Scharfer Infrarotblick auf das Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße
Ausgabe 23 | Juli 2015 | „Das Zentrum der Milchstraße ist unser nächstgelegenes Laboratorium, um die Physik supermassiver Schwarzer Löcher und ihre Wechselwirkung mit der unmittelbaren Umgebung zu erforschen.“ Edward G. Krubasik, Präsident der Deutschen Physikalischen Gesellschaft
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Im Zentrum unserer Milchstraße befindet sich ein Objekt; Astronomen bezeichnen es als Sagittarius A* oder Sgr A*. Das etwa 26 000 Lichtjahre von der Erde entfernte Gebilde ist nicht sichtbar, konzentriert auf engstem Raum aber etwa vier Millionen Sonnenmassen. Wissenschaftler gehen daher davon aus, dass es sich um ein sogenanntes Schwarzes Loch handelt. Durch seine enorme Schwerkraft beeinflusst es einen kleinen Haufen von etwa 40 Sternen – den so genannten S-Cluster. Sterne, die ihm nahe kommen, zwingt es zu sehr hohen Umlaufgeschwindigkeiten. Zudem saugt es Materie aus seiner Umgebung an. Die heizt sich auf und beginnt zu leuchten.
Mit dem adaptiven Optik-System NACO am Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte auf dem Cerro Paranal in Chile hat eine Arbeitsgruppe der Universität zu Köln nun polarisiertes Infrarotlicht von Sgr A* über die Jahre 2004 bis 2012 hinweg genauestens beobachtet [1]. Wahrscheinlich wird das Licht durch schnelle Elektronen in starken Magnetfeldern erzeugt. Die Polarisation – die Schwingungsrichtung des Lichts also – dürfte durch die Orientierung des Massenstroms auf das Schwarze Loch hin bedingt sein (Fig. 1) und stimmt mit den Richtungen eines vermuteten Winds oder eines Düsenstrahls (Jet) von Sgr A* überein.
Über die Jahre hinweg kam es zu mehreren Lichtausbrüchen (Fig. 2). Deren Polarisationsgrad und -richtung haben sich dabei kaum verändert. Offenbar blieb der Massenstrom zum Schwarzen Loch hin erstaunlich konstant. Die Wechselwirkung von Sgr A* mit seiner Umgebung lässt sich ebenso anhand der Bewegung der Nachbarsterne beobachten [2]. Ein Objekt im S-Cluster leuchtet hell im Infraroten. Es ist offenbar von Staub und Gas eingehüllt und wird deswegen Dusty S-Cluster Object (DSO; Fig. 3) oder einfach G2 genannt [3, 4]. Neue Daten, die die Arbeitsgruppe mit einem Spektrografen auf dem Paranal aufnahm, zeigen, dass dieses Objekt im Mai 2014 bis auf 160 Astronomische Einheiten an das Schwarze Loch herankam. Das entspricht etwa der vierfachen Entfernung des Pluto von der Sonne.
Kurz vor der engsten Annäherung entfernte es sich mit 2700 ± 60 km/s von uns, kurz nachher kam es mit 3320 ± 60 km/s auf uns zu. Es gab aber keine Anzeichen dafür, dass G2 Gas verloren hätte, auseinandergezogen oder gar zerstört worden wäre: Es hat die extreme Annäherung an das Schwarze Loch offenbar unbeschadet überstanden. Auch das Schwarze Loch blieb von dem Vorgang völlig unbeeindruckt: es ließ keine Anzeichen erhöhter Aktivität erkennen. Wäre G2 eine ausgedehnte, diffuse Staub- oder Gaswolke, wäre sie zumindest stark verformt worden [5]. Stattdessen weisen die Beobachtungen darauf hin, dass das Objekt ein junger Stern ist, der im Schwerefeld von Sgr A* entsteht.
Die Deutsche Physikalische Gesellschaft dankt Andreas Eckart vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie und Universität zu Köln für die wissenschaftliche Beratung