VLT-Bilder des Sterns S301 auf seiner Bahn um Sagittarius A*

(Link: eso2612de — Pressemitteilung Wissenschaft - 19. August 2026)

Astronominnen und Astronomen haben den bislang schnellsten bekannten Stern in unserer Heimatgalaxie entdeckt. Der Stern mit der Bezeichnung S301 umkreist das Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße. Er wurde mit dem Very Large Telescope Interferometer der Europäischen Südsternwarte (ESO-VLTI) nachgewiesen und erreicht auf seiner Bahn um das vier Millionen Sonnenmassen schwere Schwarze Loch Geschwindigkeiten von 25.000 km/s. S301 kommt ihm näher als jedes andere zuvor beobachtete Objekt – so nahe, dass durch ihn erstmals die Rotation des Schwarzen Lochs direkt messbar wird.

„Jahrzehnte sorgfältiger Nachbeobachtungen von Sternen, die das zentrale Schwarze Loch unserer Galaxie, Sagittarius A*, umkreisen, haben zu dieser bahnbrechenden Entdeckung eines äußerst vielversprechenden Sterns geführt. Da er Sagittarius A* so nahe kommt, eröffnet S301 ein neues Fenster zu den fundamentalen Eigenschaften der Raumzeit in dieser extremen Umgebung eines Schwarzen Lochs“, sagt Nobelpreisträger Reinhard Genzel, Direktor am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE) in Garching und Gründungsmitglied der Kollaboration, die die neuen Beobachtungen durchgeführt hat.

„Das Besondere an diesem Stern ist seine sehr enge Umlaufbahn um Sagittarius A*: Er benötigt lediglich 8,7 Jahre für einen Umlauf und nähert sich dem Schwarzen Loch bis auf das Zwölffache der Distanz zwischen Erde und Sonne an. Das ist ohne Beispiel“, erklärt Felix Mang, Doktorand am MPE und Erstautor der heute in Nature veröffentlichten Studie.

Bei seiner engsten Annäherung an das Schwarze Loch erreicht der Stern eine Geschwindigkeit von rund 25.000 Kilometern pro Sekunde. Das ist 100.000-mal schneller als ein Verkehrsflugzeug oder mehr als 8 % der Lichtgeschwindigkeit – womit er den Rekord für den schnellsten Stern in der Milchstraße hält. S301 kommt Sagittarius A* zudem näher als jeder andere bisher beobachtete Stern und erreicht eine Minimaldistanz, die etwa dem Abstand von Saturn zur Sonne entspricht. [1] Aufgrund dieser extremen Nähe ist S301 der erste bekannte Stern, mit dem sich die Rotation eines Schwarzen Lochs direkt messen lassen könnte.

Wie bei den meisten Objekten im Universum nehmen Astronominnen und Astronomen an, dass sich auch Sagittarius A* um die eigene Achse dreht. Gemäß Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie zieht ein rotierendes Schwarzes Loch die Raumzeit mit sich und verdrillt sie, was sich auf die Umlaufbahnen naher Sterne auswirkt. Dieser Effekt macht sich umso stärker bemerkbar, je näher ein Objekt einem schnell rotierenden Schwarzen Loch kommt.

„Wir hoffen, mit diesem Stern innerhalb der nächsten zehn Jahre den Spin des Schwarzen Lochs messen zu können“, sagt Mang. MPE-Forscher Stefan Gillessen, ebenfalls maßgeblich an der Studie beteiligt, ergänzt: „Damit wären wir erstmals in der Lage, die Rotation eines massereichen Schwarzen Lochs sehr direkt zu bestimmen – ein zentraler Test für Einsteins Theorie.“ Juan Osorno, Astronom am LIRA Observatoire de Paris–PSL in Frankreich, der ebenfalls eine Schlüsselrolle in der Studie innehatte, fügt hinzu: „Ohne diesen Stern müssten wir die Bewegung anderer Sterne noch mehrere Jahrzehnte lang verfolgen, um der Messung des Spins auch nur nahezukommen.“

Das Aufspüren von S301, der am Himmel zwei Milliarden Mal schwächer leuchtet als Beteigeuze (der orangefarbene Stern im Sternbild Orion), war keine leichte Aufgabe. Das Team nutzte das VLTI, eine Einrichtung am Paranal-Observatorium der ESO in Chile, sowie dessen Instrument GRAVITY, das nach einem Infrastruktur-Upgrade nun als GRAVITY+ betrieben wird. [2] Die Stärke des VLTI liegt in der Fähigkeit, das Licht von vier 8-Meter-Teleskopen zu kombinieren. Dadurch entsteht ein „virtuelles“ Teleskop mit der 15-fachen räumlichen Auflösung eines einzelnen 8-Meter-Teleskops.

„Paranal ist weltweit der einzige Ort, an dem Beobachtungen dieser Art möglich sind, da kein anderes Observatorium über vier 8-Meter-Teleskope verfügt, die zusammen als Interferometer geschaltet werden können“, erklärt Koautor Frank Eisenhauer, Wissenschaftlicher Leiter von GRAVITY+ und Direktor am MPE.

Mit GRAVITY und später GRAVITY+ gelang es dem Team im Frühjahr 2023 erstmals, einen Blick auf den neuen Stern zu erhaschen. Seither wird seine Bahn kontinuierlich nachverfolgt. Zudem konnten die Forschenden die Bahnvergangenheit von S301 bis ins Jahr 2017 rekonstruieren und feststellen, dass er seine engste Annäherung an das zentrale Schwarze Loch zuletzt Anfang 2023 absolvierte. Die Bahneigenschaften von S301 sowie die Tatsache, dass Sterne nicht so nahe an einem massereichen Schwarzen Loch entstehen können, deuten darauf hin, dass S301 ursprünglich Teil eines Doppelsternsystems war, das durch die Gezeitenkräfte von Sagittarius A* zerrissen wurde. Bei diesem Prozess wurde S301 durch die Gravitation des Schwarzen Lochs eingefangen, während sein Begleitstern mit hoher Geschwindigkeit herausgeschleudert wurde – vermutlich schnell genug, um die Galaxie komplett zu verlassen.

Folgebeobachtungen mit GRAVITY+ sowie mit dem Instrument MICADO am künftigen Extremely Large Telescope (ELT) der ESO werden entscheidend sein, um die Bahn von S301 über das kommende Jahrzehnt hinweg zu verfolgen, wenn 2031 die nächste engste Annäherung ansteht. Die Beobachtung von mindestens zwei vollständigen Umlaufbahnen ermöglicht es, die Trajektorie mit so hoher Präzision einzugrenzen, dass das Team erstmals den Spin von Sagittarius A* direkt bestimmen kann. „Das wäre die Erfüllung eines Traums“, sagt Mang.

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Diese Bildsequenz, aufgenommen mit dem Instrument GRAVITY am Very Large Telescope Interferometer der ESO (VLTI), zeigt mehrere Sterne auf ihrer Umlaufbahn um Sagittarius A*, das supermassereiche Schwarze Loch im Zentrum unserer Galaxie. Bei einem dieser Sterne, bekannt als S301, wurde kürzlich festgestellt, dass er dem Schwarzen Loch weit näher kommt als jeder andere bekannte Stern.

S301 umkreist Sagittarius A* alle 8,7 Jahre. Bei seiner engsten Annäherung – vergleichbar mit dem Abstand zwischen Sonne und Saturn – bewegt sich der Stern mit mehr als 8 % der Lichtgeschwindigkeit. Die Größe der Neptunbahn ist als Vergleichsmaßstab dargestellt.

S301 zieht so nahe an Sagittarius A* vorbei, dass seine Umlaufbahn durch die Rotation des Schwarzen Lochs beeinflusst werden könnte, welche die Raumzeit um sich herum verdrillt. Dieser Effekt ist gering, könnte jedoch in den nächsten Jahren mit dem VLTI und dem im Bau befindlichen Extremely Large Telescope (ELT) der ESO gemessen werden.

Die Bahn von S301 ist hier als elliptische Kurve dargestellt. In jedem Einzelbild zeigt die durchgezogene Kurve den Weg, den der Stern bis zu diesem Zeitpunkt bereits zurückgelegt hat, während die gestrichelte Kurve den darauffolgenden Verlauf markiert.

Endnoten

[1] Bei seiner engsten Annäherung zieht der Stern in einem Abstand von nur 1,78 Milliarden Kilometern am Schwarzen Loch vorbei. Das entspricht etwa dem 12-Fachen der Distanz zwischen Sonne und Erde und liegt nur rund 20 % über dem Abstand zwischen Sonne und Saturn.

[2] Nachdem das Team bereits über Jahrzehnte hinweg Sterne im Zentrum der Milchstraße mit verschiedenen ESO-Standorten kartiert hatte, nutzt es für diesen Zweck seit 2017 das Instrument GRAVITY am VLTI. Eine Reihe von schrittweisen Modernisierungen an Instrument und Interferometer unter der Bezeichnung GRAVITY+ wurde in den letzten Jahren umgesetzt und ermöglichte es den Forschenden, immer schwächere Objekte aufzuspüren.

Weitere Informationen

Diese Forschungsarbeit wurde in einem Fachartikel der GRAVITY+-Kollaboration mit dem Titel „Discovery of a star sensitive to the spin of Sgr A*“ vorgestellt, der in Nature erscheint (doi: 10.1038/s41586-026-10894-w).

Das Team setzt sich zusammen aus: K. Abd El Dayem (LIRA, Observatoire de Paris, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Université de Paris, Frankreich), R. Abuter (Europäische Südsternwarte, Garching, Deutschland [ESO Deutschland]), N. Aimar (Faculdade de Engenharia, Universidade do Porto, Portugal [FEUP], und Centro de Astrofísica e Gravitação, IST, Universidade de Lisboa, Portugal [CENTRA]), P. Amaro-Seoane (Universitat Politècnica de València, Spanien, und Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Deutschland [MPE]), A. Berdeu (ESO und LIRA), J. P. Berger (Univ. Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble, Frankreich [IPAG]), G. Bourdarot (MPE), W. Brandner (Max-Planck-Institut für Astronomie, Heidelberg, Deutschland [MPIA]), A. Burkert (Universitäts-Sternwarte, Fakultät für Physik, Ludwig-Maximilians-Universität München, Deutschland [LMU], und MPE), D. Calderon (Max-Planck-Institut für Astrophysik [MPA], Garching, Deutschland), C. Correia (FEUP und CENTRA), J. Cuadra (Universidad Adolfo Ibáñez, Viña del Mar, Chile, und Millennium Nucleus on Transversal Research and Technology to Explore Supermassive Black Holes [TITANS], Chile), R. Davies (MPE), D. Defrère (Instituut voor Sterrenkunde, KU Leuven, Belgien [KU Leuven]), L. Delit (LIRA), A. Drescher (IPAG und MPE), F. Eisenhauer (MPE und Physik-Department, Technische Universität München, Deutschland [TUM]), L. Esteras Otal (ESO Deutschland), M. Fabricius (MPE), H. Feuchtgruber (MPE), N. M. Förster Schreiber (MPE), A. Foschi (LIRA), P. Garcia (FEUP und CENTRA), R. Garcia Lopez (School of Physics, University College Dublin, Irland), A. Generozov (Department of Astronomy und Oden Institute, University of Texas at Austin, USA), R. Genzel (MPE und Departments of Physics & Astronomy, Le Conte Hall, University of California, Berkeley, USA), S. Gillessen (MPE), F. Gonté (ESO Deutschland), X. Haubois (Europäische Südsternwarte, Santiago, Chile [ESO Chile]), S. F. Hönig (School of Physics & Astronomy, University of Southampton, Vereinigtes Königreich [Southampton]), M. Houllé (IPAG), S. Joharle (MPE), A. Kaufer (ESO Chile), J. Kammerer (ESO Deutschland), P. Kervella (LIRA), J. Kolb (ESO Deutschland), L. Kreidberg (MPIA), R. Laugier (KU Leuven), S. Lacour (LIRA), O. Lai (Université Côte d’Azur, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, Laboratoire Lagrange [Lagrange]), J.-B. Le Bouquin (IPAG), J. Leftley (Southampton), B. Lopez (Lagrange), D. Lutz (MPE), F. Mang (MPE und TUM), A. Mérand (ESO Deutschland), F. Millour (Lagrange), M. Montargès (LIRA), N. Morujão (FEUP und CENTRA), H. Nowacki (Lagrange), M. Nowak (LIRA), S. Oberti (ESO Deutschland), J. Osorno (LIRA), T. Ott (MPE), T. Paumard (LIRA), C. Paladini (ESO Chile), H. B. Perets (Department of Physics, Technion – Israel Institute of Technology, Haifa, Israel), K. Perraut (IPAG), G. Perrin (LIRA), R. Petrov (Lagrange), P. O. Petrucci (IPAG), T. Piran (Racah Institute of Physics, The Hebrew University of Jerusalem, Israel [Racah]), N. Pourré (IPAG), S. Rabien (MPE), D. C. Ribeiro (MPE), S. Robbe-Dubois (Lagrange), M. Sadun Bordoni (MPE), J. Sánchez Bermúdez (Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de México, Mexiko), D. Santos (MPE), R. Sari (Racah), J. Sauter (MPIA), S. Scheithauer (MPIA), J. Scigliuto (Lagrange), J. Shangguan (MPE), T. T. Shimizu (MPE), F. Soulez (Univ. Lyon, Univ. Lyon 1, ENS de Lyon, CNRS, Centre de Recherche Astrophysique de Lyon, Frankreich), J. Stadler (LMU), C. Straubmeier (I. Physikalisches Institut, Universität zu Köln, Deutschland), E. Sturm (MPE), M. Subroweit (Köln), C. Sykes (Southampton), L. J. Tacconi (MPE), P. Thévenet (LIRA), I. Urso (LIRA), F. Vincent (LIRA), J. Woillez (ESO Deutschland), G. Zins (ESO Chile).

Die Europäische Südsternwarte (ESO) befähigt Wissenschaftler*innen weltweit, die Geheimnisse des Universums zum Nutzen aller zu entdecken. Wir entwerfen, bauen und betreiben Observatorien von Weltrang. Astronom*innen nutzen sie, um spannende Fragen zu beantworten und die Faszination der Astronomie zu wecken. Außerdem fördern wir die internationale Zusammenarbeit in der Astronomie. Die ESO wurde 1962 als zwischenstaatliche Organisation gegründet. Heute wird sie von 16 Mitgliedsländern (Belgien, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Großbritannien, Irland, Italien, Niederlande, Österreich, Polen, Portugal, Schweden, Schweiz, Spanien, und Tschechien) sowie dem Gastland Chile und Australien als strategischem Partner unterstützt. Der Hauptsitz der ESO sowie das Besucherzentrum und Planetarium, die ESO Supernova, befinden sich in der Nähe von München in Deutschland. Die Teleskope der ESO stehen in der chilenischen Atacama-Wüste, einem wunderbaren Ort mit einzigartigen Bedingungen für die Himmelsbeobachtung. Die ESO betreibt drei Beobachtungsstandorte: La Silla, Paranal und Chajnantor. Auf dem Paranal stehen das Very Large Telescope (VLT) mit dem zugehörigen Very Large Telescope Interferometer (VLTI) sowie Durchmusterungsteleskope wie VISTA. Ebenfalls am Paranal wird die ESO das südliche Feld des Cherenkov Telescope Array (CTAO) betreiben, das größte und empfindlichste Gammastrahlen-Observatorium der Welt. Zusammen mit internationalen Partnern betreibt die ESO auf dem Hochplateau von Chajnantor das Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) zur Beobachtung des Himmels im Millimeter- und Submillimeterbereich. Auf dem Cerro Armazones, nahe dem Paranal, errichten wir derzeit das Extremely Large Telescope (ELT). Es wird das größte optische Teleskop der Welt sein und wird oft als „das weltweit größte Auge am Himmel“ bezeichnet. Von unseren Büros in Santiago de Chile aus unterstützen wir unsere Aktivitäten im Land. Außerdem arbeiten wir mit chilenischen Partnern und der Gesellschaft zusammen.

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Dies ist eine Übersetzung der ESO-Pressemitteilung eso2612.