Mit bisher unerreichter Präzision haben Astronomen 28 Sterne um die Strahlungsquelle Sagittarius A* im Zentrum der Milchstraße verfolgt und ihre Umlaufbahnen berechnet. Auf diese Weise konnten sie die dort wirkenden Kräfte und damit wichtige Eigenschaften des zentralen Schwarzen Lochs ableiten.
In insgesamt 50 Nächten, verteilt über 16 Jahre, beobachteten Reinhard Genzel vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching und seine Kollegen die Sterne im infraroten Spektralbereich. Seit 1992 nutzten sie dazu ein 3,5-Meter-Teleskop am La Silla Observatorium in Chile, seit 2002 zwei Instrumente am Very Large Telescope (VLT), ebenfalls in Chile. Dabei erreichten sie schließlich eine Winkelauflösung von 300 Mikrobogensekunden. Eine Ein-Euro-Münze ließe sich damit noch aus einer Entfernung von etwa 10 000 Kilometern erkennen. Im Vergleich zu früheren Studien konnte das Team um Genzel die Positionen der Sterne nun sechsmal genauer bestimmen.
Sterne im galaktischen Zentrum | Für S2, einen der Sterne im galaktischen Zentrum, dauert ein Umlauf nur 15 Jahre. Die Astronomen waren somit in der Lage, den Orbit in 16 Jahren vollständig zu verfolgen. S2 nähert sich dem Schwarzen Loch bis auf einen Lichttag – das ist etwa die fünffache Distanz zwischen Neptun und Sonne.
In der innersten Region kreisen sie demnach auf zufälligen Umlaufbahnen – ähnlich einem Schwarm von Bienen, berichten die Forscher. Sechs weiter außen liegende Gestirne bewegen sich hingegen auf einer Scheibe um das Schwarze Loch. Dies war bereits in früheren Studien vermutet, aber nicht bewiesen worden. Der Stern S2 umkreist Sagittarius A* dabei derart schnell, dass er innerhalb der 16 Jahre einen kompletten Orbit schaffte.
S2 trug entscheidend zur hohen Genauigkeit der Ergebnisse bei, so die Wissenschaftler. Sie verfeinerten die Werte für die Masse von Sagittarius A*, die bei vier Millionen Sonnen liegt, sowie für dessen Entfernung von rund 27 000 Lichtjahren. Zudem stammen ihren Berechnungen zufolge mindestens 95 Prozent der Masse, welche die Sterne auf ihrem Orbit hält, aus dem Schwarzen Loch. Damit bliebe nur wenig Raum für Dunkle Materie.
Die Wissenschaftler sehen ihre langjährige Studie als bislang besten empirischen Beleg dafür, dass im Zentrum der Galaxis tatsächlich ein supermassereiches Schwarzes Loch existiert. Schon bald sollen Beobachtungen, in denen die vier 8,2-Meter-Teleskope am VLT zusammengeschlossen werden, bereits eine zehn- bis hundertmal höhere Winkelauflösung als jetzt ermöglichen und damit weitere Geheimnisse dieser Region lüften.
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