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Zentrum der Milchstraße : Höllenfahrt ums Schwarze Loch

  • -Aktualisiert am

Simulation des beschleunigten Gases am Rande des Schwarzen Lochs Bild: AFP

Dank neuer Beobachtungen mit dem Very Large Telescope in Chile bleiben kaum noch Zweifel: Das Zentrum der Milchstraße beherbergt ein extrem massereiches Schwarzes Loch. Bald wollen Astronomen es auf ein Foto bannen.

          Im Zentrum der Milchstraße befindet sich ein gigantisches Schwarzes Loch, und es starrt uns an. So könnte man zusammenfassen, was Astronomen um Reinhard Genzel vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching mit dem Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte in Chile entdeckt haben. Vier Millionen Mal so schwer wie die Sonne ist das Massenmonster. Befände es sich an der Stelle unseres Tagesgestirns, würde es dennoch bequem in die Bahn des innersten Planeten Merkur passen. Denn die Materie in einem Schwarzen Loch ist in unvorstellbarem Maße komprimiert, entsprechend extrem ist seine Gravitation. Nicht einmal das Licht kann ihr entkommen. Ein Glück, dass das Loch gut 26 000 Lichtjahre von uns entfernt ist.

          Dass es in seiner Umgebung ungemütlich ist, zeigen die nun in der Fachzeitschrift „Astronomy and Astrophysics“ veröffentlichten Beobachtungen. Zwischen Mai und Juli registrierten die Forscher drei helle Blitze im Infrarotlicht, die direkt vom Schwarzen Loch stammen. Die Blitze entstanden offenbar auf ähnliche Weise wie auch Ausbrüche auf der Sonne: durch einen magnetischen Kurzschluss, der Gaswolken, die sich auf Spiralbahnen in das Loch bewegen, auf hohe Temperaturen erhitzt.

          Der rote Kreis zeigt, wo das Schwarze Loch Sagittarius A* am Himmel zu finden ist.

          In der Vergangenheit beobachteten Astronomen zwar schon intensivere Blitze. Dieses Mal aber stand den Wissenschaftlern mit Gravity ein Instrument zur Verfügung, das das Licht der vier 8,2-Meter-Teleskope des VLT kombiniert und damit eine extrem hohe Detailschärfe erreicht. Auf diese Weise konnten sie die Gaswolken bei ihrem Umlauf um das Schwarze Loch genau verfolgen: Sie wirbeln demnach mit 30 Prozent der Lichtgeschwindigkeit; für einen Umlauf benötigen sie gerade einmal 45 Minuten. Damit kreist das Gas gerade außerhalb des sogenannten Ereignishorizonts. Kommt es dem Schwarzen Loch nur ein wenig näher, verschwindet es auf Nimmerwiedersehen.

          Das Zentrum unserer Milchstraße, beobachtet mit dem NACO Instrument am Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte

          „Das Ergebnis ist eine überzeugende Bestätigung der Lehrmeinung, dass es sich um ein massereiches Schwarzes Loch handelt“, meint Reinhard Genzel. Nur ein solches Schwergewicht vereinigt schließlich genug Masse auf engstem Raum, um Material auf ein Drittel der Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen. Ein großer Erfolg, findet Genzel: „Das war schon immer eines unserer Traumprojekte, aber wir wagten nicht zu hoffen, dass es so bald verwirklicht werden würde.“

          Es ist freilich nicht der erste Beleg für die Existenz des Schwarzen Lochs: Schon seit Mitte der neunziger Jahre verfolgen Genzel und sein Team, wie sich ein Stern namens „S2“ auf einem langgestreckten Orbit bewegt. Alle 16 Jahre kommt S2 dem Ereignishorizont des Lochs bis auf 17 Lichtstunden (etwa 18 Milliarden Kilometer) nah. Das entspricht dem vierfachen Sonnenabstand des Neptun, des äußersten Planeten des Sonnensystems. Im Frühjahr 2018 war es wieder so weit. Tatsächlich verhielt sich der Stern genau so, wie es die Allgemeine Relativitätstheorie vorhergesagt hatte. So gelang es Genzel und seinen Kollegen, erstmals nachzuweisen, dass das Sternlicht tatsächlich Energie verliert, wenn es dem starken Gravitationsfeld des Lochs zu entkommen versucht.

          Simulation der Umlaufbahnen von Sternen nahe des supermassereichen Schwarzen Lochs im Zentrum unserer Milchstraße

          Dies und die neuen Beobachtungen mit Gravity lassen kaum noch Zweifel, dass das Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße real ist. Nun wollen Astronomen noch einen Schritt weiter gehen: Das Ziel ist ein Porträt des Massenmonsters – ein Bild seines „Schattens“ vor dem Hintergrund der umgebenden Materie und Strahlung. Dazu reicht allerdings auch die Genauigkeit von Gravity nicht aus. Forscher schlossen deshalb im vergangenen Jahr erstmals das sogenannte Event Horizon Telescope (EHT) zusammen, ein Netzwerk von Radioteleskopen, die über den ganzen Erdball verteilt sind. „Die beeindruckenden Ergebnisse von Gravity deuten darauf hin, dass die Rotationsachse des Gases um das Schwarze Loch ungefähr in Richtung Erde zeigt“, kommentiert Heino Falcke von der Radboud-Universität Nijmegen (Niederlande) und Mitglied der EHT-Kollaboration. „Das wäre ein bemerkenswerter Zufall, so, als ob es uns direkt ins Gesicht schaut.

          „Es wird spannend werden, die Gravity-Ergebnisse mit den ersten Bildern des Event Horizon Teleskops zu vergleichen.“ Wann das erste Bild eines Schwarzen Lochs zu erwarten ist, kann Falcke aber noch nicht verraten. Die Messungen sind schwierig – und da sich ein Teil des EHT-Netzwerks in der Antarktis befindet, auch nur zu bestimmten Zeiten möglich. Irgendwann 2019, heißt es, sollen die ersten Ergebnisse veröffentlicht werden.

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