Mitten im Zentrum der Milchstraße befindet sich ein Ort, an dem Sterne mit mehreren Millionen Kilometern pro Stunde durch den Raum rasen. Ihre Bahnen führen um etwas, das selbst nicht sichtbar ist und dennoch eine gewaltige Masse besitzt. Dieses Objekt trägt den Namen Sagittarius A*, kurz Sgr A*. Heute gilt es als gesichert, dass sich dort das supermassereiche Schwarze Loch unserer Galaxie befindet.

Sagittarius A* liegt rund 26.000 Lichtjahre von der Erde entfernt in Richtung des Sternbildes Schütze. Seine Masse entspricht ungefähr vier Millionen Sonnen. Trotzdem gehört es im Vergleich zu den gewaltigsten bekannten Schwarzen Löchern eher zu den kleineren Vertretern seiner Klasse. Entscheidend ist jedoch nicht allein seine Größe: Sagittarius A* bietet Astronomen die seltene Gelegenheit, ein supermassereiches Schwarzes Loch in unserer eigenen Galaxie und damit vergleichsweise großer Nähe zu untersuchen.

Was ist Sagittarius A*?

Der Name Sagittarius A* bezeichnet ursprünglich eine extrem kompakte Radioquelle im Zentrum der Milchstraße. Sie wurde in den 1970er-Jahren bei Radio-Beobachtungen des galaktischen Zentrums erkannt. Dass sich hinter dieser unscheinbaren Strahlungsquelle tatsächlich ein Schwarzes Loch verbirgt, ließ sich damals allerdings noch nicht direkt zeigen.

Ein Schwarzes Loch selbst sendet kein Licht aus. Innerhalb seines Ereignishorizonts ist die Gravitation so stark, dass nicht einmal Licht nach außen gelangen kann. Beobachtbar sind deshalb vor allem die Auswirkungen auf die Umgebung: Sterne verändern ihre Bahnen, Gas wird beschleunigt und aufgeheizt, und Materie in unmittelbarer Nähe kann Radio-, Infrarot- oder Röntgenstrahlung erzeugen.

Über Jahrzehnte sammelten Astronomen immer genauere Beobachtungen. Dabei wurde deutlich, dass auf erstaunlich kleinem Raum mehrere Millionen Sonnenmassen konzentriert sein mussten. Andere Erklärungen wurden dadurch zunehmend unwahrscheinlich.

Wo befindet sich das Schwarze Loch der Milchstraße?

Sagittarius A* befindet sich im galaktischen Zentrum, ungefähr 26.000 bis 27.000 Lichtjahre von unserem Sonnensystem entfernt. Von der Erde aus blicken wir dabei durch einen großen Teil der Scheibe unserer eigenen Galaxie. Dichte Wolken aus Gas und Staub versperren im sichtbaren Licht weitgehend die Sicht auf diese Region.

Astronomen müssen deshalb auf andere Bereiche des elektromagnetischen Spektrums ausweichen. Besonders Radio-, Infrarot- und Röntgenbeobachtungen ermöglichen einen Blick durch den Staub auf die Vorgänge im Zentrum der Milchstraße. Diese Kombination verschiedener Beobachtungsmethoden hat Sagittarius A* zu einem der am gründlichsten untersuchten Schwarzen Löcher überhaupt gemacht.

Wie groß ist Sagittarius A*?

Die Masse von Sagittarius A* beträgt ungefähr vier Millionen Sonnenmassen. Das klingt gewaltig – und ist es auch. Dennoch ist die Region, in der diese Masse konzentriert ist, im astronomischen Maßstab erstaunlich klein.

Bei einem Schwarzen Loch muss zwischen seiner Masse, seinem Ereignishorizont und dem wesentlich größeren Bereich unterschieden werden, in dem leuchtendes Gas beobachtet werden kann. Das bekannte Bild von Sagittarius A* zeigt deshalb nicht einfach die Oberfläche eines Schwarzen Lochs. Eine solche Oberfläche besitzt ein Schwarzes Loch nach dem heute verwendeten physikalischen Modell ohnehin nicht.

Die Aufnahme zeigt stattdessen Strahlung aus heißem Material unmittelbar um das Schwarze Loch herum. Durch die extreme Gravitation wird das Licht stark abgelenkt. Dadurch entsteht eine charakteristische ringartige Struktur mit einer dunkleren Region im Inneren.

Wie wurde Sagittarius A* als Schwarzes Loch nachgewiesen?

Einer der überzeugendsten Beweise kam nicht vom Schwarzen Loch selbst, sondern von Sternen in seiner Umgebung. Astronomen beobachteten über viele Jahre hinweg die Bewegungen sogenannter S-Sterne im Zentrum der Milchstraße.

Besonders wichtig wurde der Stern S2, auch S0-2 genannt. Er benötigt nur etwa 16 Jahre für einen vollständigen Umlauf um das galaktische Zentrum. Seine stark elliptische Bahn führt ihn zeitweise außerordentlich nahe an Sagittarius A* heran.

Aus Geschwindigkeit und Bahn dieser Sterne lässt sich bestimmen, welche Masse sie umkreisen. Die Berechnungen ergaben eine unsichtbare Konzentration von ungefähr vier Millionen Sonnenmassen auf extrem engem Raum. Je genauer die Messungen wurden, desto schwieriger wurde es, dieses Ergebnis mit etwas anderem als einem supermassereichen Schwarzen Loch zu erklären.

Die Beobachtungen ermöglichten außerdem Tests der Allgemeinen Relativitätstheorie unter extremen Bedingungen. Bei nahen Vorbeiflügen von S2 konnten Effekte gemessen werden, die mit Einsteins Vorhersagen für Bewegungen und Licht in starken Gravitationsfeldern übereinstimmen.

Gibt es ein echtes Bild von Sagittarius A*?

Am 12. Mai 2022 veröffentlichte die Event Horizon Telescope Collaboration erstmals eine Aufnahme der unmittelbaren Umgebung von Sagittarius A*. Damit erreichte die Forschung einen Punkt, der wenige Jahrzehnte zuvor kaum vorstellbar gewesen wäre.

Beim Event Horizon Telescope handelt es sich nicht um ein einzelnes Teleskop. Mehrere Radioteleskope an verschiedenen Orten der Erde werden so miteinander kombiniert, dass sie gemeinsam wie ein virtuelles Teleskop von annähernd Erdgröße arbeiten. Die dafür verwendeten Beobachtungen von Sagittarius A* stammen aus dem Jahr 2017.

Auf dem rekonstruierten Bild erscheint eine helle ringartige Struktur um ein dunkleres Zentrum. Der gemessene Ring besitzt einen Winkeldurchmesser von ungefähr 52 Mikro-Bogensekunden. Seine Eigenschaften stimmen mit dem Bild überein, das die Allgemeine Relativitätstheorie für ein Schwarzes Loch dieser Masse erwarten lässt.

Die Aufnahme war besonders schwierig, weil sich die unmittelbare Umgebung von Sagittarius A* sehr schnell verändert. Während das wesentlich massereichere Schwarze Loch M87* über längere Zeit vergleichsweise stabil erscheint, verändert sich das heiße Material bei Sagittarius A* innerhalb von Minuten. Für die Forscher war es daher ein wenig so, als wollten sie ein scharfes Bild von einem Objekt erstellen, das während der gesamten Aufnahme ständig seine Form verändert.

Verschlingt Sagittarius A* die Milchstraße?

Die Vorstellung eines Schwarzen Lochs als kosmischem Staubsauger ist irreführend. Sagittarius A* zieht nicht automatisch sämtliche Materie der Milchstraße an. Seine Gravitation funktioniert auf größere Entfernung grundsätzlich genauso wie die jedes anderen Objekts mit derselben Masse.

Auch unser Sonnensystem befindet sich nicht auf dem Weg in das zentrale Schwarze Loch. Die Sonne umkreist das Zentrum der Milchstraße gemeinsam mit Milliarden anderen Sternen. Sagittarius A* bildet dabei zwar einen außergewöhnlichen Bestandteil des galaktischen Zentrums, doch vier Millionen Sonnenmassen sind gegenüber der Gesamtmasse der Milchstraße vergleichsweise wenig.

Gefährlich wird ein Schwarzes Loch erst in seiner unmittelbaren Umgebung. Dort können enorme Gezeitenkräfte auftreten und Gas kann auf extreme Geschwindigkeiten beschleunigt werden.

Ist Sagittarius A* aktiv?

Sagittarius A* verhält sich gegenwärtig vergleichsweise ruhig. Andere supermassereiche Schwarze Löcher nehmen große Mengen Materie auf und können dadurch extrem helle aktive Galaxienkerne oder Quasare erzeugen. Das Zentrum der Milchstraße gehört derzeit nicht zu dieser Kategorie.

Ganz still ist Sagittarius A* dennoch nicht. Regelmäßig werden Veränderungen seiner Strahlung beobachtet. Solche Ausbrüche können entstehen, wenn heißes Gas oder anderes Material in der Umgebung des Schwarzen Lochs beschleunigt und aufgeheizt wird.

Eine besonders interessante Ergänzung kam 2026 hinzu. Astronomen berichteten über deutliche Hinweise auf einen heißen Wind aus der Umgebung von Sagittarius A*. Radio-Beobachtungen mit ALMA und Röntgendaten des Chandra-Observatoriums zeigen eine große kegelförmige Struktur in der unmittelbaren Nachbarschaft des Schwarzen Lochs. Kaltes Gas fehlt dort teilweise, während heißes Röntgengas die Region ausfüllt. Die Forscher führen dies auf einen vergleichsweise schwachen, aber anhaltenden Ausstrom zurück. Damit wurde ein Effekt nachgewiesen, nach dem Astronomen in dieser Region seit Jahrzehnten gesucht hatten.

Was passiert mit Materie, die Sagittarius A* zu nahe kommt?

Materie fällt nicht zwangsläufig auf direktem Weg in ein Schwarzes Loch. Gas besitzt gewöhnlich eine eigene Bewegung und einen Drehimpuls. Es kann deshalb zunächst um das Schwarze Loch kreisen und dabei stark beschleunigt werden.

Reibung, Magnetfelder und turbulente Prozesse erhitzen dieses Material. Dabei kann Strahlung entstehen, die Astronomen messen können. Ein Teil der Materie gelangt schließlich über den Ereignishorizont. Was danach geschieht, lässt sich von außen nicht mehr beobachten.

Gleichzeitig zeigt Sagittarius A*, dass einfallende Materie nicht zwangsläufig vollständig im Schwarzen Loch verschwindet. Ein Teil des Materials kann bereits vorher wieder nach außen transportiert werden. Die 2026 untersuchten Gasstrukturen liefern zusätzliche Hinweise darauf, dass solche Ausströmungen auch beim vergleichsweise ruhigen Schwarzen Loch der Milchstraße eine Rolle spielen.

Wird Sagittarius A* irgendwann gefährlich für die Erde?

Nach dem heutigen Kenntnisstand gibt es dafür keinen Grund. Sagittarius A* ist etwa 26.000 Lichtjahre entfernt. Seine Gravitation bestimmt nicht die Bewegung einzelner Sterne in unserer Umgebung und kann die Erde nicht plötzlich aus ihrer Bahn ziehen.

Selbst wenn Sagittarius A* in Zukunft deutlich aktiver würde, wäre die Entfernung gewaltig. Für das Sonnensystem besteht deshalb durch das Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße keine erkennbare unmittelbare Gefahr.

Astronomisch interessant wäre eine stärkere Aktivitätsphase dennoch. Es gibt Hinweise darauf, dass das Zentrum unserer Galaxie in der Vergangenheit aktiver gewesen sein könnte. Supermassereiche Schwarze Löcher verändern ihren Zustand abhängig davon, wie viel Gas und anderes Material ihnen zur Verfügung steht.

Was wissen wir über Sagittarius A* noch nicht?

Dass sich im Zentrum der Milchstraße ein supermassereiches Schwarzes Loch befindet, gehört heute zu den sehr gut abgesicherten Erkenntnissen der Astronomie. Trotzdem sind zahlreiche Details offen.

Eine wichtige Frage betrifft die Rotation des Schwarzen Lochs. Aus Beobachtungen und Modellen lassen sich Einschränkungen ableiten, doch seine genaue Rotationsgeschwindigkeit und die räumliche Orientierung sind weiterhin Gegenstand wissenschaftlicher Untersuchungen. Auch die komplizierten Magnetfelder und Gasbewegungen unmittelbar vor dem Ereignishorizont lassen sich bislang nur teilweise rekonstruieren.

Hinzu kommt die Frage, wie genau Materie in Sagittarius A* gelangt und welcher Anteil vorher wieder nach außen transportiert wird. Gerade das Zusammenspiel aus einfallendem Gas, Magnetfeldern, Strahlung und den nun beobachteten Ausströmungen macht das galaktische Zentrum zu einem natürlichen Labor für die Physik Schwarzer Löcher.

Sagittarius A* ist deshalb weit mehr als ein unsichtbares Objekt im Zentrum unserer Galaxie. Jahrzehntelang verrieten zunächst die Bewegungen von Sternen seine Existenz. Dann gelang es, die unmittelbare Umgebung seines Ereignishorizonts abzubilden. Inzwischen können Astronomen sogar untersuchen, wie Material nicht nur auf das Schwarze Loch zufällt, sondern offenbar auch wieder aus seiner Umgebung hinausströmt.

Ausgerechnet das Schwarze Loch in unserer eigenen Milchstraße zeigt damit, wie viel selbst über eines der am besten beobachteten Exemplare seiner Art noch zu entdecken ist.

Quellen
▪︎ Event Horizon Telescope Collaboration – First Sagittarius A* Event Horizon Telescope Results, The Astrophysical Journal Letters
▪︎ European Southern Observatory – Beobachtungen von Sagittarius A* und der Sternbahn von S2
▪︎ UCLA Galactic Center Group – Beobachtungen der Sternbewegungen im Zentrum der Milchstraße
▪︎ Do et al. – Relativistic redshift of the star S0-2 orbiting the Galactic Center supermassive black hole, Science
▪︎ Max-Planck-Institut für Astronomie – Untersuchungen des galaktischen Zentrums und der Bahn von S2
▪︎ Chandra X-ray Center / Gorski und Murchikova – Untersuchungen des heißen Windes aus der Umgebung von Sagittarius A*, 2026
▪︎ Atacama Large Millimeter/submillimeter Array – Radio-Beobachtungen des Gases im galaktischen Zentrum