Sagittarius A* (gesprochen: Sagittarius A Stern; abgekürzt: Sgr A*; eine Region im Sternbild Schütze) ist eine Quelle von Radiowellen im Zentrum der Milchstraße. Nach derzeitigem radioastronomischen Forschungsstand handelt es sich dabei um ein supermassereiches Schwarzes Loch von 4,1 Millionen Sonnenmassen, das 26.500 Lichtjahre von der Erde entfernt ist. Sagittarius A* ist ein aktiver Galaxienkern im Mittelpunkt der Milchstraße.^[5]

Geschichte

Schon 1932 fand Karl Jansky im Sternbild Schütze (lat. Sagittarius) eine starke Radioquelle.^[6] Am 13. und 15. Februar 1974 entdeckten die Astronomen Bruce Balick und Robert Hanbury Brown mit Hilfe des Interferometers am National Radio Astronomy Observatory dort Sagittarius A*.^[7] Der Asterisk „*“ wurde von Robert Brown dem lateinischen Namen des Sternbilds Schütze analog zur Notation angeregter Zustände in der Atomphysik hinzugefügt. Er vermutete, die Radioquelle rege ihre Umgebung zur Aussendung von Strahlung an.^[8] Der Name hatte Bestand, auch wenn sich die Vermutung Browns als falsch herausstellte.^[9]

Die Entdeckung des supermassereichen Schwarzen Lochs in dieser Region gelang unabhängig Teams um Andrea Ghez am Keck-Observatorium und Reinhard Genzel am La-Silla-Observatorium und Very Large Telescope in mehrjährigen Beobachtungsreihen ab den 1990er-Jahren.

Mit dem Event Horizon Telescope (EHT) wird per Very Long Baseline Interferometry (VLBI) die unmittelbare Umgebung von Sagittarius A* untersucht. Bei 1,3 mm Wellenlänge wird eine dem Ereignishorizont vergleichbare Winkelauflösung erreicht und damit erstmals direkt nachgewiesen, dass es sich tatsächlich um ein Schwarzes Loch handelt. Das weit südlich gelegene Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) nahm 2017 erstmals im EHT-Verbund teil (bei 3,5 mm), was die Auflösung in Nord-Süd-Richtung um einen Faktor drei verbesserte. Dabei zeigte sich Sagittarius A* symmetrisch. Damit wird wahrscheinlicher, dass die Radioemission aus einer kompakten Scheibe um das Schwarze Loch stammt, statt, wie für andere Galaxienzentren nachgewiesen, aus einem Jet – der müsste recht genau in unsere Richtung zeigen.^[10]

Objekte im Umfeld von Sgr A*

Sterne

Im Jahr 2002 konnten Wissenschaftler (um Reinhard Genzel), die am Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte (ESO) forschen, einen Stern beobachten, der sich der Region Sagittarius A* auf 17 Lichtstunden (≈18,36 Milliarden Kilometer) genähert hatte.^[11][12] Die Forscher konnten bei ihren Beobachtungen eine plötzliche Kehrtwendung des 15 Sonnenmassen schweren Sterns S2 erkennen. Aufgrund der hohen Geschwindigkeit des Sterns kann dieser Vorgang nur als Bahnbewegung um ein Schwarzes Loch interpretiert werden. Durch die geringe Entfernung von S2 zu der enormen Masse des Schwarzen Loches ist seine Umlaufgeschwindigkeit sehr hoch; seine Bahngeschwindigkeit beträgt bis zu 5000 km/s. Seine Umlaufbahn ist relativ stabil; erst wenn sich S2 dem Schwarzen Loch auf 16 Lichtminuten genähert hat, wird er durch die Gezeitenkräfte zerrissen werden. Für einen Umlauf um das Zentrum benötigt S2 nur 15,2 Jahre. Für einen weiteren Stern, den 16-mal lichtschwächeren Stern S0-102, wurde 2012 ebenfalls die Umlaufbahn vermessen und eine noch kürzere Periode von 11,5 Jahren gemessen. Diese beiden Sterne sind bis jetzt die einzigen Objekte, die bei einem so geringen Abstand zu Sgr A* beobachtet worden sind.

Die Beobachtung des Sterns S2 bei seiner Bewegung um Sagittarius A* wurde durch ein adaptives Optiksystem (NAOS) ermöglicht, das störende Einflüsse der Atmosphäre ausgleichen kann. Durch diese Beobachtungsmethode ist es jetzt möglich, auszuschließen, dass es sich bei Sgr A* um etwas anderes handelt als ein supermassereiches Schwarzes Loch – beispielsweise um einen Haufen von Neutronensternen.

Am 19. Mai 2018 erreichte S2 nach einem 16,0518 Jahre dauernden Umlauf wieder die größte Annäherung an das schwarze Loch, was Gegenstand verschiedener Beobachtungsprogramme auch für den Test der Allgemeinen Relativitätstheorie war, so das Konsortium GRAVITY beim Paranal-Observatorium (VLTI).^[13] Dabei wurde auch die durch die Allgemeine Relativitätstheorie vorhergesagte gravitative Rotverschiebung nochmals bestätigt.^[14]

Gaswolke

Forscher des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik entdeckten 2011 die Gaswolke G2 mit der etwa dreifachen Erdmasse, die sich auf Sagittarius A* zubewegt. Im Jahr 2013 wurde beobachtet, wie sich Teile davon auf 25 Milliarden Kilometer dem Schwarzen Loch näherten. Dabei wurde die Wolke auseinandergezerrt und von der Ultraviolettstrahlung benachbarter Sterne zum Leuchten gebracht. Messungen ergaben, dass der vordere Teil der Wolke den Punkt der größten Annäherung an das Schwarze Loch bei einer Bahngeschwindigkeit von mehr als 2800 km/s (etwa 1 % der Lichtgeschwindigkeit) bereits passiert hatte. Durch die Messungen erwarten die Forscher Informationen über die physikalischen Vorgänge während der Annäherung an ein Schwarzes Loch und die Auswirkungen extrem starker Gravitationsfelder.^[15]

Zweites Schwarzes Loch

Im Jahr 2004 wurde mit dem Gemini-Teleskop auf Hawaii mit IRS 13 ein Objekt entdeckt, das eine Masse von etwa 1300 Sonnenmassen besitzt und Sagittarius A* im Abstand von drei Lichtjahren begleitet. Bei IRS 13 handelt es sich genau betrachtet um eine Gruppe von sieben Sternen, die sich um einen gemeinsamen Schwerpunkt drehen. Untersuchungen weisen dort auf ein mittelgroßes Schwarzes Loch hin. Dieses umrundet Sgr A* auf engstem Raum mit einer ungewöhnlich hohen Geschwindigkeit von etwa 280 km/s. Ein weiteres Indiz für das Vorliegen eines Schwarzen Loches ist neben den hohen Geschwindigkeiten die Röntgenstrahlung, die von IRS 13 ausgesendet wird.^[16]

Weitere Schwarze Löcher

Im Januar 2005 wurden mit dem Chandra X-ray Observatory Helligkeitsausbrüche in der Nähe von Sgr A* beobachtet, die darauf schließen lassen, dass sich im Umkreis von etwa 70 Lichtjahren 10.000 bis 20.000 Schwarze Löcher befinden, die das supermassereiche zentrale Schwarze Loch in Sgr A* umkreisen.^[17] Dadurch wird eine seit 2003 kursierende Theorie gestützt, nach der das zentrale Schwarze Loch über kleinere Löcher „gefüttert“ wird: Dabei sammeln die kleinen Schwarzen Löcher in den weiter außen befindlichen Bereichen der Milchstraße Haufen von Sternen um sich herum an, die sie dann gefangen halten, bis sie sich auf einer Spiralbahn bis in die unmittelbare Nähe von Sgr A* bewegt haben. Dort werden die Sternhaufen irgendwann durch die extrem großen Gezeitenkräfte aufgelöst und verlieren den einen oder anderen Stern an das supermassereiche Schwarze Loch. Die bisherige Theorie zum Fütterungsprozess ging davon aus, dass eine riesige ringförmige Gaswolke um das Schwarze Loch kreist und dabei immer schwerer wird. Sobald eine kritische Masse überschritten wird, kollabiert diese Wolke und stürzt in das Zentrum der Milchstraße. Vermutlich spielen beide Prozesse eine wichtige Rolle bei der Fütterung von Sgr A*.

Weitere Objekte

In der Umgebung von Sagittarius A* existiert der Magnetar PSR J1745−2900.

• Ein Monster im Visier. wissenschaft.de
• ESO: Ein Festmahl für das Schwarze Loch im Zentrum der Galaxis +Bilder & Animation – 14. Dezember 2011

1. ↑ Sagittarius A* bei SIMBAD
2. ↑ F. Eisenhauer et al.: A Geometric Determination of the Distance to the Galactic Center. In: The Astrophysical Journal. 597, Nr. 2, 23. Oktober 2003, S. L121–L124. arxiv:astro-ph/0306220, bibcode:2003ApJ...597L.121E, doi:10.1086/380188.
3. ↑ Größe des Schwarzen Lochs in der Milchstraße vermessen. Science ORF, 1. Januar 2010.
4. ↑ Geoffrey C. Bower, Heino Falcke, Robeson M. Herrnstein, Jun-Hui Zhao, W. M. Goss, Donald C. Backer: Detection of the Intrinsic Size of Sagittarius A* Through Closure Amplitude Imaging. In: Science. 30. April 2004, Band 304, Nr. 5671, S. 704–708, doi:10.1126/science.1094023.
5. ↑ Ein Monster im Visier. In: Bild der Wissenschaft., 10. Dezember 2008.
6. ↑ Ronald Smothers: Commemorating a Discovery in Radio Astronomy. In: The New York Times, 9. Juni 1998. Abgerufen am 13. September 2015. 
7. ↑ Fulvio Melia: The Galactic Supermassive Black Hole. Princeton University Press, Princeton 2007, ISBN 0-691-13129-5. 
8. ↑ W. M. Goss, Robert L. Brown, K. Y. Lo: The Discovery of Sgr A*. In: The central 300 parsecs of the Milky Way (= Conference proceedings), 2003, arxiv:astro-ph/0305074
9. ↑ Jun-Hui Zhao, Mark R. Morris, and William Miller Goss: A New Perspective of the Radio-Bright Zone at the Galactic Center: Feedback from Nuclear Activities. The Astrophysical Journal, 2016, doi:10.3847/0004-637X/817/2/171.
10. ↑ Sara Issaoun et al.: The Size, Shape, and Scattering of Sagittarius A* at 86 GHz: First VLBI with ALMA. The Astrophysical Journal, 2019, doi:10.3847/1538-4357/aaf732, arXiv:1901.06226.
11. ↑ R. Schödel, Reinhard Genzel u. a.: A star in a 15.2-year orbit around the supermassive black hole at the centre of the Milky Way. In: Nature. 419, 17. Oktober 2002, S. 694–696, doi:10.1038/nature01121.
12. ↑ S. Gillessen, F. Eisenhauer, S. Trippe, T. Alexander, R. Genzel, F. Martins, T. Ott: Monitoring stellar orbits around the Massive Black Hole in the Galactic Center. In: Astroph. Journal. Band 692, 2009, S. 1075, Preprint 2008, arxiv:0810.4674.
13. ↑ Gravity, ESO
14. ↑ Gravity Collaboration, R. Abuter u. a., Detection of the gravitational redshift in the orbit of the star S2 near the Galactic centre massive black hole, Astronomy & Astrophysics, Band 615, 2018, L 15, Abstract
15. ↑ Vom Schwarzen Loch zerfetzt. Europäische Südsternwarte, 17. Juli 2013 (Pressemitteilung).
16. ↑ Jean-Pierre Maillard, Thibaut Paumard, Susan R. Stolovy, François Rigaud: The nature of the Galactic Center source IRS 13 revealed by high spatial resolution in the infrared. In: Astron. and Astrophys. Band 423, 2004, S. 155, arxiv:astro-ph/0404450. Neues Schwarzes Loch entdeckt. Raumfahrer.net, 9. November 2004.
17. ↑ 2005. Nach einem Vortrag von Michael Muno.