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Schwarzes Loch Sagittarius A*: Ritt über dem Ereignishorizont

Schleuderrekord: Im Zentrum der Milchstraße wirbelt Materie mit enormer Geschwindigkeit im Kreis. Verantwortlich ist ein Materiemonster gewaltiger Dimensionen.
Simulation eines Schwarzes Lochs wie das im Herzen der Milchstraße

Ein Drittel der Lichtgeschwindigkeit kann man sich im Grunde kaum noch vorstellen. Ein Objekt, das sich mit dieser Geschwindigkeit bewegt, erreicht unvorstellbare 360 Millionen km/h und würde in einer Sekunde zweieinhalbmal um die Erde flitzen. Kann sich etwas wirklich so schnell bewegen?

Es kann. Das zeigt eine Beobachtung aus dem Zentrum der Milchstraße, die Astrophysiker um Reinhard Genzel vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching im Fachmagazin »Astronomy & Astrophysics« präsentieren. In der Mitte unserer Galaxie befindet sich nach übereinstimmender Expertenmeinung ein gewaltiges Schwarzes Loch, das vier Millionen Mal mehr Masse auf die Waage bringt als unsere Sonne.

Dieses Massemonster namens Sagittarius A* ist vermutlich von heißem Gas und Staub umgeben, das nach und nach in den Schlot des Schwarzen Lochs rutscht. Dabei sendet die Materie kontinuierlich Infrarotstrahlung aus. Sagittarius A* erscheint daher auf Teleskopaufnahmen als heller Punkt, wie Beobachtungen der vergangenen 15 Jahre zeigen. Es gibt jedoch auch Materie, die gerade in sicherem Abstand um das Gravitationszentrum kreist, also in einer Distanz, in der sie noch nicht unrettbar ins Innere des Monsters gezogen wird.

© ESO/Gravity Consortium/L. Calçada/N. Risinger, skysurvey.org (https://www.eso.org/public/videos/eso1835c/) / CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/legalcode)
Zoom zu Sagittarius A*

Genzel und sein Team wollen nun Strahlung aufgefangen haben, die besonders heiße Gasklumpen in der Akkretionsscheibe auf diesem Orbit immer wieder in Richtung Erde aussenden. Diese Hotspots entstehen vermutlich, wenn sich die Magnetfelder der Gas- und Staubscheibe von einem Moment auf den anderen neu anordnen. Dadurch werden Elektronen und andere Ladungsträger kurzfristig stark nach außen beschleunigt. Es handelt sich dabei um ein ähnliches Phänomen wie jenes, das hinter Sonneneruptionen steckt, bei denen ebenfalls Verschiebungen von Magnetfeldlinien heiße Materie nach außen schleudern.

Im August 2018 haben Genzel und seine Kollegen zwei solche Strahlungsausbrüche im Umfeld von Sagittarius A* beobachtet. Sie währten jeweils zwischen 30 und 90 Minuten. In dieser Zeit verschob sich die Position der Strahlungsquelle um wenige millionstel Bogensekunden, berichten die Forscher. Das lasse sich am besten erklären, wenn das Infrarotlicht auf heiße Gasklumpen zurückgehe, die mit einem Drittel der Lichtgeschwindigkeit um das Schwarze Loch rasen.

Möglich wurde die Präzisionsbeobachtung durch das Zusammenschalten von vier Acht-Meter-Teleskopen der Europäischen Südsternwarte auf dem Cerro Paranal in der chilenischen Atacamawüste. Im Rahmen dieses GRAVITY-Projekts hatten die Wissenschaftler bereits vor einigen Monaten einen Stern beobachtet, der mit hoher Geschwindigkeit Sagittarius A* umrundet.

Dieser erreicht allerdings »nur« 2,5 Prozent der Lichtgeschwindigkeit. Die nun aufgespürten Gasklumpen sind zwölfmal so schnell unterwegs, und bewegen sich genau so, wie Einstein Allgemeine Relativitätstheorie vorhersagt. Simulationen zufolge bewegen sie sich knapp über jenem Orbit, ab dem Materie im Schwarzen Loch verschwindet.

45/2018

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 45/2018

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