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Im Bann des Schwarzen Lochs : Und Einstein hatte wieder einmal Recht

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Künstlerische Darstellung: Der Sterns S2 (helles Objekt) umkreist das Schwarzen Loch im galaktischen Zentrum. Die Gravitationswirkung des Schwarzen Lochs ist durch den trichterförmigen Verlauf des Potentials dargestellt. desseseine Gravitationswirkung in Gestaöt des Schwarze Lochs ist Bild: Nicole R. Fuller/National Science Foundation

Die Allgemeine Relativitätstheorie besteht einen Stresstest im Zentrum unserer Galaxis. Dort steht der Stern „S2“ unter dem Einfluss eines Schwarzes Lochs mit einer gigantischen Masse.

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          Die Allgemeine Relativitätstheorie Albert Einsteins hat ein weiteres Mal einen Stresstest mit Bravour bestanden: Selbst unter den extremen Bedingungen im Umfeld eines supermassereichen Schwarzen Lochs behält die Gravitationstheorie ihre volle Gültigkeit. Das berichtet eine internationale Gruppe von Astronomen in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift „Science“ und bestätigt damit Messungen einer anderen Forschergruppe aus dem vergangenen Jahr.

          Die Wissenschaftler um Andrea Ghez von der University of California in Los Angeles haben mit dem Keck-Teleskop auf Hawaii den Stern mit der Bezeichnung „S2“ ins Visier genommen, der um das gigantische Schwarze Loch im Zentrum unserer Milchstraße kreist. Ein Umlauf dauert 16 Jahre. Im vergangenen Jahr erreichte der Stern mit weniger als 18 Milliarden Kilometern (das 120-Fache der Entfernung zwischen Erde und Sonne) seinen geringsten Abstand zu „Sagittarius A*“. Die Gelegenheit nutzten Andrea Ghez und ihre Kollegen, um die Bahn und das Licht von „S2“ von März bis September im infraroten Spektralbereich detailliert zu beobachten. Ihre Daten kombinierten sie mit Messungen astronomischer Beobachtungskampagnen von 1995 bis 2017.

          Das Sternenlicht wird röter

          Die Astronomen konnten unter anderem die sogenannte Gravitationsrotverschiebung beobachten: Infolge der starken Gravitationswirkung des Schwarzen Lochs wird das Licht von „S2“ in den rötlichen Spektralbereich verschoben – ein Effekt der Allgemeinen Relativitätstheorie. Laut Einstein verliert das Licht des Sterns Energie, wenn es das starke Gravitationsfeld des Schwarzen Lochs verlässt. Dabei verändert die Strahlung ihre Wellenlänge und erscheint röter. Diesen Effekt haben die Forscher um Ghez nun mit großer Präzision beobachten können.

          Zwei Laserstrahlen des Keck-Teleskops weisen den Weg in das galaktische Zentrum

          „Wir haben uns gefragt, wie sich die Schwerkraft nahe einem supermassereichen Schwarzen Loch verhält, und ob Einsteins Theorie uns die ganze Geschichte erzählt“, erklärte Ghez. „Sagittarius A*“ besitzt die Masse von ungefähr vier Millionen Sonnen.

          Frühere Messungen bestätigt

          Während die Allgemeine Relativitätstheorie bereits viele Tests in vergleichsweise schwachen Gravitationsfeldern auf der Erde und in unserem Sonnensystem bestanden hat, ist sie im vergangenen Jahr von einer anderen Forschergruppe erstmals unter den Extrembedingungen in der Umgebung des zentralen Schwarzen Lochs der Milchstraße getestet worden – ebenfalls mit Erfolg. Dazu nutzen die Astronomen die empfindlichen Instrumente am „Very Large Telescope“ der Europäischen Südsternwarte (Eso) am Paranal im Norden Chiles. Die Messungen endeten im Mai 2019.

          Die Gruppe um Ghez konnte nun die Beobachtungen aus dem vergangenen Jahr mit dem Keck-Teleskop weiterführen und bestätigen. Sie hätten dabei nach eigenen Angaben auch das bislang präziseste Bewegungsbild des Sterns „S2“ bei seinem Umlauf um „Sagittarius A*“ in drei Raumdimensionen gewinnen können.

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