Der Stern S301 hat den seltsamsten Himmel der Galaxis
Im Bann des Schwarzen Lochs
Mit der 4,3-millionenfachen Sonnenmasse dominiert Sgr A* die Region. Seine Schwerkraft ist extrem stark und übt Einfluss auf eine Vielzahl von Objekten in seiner näheren Umgebung aus. Dazu gehört ein Sternenschwarm, der als S-Sternhaufen bezeichnet wird. Dutzende sehr leuchtkräftige Mitglieder dieses Sternhaufens sind bekannt, doch in dem Bereich befinden sich wahrscheinlich weitaus mehr Sterne, die schwächer leuchten und hinter einem riesigen Schleier aus undurchsichtigem Staub zwischen dem Zentrum der Galaxie und der Sonne verborgen sind.
Mithilfe großer Infrarotteleskope, die durch den Staubschleier hindurchsehen können, ist es gelungen, einige dieser Sterne zu beobachten, wie sie um das Schwarze Loch herumwirbeln. Die meisten bewegen sich auf elliptischen Bahnen, nähern sich dabei dem Schwarzen Loch und entfernen sich dann wieder weiter von ihm. Bis vor Kurzem war der Rekordhalter beim »Tauchen« zum Schwarzen Loch ein Stern namens S2, der sich Sgr A* bis auf 18 Milliarden Kilometer annähert. Kurze Zeit später folgte der Stern S62, der das Schwarze Loch auf einer noch engeren Bahn umkreist.
Doch dann, im August 2026, wurde der Rekord nochmals gebrochen, als die Entdeckung eines Sterns bekannt wurde, der auf den Namen S301 getauft wurde. Auf seiner langgestreckten elliptischen Umlaufbahn nähert sich S301 dem Schwarzen Loch bis auf etwa 1,7 Milliarden Kilometer – nicht viel weiter entfernt als der durchschnittliche Abstand zwischen Sonne und Saturn (siehe »Der schnellste Stern der Galaxis«). Bei einer Masse von rund 4,3 Millionen Sonnenmassen füllt Sgr A* immerhin knapp ein Fünftel der Merkurbahn aus, würde es anstelle der Sonne ins Zentrum unseres Sonnensystems gesetzt.
Und das macht den Himmel von S301 aus gesehen einzigartig im Vergleich zu jedem anderen bekannten Ort in der Galaxis.
Ein Blick wie nirgendwo sonst
Im Jahr 2022 gab ein weltweites Forschungskonsortium bekannt, dass es Aufnahmen von Sgr A* gemacht hatte, die einen donutförmigen Ring aus Materie zeigten, der um das Schwarze Loch herumwirbelt. Das Loch in der Mitte des Rings ist der »Schatten« von Sgr A* – der Raum um das Schwarze Loch herum, in dem Licht tatsächlich um das Schwarze Loch kreisen kann, bevor es hineinfällt; da kein Licht entweichen kann, erscheint der Bereich dunkel. S301 kommt dem Schwarzen Loch so nahe, dass dieser Schatten dort, am Himmel des Sterns, einen Durchmesser von mehr als einem Grad aufweist – das entspricht mehr als der doppelten Größe des Vollmonds von der Erde aus gesehen. Der um Sgr A* befindliche Materiering hätte einen Durchmesser von etwa vier Grad – die Hälfte der scheinbaren Größe Ihrer ausgestreckten Faust.
Wohlgemerkt: Selbst die gebündelte Leistung aller über unseren Planeten verteilten Radioteleskope könnte die Form dieses Materials gerade noch erkennen und würde lediglich einen unscharfen Ring zeigen. Von S301 aus hätte man eine weitaus bessere Sicht, als wenn man einfach an den Himmel blicken würde.
Das hätte jedoch seinen Preis. Astronomen haben herausgefunden, dass Materie, die vor etwa 200 Jahren in Sgr A* fiel, so heiß wurde, dass sie helle Flares im Röntgenbereich aussandte – mit einer Leistung, die hunderttausendmal so groß war wie die gesamte Leuchtkraft der Sonne. Selbst aus einer Entfernung von 1,7 Milliarden Kilometern ist das eine tödliche Strahlungsdosis.
Glücklicherweise – wenn man das so sagen kann – umkreisen S301 wahrscheinlich keine Planeten. In dieser Entfernung von Sgr A* ist die Schwerkraft des Schwarzen Lochs so stark, dass sie jeden Planeten destabilisieren würde, der mehr als nur einige wenige Millionen Kilometer vom Stern entfernt umläuft. Zwar könnten Planeten mit einer näheren Umlaufbahn um S301 bestehen bleiben, doch der Stern selbst ist so heiß, dass sie verbrennen würden. Das ist schade. Abgesehen von diesen tödlichen, extrem starken Röntgenausbrüchen – was für ein Anblick wäre das!
Wenn der Himmel seine Farbe wechselt
Ein extrem massereiches Schwarzes Loch aus nächster Nähe zu sehen, ist ein spektakulärer, wenn auch beunruhigender Gedanke, aber das ist nicht die einzige Kuriosität, die S301 bietet. Entscheidend ist in dem Fall nicht so sehr die Position des Sterns, sondern seine Geschwindigkeit. Befindet sich der Stern am Perigalaktikon (ein reizvoller Begriff, der »Punkt in seiner Umlaufbahn bedeutet, der dem galaktischen Zentrum am nächsten liegt« – für S301 ist das Sgr A*), ist die Gravitation des Schwarzen Lochs so stark, dass S301 mit einer Geschwindigkeit von 25 000 Kilometern pro Sekunde (90 Millionen Kilometern pro Stunde) um Sgr A* herumschießt. Das entspricht etwa acht Prozent der Lichtgeschwindigkeit. Würden wir von dem Stern aus in die Weite blicken, würde die teuflisch schnelle Bewegung das, was wir sehen, buchstäblich verändern.
Bei solch hohen Geschwindigkeiten wird das Licht aufgrund des relativistischen Doppler-Effekts merklich rot- und blauverschoben. Das ist vergleichbar damit, dass beispielsweise der Ton eines vorbeifahrenden Motorrads tiefer wird, wenn das Fahrzeug von einem wegrast. Bei der Geschwindigkeit, mit der sich S301 um das Schwarze Loch bewegt, ist diese Verschiebung erheblich und verändert die wahrgenommene Farbe kosmischer Objekte. So würde uns etwa die charakteristische rote Farbe von Wasserstoffwolken in der Milchstraße orange erscheinen, wenn S301 auf sie zuläuft, und dunkelrot, wenn er sich von ihnen entfernt.
Noch seltsamer ist die Lichtaberration. Trotz der seltsamen Bezeichnung ist dieser Effekt bereits aus dem Alltag vertraut: Wenn Sie mit dem Auto durch den Regen fahren, scheinen die Tropfen immer in einem Winkel zur Senkrechten auf Sie zuzukommen, egal, in welche Richtung Sie sich bewegen. Das ist das Ergebnis des Zusammenspiels zwischen der Geschwindigkeit der Regentropfen beim Herabfallen und Ihrer Geschwindigkeit, während Sie sich auf sie zu bewegen.
Das Gleiche geschieht auch mit Licht. Der Effekt ist äußerst gering, es sei denn, man bewegt sich sehr schnell; doch bei der Geschwindigkeit von S301 um Sgr A* kann sich der Winkel um mehr als vier Grad verändern. Das bedeutet, dass die Sterne auf der einen Seite des Himmels ihre Positionen um etwa neun Grad zu verschieben scheinen – im Vergleich zu den Sternen auf der anderen Seite des Himmels! Das würde die Kartierung des Himmels, gelinde gesagt, erschweren. Ganze Sternbilder würden im Lauf der 8,7 Erdjahre dauernden Umlaufdauer des Sterns ihre Positionen scheinbar verschieben.
Sogar die Zeit selbst verändert sich für S301. Einsteins spezielle Relativitätstheorie zeigt, dass die Zeit für sich rasch bewegende Objekte im Vergleich zu einem stationären Beobachter langsamer verläuft. Auch dieser Effekt ist gering, bis die Geschwindigkeiten groß werden; bei acht Prozent der Lichtgeschwindigkeit ist diese Zeitdilatation schon deutlich zu erkennen. Bei der Höchstgeschwindigkeit des Sterns würden Uhren auf S301 im Vergleich zu Uhren auf der Erde etwa elf Sekunden pro Stunde nachgehen. Schlimmer noch: Der Unterschied selbst würde sich ändern, wenn sich der Stern auf die andere Seite seiner Umlaufbahn bewegte und etwas an Geschwindigkeit verlöre. Jeder, der mit dem Stern mitreist, würde sagen, dass sich seine Uhren mit konstanter Geschwindigkeit bewegen, während sehr weit entfernte Uhren danebenliegen würden – das ist die Relativitätstheorie in Kurzform. Letztlich wäre es jedoch mühsam, Himmelsereignisse von S301 aus zeitlich zu erfassen.
An der Grenze des Vorstellbaren
All das ist, offen gesagt, bizarr. Ein Himmel, der sich verzerrt, seine Farbe ändert und sich eklatant über das Konzept der linearen Zeit hinwegsetzt, ist schwer zu begreifen. Und doch könnte es noch schlimmer sein: S301 ist zwar recht hell, aber dennoch schwer zu erkennen, was bedeutet, dass bisher unentdeckte, schwächere Sterne sehr wohl näher an Sgr A* kreisen könnten, wo all die Effekte noch stärker ausgeprägt wären. Theoretisch gesehen wäre es fantastisch, dort Astronom zu sein. Praktisch gesehen ziehe ich jedoch den irdischen Himmel vor.