Letzte Aktualisierung: 15. Oktober 2025

Schütze A*: Beobachtungen und Geheimnisse des galaktischen Schwarzen Lochs

Präsentation von Schütze A*

Lage und Masse

Sagittarius A* (Sgr A*) ist das supermassereiche Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße im Sternbild Schütze. Seine Masse wird auf etwa 4,1 × 10 geschätzt⁶Sonnenmassen und ihr Schwarzschildradius liegt in der Größenordnung von 17,2 Millionen Kilometern. Dieses Schwarze Loch dominiert gravitativ die Bewegungen der umgebenden Sterne und des Gases in einem Radius von mehreren Parsec und bildet den sogenannten galaktischen Bulge.

Unmittelbare Umgebung

Sgr A* ist von einer sterndichten Region, dem sogenannten Sternkern des galaktischen Bulge, und einer Akkretionsscheibe aus heißem Gas und Staub umgeben. Gravitations- und magnetische Wechselwirkungen in diesem Bereich erzeugen intensive elektromagnetische Emissionen im Radio-, Infrarot- und Infrarotbereich

Beobachtungen und Messmethoden

Sternverfolgung

Die Eigenschaften von Sgr A* wurden hauptsächlich durch die Überwachung der Umlaufbahnen von Sternen in der Nähe des galaktischen Zentrums untersucht, die im Infrarotbereich mit Techniken der adaptiven Optik und im Radio mittels Very Long Baseline Interferometry (VLBI) beobachtet wurden. Instrumente wie das Very Large Telescope (VLT) der ESO und das Keck-Observatorium haben es ermöglicht, die Position und Geschwindigkeit dieser Sterne mit einer Präzision in der Größenordnung von einer tausendstel Bogensekunde zu messen, wodurch es möglich wurde, mit großer Zuverlässigkeit auf die Masse und den Standort von Sgr A* zu schließen.

Akkretionsscheibe und elektromagnetische Emissionen

Radio- und Submillimeterbeobachtungen zeigten eine sehr kompakte Akkretionsscheibe, in der durch die Schwerkraft erhitztes Gas und Staub variable Strahlung und sporadische Fackeln aussendet. Diese Flares stehen wahrscheinlich im Zusammenhang mit magnetischen Wiederverbindungen und Plasmainstabilität nahe dem Ereignishorizont. Die von den Satelliten Chandra und XMM-Newton erfassten Röntgenemissionen ermöglichten die Verfolgung der Strahlungsvariabilität auf Skalen von Minuten bis Stunden und lieferten zusätzliche Einschränkungen für die Dynamik und Dichte des Sgr A* umgebenden Gases.

Zusammensetzung und Spektroskopie

Ergänzende Beobachtungen mit Techniken der Infrarotspektroskopie ermöglichten die Messung der chemischen Zusammensetzung und Temperaturverteilung des Gases und der Sterne rund um das Schwarze Loch und lieferten wertvolle Hinweise auf die Geschichte der Akkretion und Sternentstehung im galaktischen Bulge.

Tabelle der Haupteigenschaften von Schütze A*

Wichtigste und beobachtbare Eigenschaften von Schütze A*
Eigentum	Wert / Beobachtung	Verfahren	Kommentar
Masse	4,1 × 10⁶ M☉	Verfolgung nahegelegener Sternbahnen	Genaue Messung der Zentralmasse anhand der auf Sterne ausgeübten Schwerkraft
Entfernung zur Sonne	≈ 8,2 kpc (26.700 Lichtjahre)	Parallaxe und Sternbahnen	Ermöglicht uns die Lokalisierung des galaktischen Zentrums in der Milchstraße
Schwarzschild-Radius	≈ 17,2 Millionen km	Theoretische Berechnung aus Masse	Legt den Maßstab des Ereignishorizonts fest
Spin (Drehimpuls)	Mittlere bis schnelle Schätzung	Analyse der Röntgenemissionen und der Akkretionsscheibe	Beeinflusst die Dynamik der Scheibe und nahegelegener Sterne
Radio- und X-Shows	Schnelle Variabilität und sporadische Ausbrüche	VLBI-, VLA-, Chandra- und XMM-Newton-Beobachtungen	Zeigt die Aktivität der Akkretionsscheibe und die Wechselwirkung zwischen Plasma und Magnetfeld an
Art der Variabilität	Sporadische, quasi-periodische Eruptionen	X- und IR-Photometrie	Variabilität im Zusammenhang mit Plasmainstabilität in Horizontnähe
Geschwindigkeit naher Sterne	Bis zu 10.000 km/s	Sternbahnen im Infrarot verfolgen	Ermöglicht die Einschränkung der Massen- und Gravitationsverteilung
Akkretionsscheibe	Kompakt, warm und variabel	Radio- und Submillimeter-IR-Spektroskopie	Quelle variabler Strahlung und Plasmaerwärmung
Chemische Zusammensetzung des Gases	Wasserstoff, Helium, Spuren von Metallen	Infrarotspektroskopie	Zeigt den Ursprung von Gas und chemischen Prozessen im galaktischen Zentrum an
Gastemperatur	1 bis 10 Millionen K auf der internen Festplatte	X- und IR-Spektroskopie	Hohe Plasmatemperatur in Horizontnähe
Relativistische Jets oder Winde	Keine starken Jets beobachtet, leichte Winde möglich	Radio- und Submillimeterbeobachtungen	Keine starken Jets, aber schwache Winde

Quellen:ESO – Beobachtungen des galaktischen Zentrums, Ghez et al., 2008.

Wissenschaftliche Bedeutung

Tests der Allgemeinen Relativitätstheorie

Die Untersuchung von Sagittarius A* ermöglicht es uns, Albert Einsteins (1915) Vorhersagen der Allgemeinen Relativitätstheorie in einer extremen Gravitationsumgebung zu testen. Die Umlaufbahnen nahegelegener Sterne, die Präzession ihrer Flugbahn und die Variabilität der Radio- und Röntgenemissionen liefern direkte Einschränkungen für die Raum-Zeit-Metrik um ein supermassereiches Schwarzes Loch.

Physik supermassiver Schwarzer Löcher

Die Beobachtung von Sgr A* bietet eine einzigartige Gelegenheit, die Prozesse der Akkretion und Drehimpulsübertragung, die Bildung von Akkretionsscheiben und das Verhalten relativistischen Plasmas in der Nähe des Ereignishorizonts zu verstehen. Es ermöglicht auch die Untersuchung der Grenzen theoretischer Modelle zur Masse und zum Spin von Schwarzen Löchern sowie zu deren Wechselwirkung mit der stellaren und interstellaren Umgebung.

Auswirkungen auf die galaktische Dynamik

Sgr A* beeinflusst die Dynamik des galaktischen Bulges und der Sternentstehung in der unmittelbaren Umgebung. Seine Schwerkraft formt die Umlaufbahnen von Sternen und reguliert die Gasansammlung, was Hinweise auf die Gesamtentwicklung der Milchstraße liefert. Diese Studien tragen auch zu einem besseren Verständnis der Koevolutionsmechanismen von Galaxien und ihren zentralen Schwarzen Löchern bei.

Vergleich mit anderen Schwarzen Löchern

Durch den Vergleich der Beobachtungen von Sgr A* mit denen von supermassiven Schwarzen Löchern in anderen aktiven Galaxien können Wissenschaftler die universellen Eigenschaften von Akkretionsscheiben, Jets und elektromagnetischen Variabilitäten unterscheiden und Besonderheiten identifizieren, die mit der Masse und Umgebung jedes Schwarzen Lochs verbunden sind.