MILCHSTRASSE
Ein Stern auf extremer Bahn um das zentrale Schwarze Loch
Redaktion / Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik
astronews.com
20. August 2026

Mithilfe des Very Large Telescope Interferometers wurde jetzt mit S301 ein Stern entdeckt, der das zentrale Schwarze Loch der Milchstraße näher und schneller umkreist als jeder andere bekannte Stern - mit einer Umlaufzeit von 8,7 Jahren und einer größten Annäherung, die in etwa der Entfernung zwischen Sonne und Saturn entspricht.

Das Bild zeigt alle bekannten Sterne im Zentrum der Galaxie, die das zentrale massereiche Schwarze Loch Sgr A* umkreisen. Der zentrale Bereich wird von jungen, heißen Sternen (blau) und einigen kühleren Sternen (orange/rot) dominiert. Einer der kühleren Sterne, S301, nähert sich Sgr A* sehr stark an - in etwa in der Entfernung zwischen Sonne und Saturn. Sgr A* selbst ist von heißem Plasma umgeben, dessen Licht durch die starke Schwerkraft des Schwarzen Lochs gekrümmt wird. Bild: MPE [Großansicht]

Ein Team der Infrarot- und Submillimeter-Gruppe am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE) hat einen neuen Stern entdeckt. S301 kommt dem supermassereichen Schwarzen Loch Sagittarius A* (Sgr A*) im Zentrum unserer Milchstraße näher, als jeder andere bekannte Stern. Der neu identifizierte Himmelskörper S301 umkreist das Schwarze Loch auf einer stark elliptischen Bahn. Er nähert sich Sagittarius A* bis auf zwölf Astronomische Einheiten an - grob der Entfernung zwischen Sonne und Saturn. Niemals zuvor wurde ein Stern mit kürzerer Umlaufzeit und engerer Bahn um das Schwarze Loch im galaktischen Zentrum beobachtet.

Noch bedeutender: S301 bewegt sich durch einen Bereich, in dem die Rotation des Schwarzen Lochs die Raumzeit selbst mit sich zieht. Dieser Effekt tritt nur in unmittelbarer Nähe eines massereichen, sich drehenden Objekts auf. "S301 untersucht die Raumzeit im galaktischen Zentrum zehnmal näher an Sagittarius A* als unser bisher bester Stern, S2", sagt Reinhard Genzel, Direktor am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik und Nobelpreisträger für Physik 2020. "Innerhalb des nächsten Jahrzehnts messen wir die Rotation des Schwarzen Lochs direkt - ein Meilenstein für die Allgemeine Relativitätstheorie."

S301 leuchtet zwei Milliarden Mal schwächer als Beteigeuze, einer der hellsten Sterne im Sternbild Orion. Sein Licht ist so schwach, dass er selbst in den besten Aufnahmen des galaktischen Zentrums nur als winziger Punkt erscheint, verloren zwischen zahlreichen deutlich helleren Sternen. Erstmals identifiziert wurde S301 im Frühjahr 2023 mit dem GRAVITY-Instrument am Very Large Telescope Interferometer der Europäischen Südsternwarte (ESO) in Chile. Entwickelt in internationaler Kooperation unter der Leitung des MPE, kombiniert GRAVITY das Licht von vier 8-Meter-Teleskopen und erreicht eine Winkelauflösung, die 40-mal schärfer ist als die eines einzelnen Teleskops. Die kürzlich abgeschlossene Erweiterung zu GRAVITY+ mit neuem adaptivem Optiksystem und Laserleitsternen erhöhte die Empfindlichkeit um den Faktor 10 bis 100.

Diese beispiellose Genauigkeit und Sensitivität ermöglichten die Entdeckung des neuen, kaum sichtbaren Sterns S301. Dank seiner außergewöhnlichen Auflösung kann GRAVITY im Zentrum der Milchstraße selbst extrem lichtschwache Sterne auf Skalen beobachten, die mit der Größe unseres Sonnensystems vergleichbar sind. Die Entdeckung von S301 ist das Ergebnis von vier Jahrzehnten systematischer Beobachtungen durch das MPE-Team. In dieser Zeit hat das Team die Region um Sagittarius A* mit stetig wachsender Präzision kartiert, um die Bewegungen der Sterne zu vermessen und die Masse im Zentrum unserer Galaxis zu bestimmen.

Die Bahn von S301 weicht deutlich von einer Ellipse ab, wie sie die klassische Gravitationstheorie nach Newton etwa vorhersagt. Das ist ein klares Anzeichen für relativistische Effekte, die nur in der Nähe eines massereichen, rotierenden Schwarzen Lochs auftreten. Zwei Phänomene spielen dabei eine Rolle. Einerseits die sogenannte Schwarzschild-Präzession: Ist der Raum um eine zentrale Masse, wie in diesem Fall das supermassereiche Schwarze Loch, gekrümmt, wirkt sich dies auf die Umlaufbahnen der Objekte in seiner Umgebung aus. Beim Stern S2 wurde bereits nachgewiesen, dass sich der Punkt seiner größten Annäherung an das Schwarze Loch mit der Zeit langsam verschiebt - auch als Periapsisdrehung bezeichnet. Ursache ist die Krümmung von Raum und Zeit, die allein durch die gewaltige Masse des Schwarzen Lochs entsteht. Die sogenannte Schwarzschild-Lösung der Allgemeinen Relativitätstheorie liefert daher weiterhin eine gute Näherung, um die Bahn von S2 zu beschreiben.

Das zweite Phänomen ist der Lense-Thirring-Effekt (oder auch Frame-Dragging-Effekt): Da das Schwarze Loch im Zentrum unserer Milchstraße nicht nur extrem massereich ist, sondern auch rotiert, tritt neben der Schwarzschild-Präzession ein weiterer relativistischer Effekt auf: der Lense-Thirring-Effekt. Eine rotierende Masse zieht die sie umgebende Raumzeit gewissermaßen mit sich - ähnlich wie ein rotierender Löffel, der das Wasser in einer Tasse in Bewegung setzt. Der Effekt ist deutlich schwächer und daher schwieriger nachzuweisen. Mit S301 wurde nun der erste Stern gefunden, bei dem dieser Effekt um ein Schwarzes Loch messbar wird.

"S301 ist der erste Stern, der direkt in dem Bereich um Sagittarius A* kreist, in dem der Lense-Thirring-Effekt der Raumzeit extrem ist", erläutert Felix Mang, Doktorand am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik. "Wir messen nicht nur die Krümmung der Raumzeit; wir messen, wie sie durch die Rotation des Schwarzen Lochs selbst verzerrt wird. Das ist einzigartig."

Die Verfolgung eines solchen Sterns stellt eine technische Meisterleistung dar. Um die Bahn von S301 zu vermessen, analysierten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler jahrelange Beobachtungsdaten, aufgenommen mit einer Auflösung von nur wenigen Millibogensekunden - vergleichbar mit der Größe eines Autos auf dem Mond. Die Position des Sterns wurde im Rahmen zahlreicher Beobachtungen über viele Jahre hinweg verfolgt. Bislang war es unmöglich, ein derart lichtschwaches Objekt nachzuweisen - vor allem aufgrund des extremen Helligkeitskontrasts zwischen S301 und den anderen Sternen, die das Schwarze Loch umkreisen. Mithilfe einer neuen, vom MPE-Team entwickelten Datenanalysemethode ist es nun gelungen, das schwache Signal herauszufiltern. Das ist vergleichbar mit dem Versuch, das Summen einer Fliege zu hören, während ein Symphonieorchester spielt.

Ein entscheidender Vorteil von S301 gegenüber der Beobachtung des diffusen heißen Gases um Schwarze Löcher (wie beispielsweise das vom Event Horizon Telescope in M 87 abgebildete Schwarze Loch) besteht darin, dass die Bewegung direkt beobachtet wird. Kombiniert man die Positionsmessungen von GRAVITY+ mit Radialgeschwindigkeitsdaten des im Bau befindlichen MICADO-Instruments am Extremely Large Telescope der Europäischen Südsternwarte, kann das Team die dreidimensionale Bewegung des Sterns präzise rekonstruieren und erstmals den Spin von Sagittarius A* direkt bestimmen. "Wir sind schneller, präziser und direkter", sagt Genzel. "Mit S301 messen wir die rotierende Raumzeit selbst - nicht indirekt über ein Bild, sondern direkt über die Bewegung eines einzelnen Sterns."

Die Beobachtung von S301 ist Teil einer langfristigen Vision: die Kerr-Metrik zu prüfen, die mathematische Beschreibung der Raumzeit um ein rotierendes Schwarzes Loch. Stefan Gillessen, Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, erklärt: "Langfristig könnte die Analyse der Bahn von S301 sogar Hinweise auf das No-Hair-Theorem liefern - die Aussage, dass ein Schwarzes Loch vollständig durch nur drei Eigenschaften beschrieben wird: Masse, Drehimpuls und elektrische Ladung."

Frank Eisenhauer, Direktor am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik und leitender Wissenschaftler der GRAVITY-Projekte, schwärmt und blickt optimistisch in die Zukunft: "Die Schönheit der Natur in Form dieses Sterns zu entdecken, ist ein wahr gewordener Traum. Mit GRAVITY+ und dem kommenden MICADO-Instrument, das wir derzeit in einer internationalen Kooperation unter Leitung des MPE für das Extremely Large Telescope entwickeln, werden wir fremde Welten erkunden, neue Physik entdecken und sehen, was niemand zuvor gesehen hat".

Die Ergebnisse der Beobachtungen wurden jetzt in einem Fachartikel veröffentlicht, der in der Zeitschrift Nature erschienen ist.