Ein einsamer Stern namens S2, der ein supermassereiches Schwarzes Loch im Zentrum unserer Galaxie umkreist, hat die Vorhersage der allgemeinen Relativitätstheorie in der extremsten Umgebung demonstriert, in der wir sie testen können.
In Dutzenden von Beobachtungen zeigten Astronomen, dass die Umlaufbahn von S2 keine feste Ellipse ist. Vielmehr bewegt sich die Umlaufbahn wie ein Spirographenmuster – ein Phänomen, das als Schwarzschild-Präzession bekannt ist.
Dies ist das erste Mal, dass eine Schwarzschild-Präzession um ein supermassives Schwarzes Loch entdeckt wurde, was zeigt, dass sie auch dann bestehen bleibt, wenn wir die Umlaufbahnen von Sternen in den extremsten Umgebungen beobachten.
Darüber hinaus können allgemeine Relativitätsgleichungen verwendet werden, um Orbitaländerungen genau vorherzusagen – und diese Berechnungen stimmen genau mit S2-Beobachtungen überein.
“Einsteins allgemeine Relativitätstheorie sagt voraus, dass die gebundenen Bahnen eines Objekts um ein anderes nicht wie in der Newtonschen Schwerkraft geschlossen sind, sondern in der Bewegungsebene vorwärts gehen”, erklärte der Astrophysiker Reinhard Hansel vom Max-Planck-Institut für Alien-Physik (MPE) in Deutschland.
Dieser berühmte Effekt – erstmals in der Umlaufbahn des Planeten Merkur um die Sonne zu sehen – war der erste Beweis für die allgemeine Relativitätstheorie. Hundert Jahre später entdeckten wir den gleichen Effekt, als sich ein Stern, der den Schützen umkreist. Ein Schwarzes Loch in der Mitte der Milchstraße bewegt.
S2 umkreist Schütze A alle 16 Jahre in einer langen elliptischen Umlaufbahn. Bei nächster Annäherung oder Periastron sind es 17 Lichtstunden vom Schwarzen Loch oder etwas mehr als das Vierfache der Entfernung von der Sonne zum Neptun.
Es mag weit weg klingen, aber wenn Sie es mit etwas so Massivem wie Schütze A zu tun haben, ist es überraschend nah und der Gravitationsaufprall des Schwarzen Lochs beschleunigt den Stern auf fast 3 Prozent der Lichtgeschwindigkeit, wenn er sich dreht. Es ist einer der dem galaktischen Zentrum am nächsten gelegenen Sterne.
“Da die S2-Messungen so gut der allgemeinen Relativitätstheorie folgen, können wir strenge Grenzen setzen, wie viel unsichtbares Material wie verteilte dunkle Materie oder möglicherweise kleinere Schwarze Löcher um Schütze A vorhanden sind”, so die Astrophysiker Guy Perrin und Karin Perrault vom Pariser Observatorium – Place de Meudon und dem Observatorium von Grenoble in Frankreich.
“Dies ist von großem Interesse für das Verständnis der Entstehung und Entwicklung supermassiver Schwarzer Löcher.”
Die Studie wurde in Astronomie und Astrophysik veröffentlicht.
