. Aus der beobachteten Periode kann die absolute Helligkeit bestimmt werden. Man bezeichnet sie auch als Standardkerzen. Absolute und beobachtete scheinbare Helligkeit sind über die Distanz im Entfernungsmodul verknüpft. RR-Lyrae-Sterne eignen sich daher hervorragend, um Distanzen zu ermitteln, bei denen die astrometrischen Messungen von Gaia an ihre Grenzen stoßen.

Unter den als HVS identifizierten RR-Lyrae-Sternen zeigen 87 Geschwindigkeiten jenseits der Fluchtgeschwindigkeit der Milchstraße – einige wenige übertreffen solche von 800 bis 1000 Kilometern pro Sekunde. Und auch hier bestätigt sich die räumliche Zweiteilung: Eine Gruppe konzentriert sich zum galaktischen Zentrum hin, während eine deutlich größere Anzahl in der Nähe der Magellanschen Wolken zu finden ist.

Die übrigen 78 sind nicht eindeutig als RRLs zu identifizieren oder möglicherweise falsch klassifiziert und wurden daher nicht berücksichtigt. Die Gruppe stellte zudem fest, dass die den Magellanschen Wolken zugeordneten Hyperschnellläufer chemisch anders zusammengesetzt sind als jene aus dem galaktischen Zentrum. Ihre Metallizität, also der Anteil schwererer Elemente, ist niedriger als bei den galaktischen RR-Lyrae-Sternen und stimmt gut mit den Mittelwerten der Sterne in der LMC überein.

Kein Einzelfall

Das Team um Fu identifizierte zudem eine beträchtliche Anzahl von RRLs, die ursprünglich mit verschiedenen Zwerggalaxien wie Sculptor, Sagittarius, Draco und Ursa Minor assoziiert waren und wahrscheinlich aus diesen Systemen ausgestoßen wurden. Von diesen weisen einige Geschwindigkeiten von bis zu 800 Kilometern pro Sekunde relativ zum Zentrum der Zwerggalaxien auf, was auf die Existenz zentraler Schwarzer Löcher in diesen hinweist. Zwar können auch Gezeitenkräfte Sterne aus Satellitengalaxien herausreißen, doch das scheint in diesem Fall unwahrscheinlicher, da die betroffenen Begleiter derzeit weit von ihrem Perizentrum, dem Punkt der größten Annäherung an die Milchstraße, entfernt sind. Ein HVS-RRL-Kandidat konnte durch Bahnberechnungen mit einer Wahrscheinlichkeit von bis zu 41,9 Prozent direkt auf die Sagittarius-Zwerggalaxie zurückgeführt werden. Und der Ursprung des Hyperschnelläufers J1300+0256 könnte sogar im galaktischen Kugelsternhaufen NGC 5824 liegen, vermutet die Forschungsgruppe.

Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die hyperschnellen Sterne im galaktischen Umfeld nicht nur junge, massereiche Sterne aus dem Zentrum unserer Galaxis und der Großen Magellanschen Wolke umfassen, sondern sowohl in älteren stellaren Populationen als auch in kleineren Begleitgalaxien des Milchstraßensystems vorkommen. Damit rücken Zwerggalaxien und sogar Kugelsternhaufen als eigenständige Sternbeschleuniger in den Fokus.

Die Anzahl der bestätigten Hyperschnellläufer ist momentan noch überschaubar. Seit die Gaia-Mission ihren Betrieb aufgenommen hat, geht die Zahl der Kandidaten allerdings in die Hunderte bis Tausende – darunter sind auch viele, welche als Mitreisende von Begleitgalaxien die Fluchtgeschwindigkeit der Milchstraße scheinbar überschreiten, dabei jedoch noch an ihre Heimatgalaxie gebunden sind. Künftige präzisere Bahnbestimmungen – etwa durch kommende, neue Gaia-Daten – könnten es ermöglichen, eine aussagekräftige Population an »echten« HVS zu identifizieren und ihrer Herkunft zuzuordnen. In einem weiteren Schritt wären dann die Mechanismen zu untersuchen, durch die sie in unterschiedlichen Umgebungen beschleunigt wurden.