Relativitätstheorie bestätigt – Schwarzes Loch gibt Albert Einstein recht

Zwei Mal in 26 Jahren hatten Astronomen die Gelegenheit, einen Stern beim Umkreisen eines Schwarzen Lochs genau zu beobachten. Die Beobachtung bringt erfreuliche Erkenntnisse.

Im Zentrum der Milchstraße haben Astronomen eine weitere Bestätigung für Albert Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie gefunden: Erstmals konnten sie die sogenannte Gravitations-Rotverschiebung nachweisen. Die Wissenschaftler um Reinhard Genzel vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching bei München hatten den Stern S2 ins Visier genommen und genau verfolgt, wie er das extrem massereiche Schwarze Loch im Zentrum unserer Heimatgalaxie passierte. Ihre Beobachtungen mit dem "Very Large Telescope" (VLT) der Europäischen Südsternwarte Eso stellen die Forscher im Fachblatt "Astronomy & Astrophysics" vor.

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Der Stern S2 umrundet das zentrale Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße etwa alle 15 Jahre. Auf seiner eiförmigen Bahn nähert er sich bis auf 14 Milliarden Kilometer an das Schwarze Loch an - das entspricht ungefähr dem dreifachen Abstand des äußersten Planeten unseres Systems, Neptun, zur Sonne. Der Stern wird dabei sehr schnell, er erreicht ein Tempo von mehr als 25 Millionen Kilometern pro Stunde, fast drei Prozent der Lichtgeschwindigkeit. Nach Einsteins vor mehr als 100 Jahren veröffentlichten Theorie sollte das Licht des Sterns durch die starke Gravitationskraft des Schwarzen Lochs etwas röter werden - die Lichtwellenlänge wächst. Genau diesen Effekt haben die Forscher nun beobachtet.

Die Entdeckung dieser Gravitations-Rotverschiebung sei der Höhepunkt einer insgesamt 26-jährigen Beobachtungskampagne, unterstrich die Max-Planck-Gesellschaft in einer Mitteilung. "Wir haben seit einer Dekade gezielt danach gesucht und das Experiment vorbereitet", berichtete Genzel. "Das ist das zweite Mal, dass wir den nahen Vorbeiflug von S2 um das Schwarze Loch in unserem galaktischen Zentrum beobachtet haben. Aber diesmal konnten wir den Stern aufgrund der deutlich verbesserten Instrumentierung mit bisher unerreichter Detailauflösung verfolgen." Ko-Autor Stefan Gillessen vom Garchinger Institut ergänzt: "Damit konnten wir den Stern auf seiner Umlaufbahn extrem genau verfolgen und schließlich die gravitative Rotverschiebung im Spektrum von S2 nachweisen."

26.000 Lichtjahre entfernt

Das supermassereiche Schwarze Loch im Zentrum unserer Galaxie ist 26.000 Lichtjahre von der Erde entfernt. Die Masse dieses Gravitationsmonsters ist vier Millionen Mal so groß ist wie diejenige der Sonne. Schwarze Löcher sind exotische Objekte, deren gigantischer Schwerkraft selbst das Licht nicht entkommen kann.

Mit den neuen Messungen am Stern S2 erwies sich Einsteins Theorie einmal mehr als richtig - "in einem viel extremeren Labor, als er es sich vorstellen konnte", wie die ESO hervorhob. Der später als Jahrhundertgenie gefeierte Einstein hatte die Grundidee seiner Allgemeinen Relativitätstheorie am 25. November 1915 der Preußischen Akademie der Wissenschaften vorgelegt.

Die Theorie beschreibt unter anderem, wie massereiche Körper die Raumzeit verzerren. Heute zählt die Allgemeine Relativitätstheorie gemeinsam mit der Quantenmechanik zu den großen physikalischen Theorien des 20. Jahrhunderts.