Ein näherer Blick auf einen extremen Stern
Im Zentrum unserer Galaxie befindet sich das supermassive Schwarze Loch Sagittarius A*. Ein sonnenähnlicher Stern, bekannt als S2, umkreist dieses Objekt in einer stark elliptischen Bahn, die ihn bis auf die Entfernung des Neptunorbits um die Sonne herankommt. Bei seinem Perigäum erreicht der Stern eine Geschwindigkeit von mehr als acht Prozent der Lichtgeschwindigkeit, was ihn zu einem der schnellsten bekannten Objekte in der Nähe eines Schwarzen Lochs macht.
Diese extremen Bedingungen bieten Astronomen ein einzigartiges Labor, um Vorhersagen der Allgemeinen Relativitätstheorie zu prüfen. Laut Einstein muss das Licht des Sterns in der starken Gravitationsfelder des Schwarzen Lochs eine messbare Rotverschiebung erfahren, zusätzlich zur klassischen Doppler‑Verschiebung durch seine hohe Geschwindigkeit. Messungen der Spektrallinien zeigen tatsächlich eine Kombination beider Effekte, die mit den Relativitätsgleichungen übereinstimmt.
Zusätzlich zur Rotverschiebung lässt sich die Präcession des Perigäums von S2 beobachten. Die Bahn dreht sich leicht pro Umlauf, ein Phänomen, das in der Newtonschen Gravitation nicht vorkommt, aber von der Relativitätstheorie vorhergesagt wird. Die beobachtete Präcession entspricht den theoretischen Werten innerhalb der Messunsicherheiten und bestätigt damit die Gültigkeit Einsteins Theorie auch in diesem extremen Gravitationsfeld.
Die kontinuierliche Beobachtung von S2 über mehrere Jahrzehnte hat es ermöglicht, die Masse und die Entfernung von Sagittarius A* mit hoher Präzession zu bestimmen. Diese Daten tragen nicht nur zum Verständnis des Zentrums unserer Galaxie bei, sondern liefern auch wichtige Tests für alternative Gravitationstheorien, die versuchen, die Relativität zu modifizieren oder zu ersetzen.