mini|Das Schwarze Loch bei Sagittarius A* wird im sichtbaren Lichtspektrum von einer Dunkelwolke verdeckt. Die Fotografie zeigt den Blick zum Südhorizont von der Nordhalbkugel aus gesehen.Sagittarius A* (gesprochen: Sagittarius A Stern; abgekürzt: Sgr A*; eine Region im Sternbild Schütze) ist eine Quelle von Radiowellen im Zentrum der Milchstraße. Es handelt sich dabei um ein supermassereiches Schwarzes Loch von 4,154 ± 0,014 Millionen Sonnenmassen, das 26.673 ± 42 Lichtjahre (8.178 ± 13 pc) von der Sonne entfernt ist. Der Durchmesser seines Ereignishorizonts (20 μas, Mikrobogensekunden) entspricht mit 24,5 Mio. km etwa 21 % des Bahndurchmessers des Merkur auf seiner Umlaufbahn um die Sonne.
Mit der Entdeckung der Fermi-Blasen 2010 und ihren möglichen Pendants im Röntgenlicht, den „eROSITA-Blasen“ 2019, ergeben sich Hinweise darauf, dass Sagittarius A* vor langer Zeit aktiv gewesen ist und die Milchstraße somit eine aktive Galaxie gewesen sein könnte.
Entdeckungsgeschichte Bei der systematischen Untersuchung einer Störung einer Transatlantik-Funkverbindung fand Karl Jansky im Jahr 1932 im Sternbild Schütze (lat. Sagittarius) eine starke Radioquelle.
Der Name Sagittarius A wurde erstmals 1954 von John D. Kraus, Hsien-Ching Ko und Sean Matt verwendet, als sie das Objekt in die Liste der Radioquellen aufnahmen, die mit dem Radioteleskop der Ohio State University bei 250 MHz gefunden wurden. Wie damals üblich, wurden Quellen nach Sternbildern und mit Großbuchstaben in der Reihenfolge ihrer Helligkeit innerhalb jedes Sternbilds benannt, wobei „A“ die hellste Radioquelle bezeichnete.
Am 13. und 15. Februar 1974 entdeckten die Astronomen Bruce Balick und Robert Hanbury Brown mit Hilfe des Interferometers am National Radio Astronomy Observatory dort Sagittarius A*. Der Asterisk „*“ wurde von Brown analog zur Notation angeregter Zustände in der Atomphysik hinzugefügt. Er vermutete, die Radioquelle rege ihre Umgebung zur Aussendung von Strahlung an. Der Name hatte Bestand, auch wenn sich die Vermutung Browns als falsch herausstellte.Jun-Hui Zhao, Mark R. Morris, and William Miller Goss: A New Perspective of the Radio-Bright Zone at the Galactic Center: Feedback from Nuclear Activities. The Astrophysical Journal, 2016, doi:10.3847/0004-637X/817/2/171.
Die Entdeckung des supermassereichen Schwarzen Lochs in dieser Region gelang unabhängig Teams um Andrea Ghez am Keck-Observatorium und Reinhard Genzel am La-Silla-Observatorium und Very Large Telescope in mehrjährigen Beobachtungsreihen ab den 1990er Jahren. Beide erhielten für diese Entdeckung 2020 den Nobelpreis für Physik.
Das Event Horizon Telescope (EHT) stellte im April 2019 zwei Jahre zuvor gemachte Aufnahmen des supermassereichen Schwarzen Lochs in M87 vor, die dessen Schatten zeigen. Entsprechende Bilder von Sagittarius A* mit dem EHT waren schon damals in Bearbeitung.Blick ins Nichts, Der Spiegel, Nr. 16, 2019, S. 96 2019 veröffentlichte Bilder mit einer weltweiten Zusammenschaltung von Radioteleskopen einschließlich ALMA im Global Millimeter VLBI Array (GMVA), das bei 3,5 mm Wellenlänge beobachtete, zeigen eine leuchtende Scheibe und noch keinen Schatten wie bei M87.Lüftung des Schleiers um das Schwarze Loch im Zentrum unserer Milchstraße, MPG Radioastronomie, 21. Januar 2019Sara Issaoun, H. Falcke, Anton Zensus, S. S. Doeleman, T. Krichbaum u. a.: The Size, Shape, and Scattering of Sagittarius A* at 86 GHz: First VLBI with ALMA, Astroph. J. 2019 doi:10.3847/1538-4357/aaf732, arXiv:1901.06226 Die Quelle im Zentrum hatte eine sehr symmetrische, fast runde Form und eine Hauptachse von 120 μas. Noch bessere Auflösung erwartete man aus den Beobachtungen des EHT (bei 1,3 mm Wellenlänge), bei denen der Effekt interstellarer Streuung noch geringer ist und korrigiert werden kann. Ein Vergleich mit Computersimulationen (Sara Issaoun und Monika Mościbrodzka von der Radboud-Universität Nijmegen) favorisierte Akkretionsscheiben für die Quelle, aber auch ein Jet – wie er etwa bei M87 beobachtet wird – war nicht ganz auszuschließen; er müsste aber ziemlich genau auf die Erde zeigen.
Eigentliches Ziel des EHT war die Beobachtung des Schwarzen Lochs im Zentrum der Milchstraße, weswegen auch sehr viele Teleskope auf der Südhalbkugel einbezogen wurden.Sibylle Anderl: Das ist es also: Sgr A*, Frankfurter Allgemeine Sonntagszeitung, 15. Mai 2022, Nr. 19, S. 54/55 Am 12. Mai 2022 veröffentlichte das Event Horizon Telescope zum ersten Mal ein Bild von Sagittarius A* und bestätigte damit, dass das Objekt ein Schwarzes Loch enthält. Wie bei dem zuvor erstellten Bild des Schwarzen Lochs in M87 zeigt es einen zentralen Schatten mit einem hellen umgebenden Ring (Durchmesser rund 52 μas als Sichtwinkel von der Erde), der in guter Übereinstimmung mit den Vorhersagen der allgemeinen Relativitätstheorie (ART) durch Ablenkung des Lichts aus der Umgebung entsteht – der Durchmesser ist in guter Übereinstimmung mit den Vorhersagen der ART, die sich aus der schon bekannten Masse ergeben. Es sei nochmals betont, dass es sich nur um die Beobachtung des Schattens handelt, der Ereignishorizont hat nach der ART entsprechend der Masse des Schwarzen Lochs nur einen Durchmesser von 12 μas. Die Ergebnisse wurden im Mai 2022 in sechs Teilen in den Astrophysical Journal Letters veröffentlicht.First Sagittarius A* Event Horizon Telescope Results, Band 930, 2022, L12 bis L17Geoffrey C. Bower, Focus on First Sgr A* Results from the Event Horizon Telescope, Astrophysical Journal Letters Das Schwarze Loch hat eine Akkretionsscheibe, es gibt dynamische turbulente Phänomene, es rotiert (innerster stabiler Orbit mit Periode von unter 30 Minuten) und die Achse ist 30 Grad oder weniger gegen die Beobachtungslinie geneigt (die Akkretionsscheibe also fast senkrecht zur Blickrichtung, wie auch schon zuvor vermutet). Der Drehimpuls ergab sich noch nicht aus den EHT-Beobachtungen, die im April 2017 entstanden, aber mehrere Jahre für die Analyse benötigten, und überraschend war auch, dass sich kein Jet zeigte,An der Grenze des Möglichen, Der Spiegel, 14. Mai 2022, S. 105, Interview mit Reinhard Genzel zu den EHT-Beobachtungen wahrscheinlich weil der Drehimpuls zu klein ist (die Verzerrung des Bildes durch die heißen Gase der Umgebung spielt bei der kurzen Wellenlänge von 1,3 mm der EHT-Beobachtung kaum noch eine Rolle). Die Akkretionsscheibe hat man sich nach Genzel eher wie eine „wabernde“ Blase aus heißen Gasen vorzustellen, „beste“ Rekonstruktionen (u. a. Luciano Rezzolla)Ulf von Rauchhaupt, Wo sie dunkle Schatten drehen, Frankfurter Allgemeine Sonntagszeitung, 15. Mai 2022, Nr. 19, S. 55 der Radiostrahlung ohne Gravitationslinseneffekte und die Sicht versperrende Gaswolken zeigen streifenförmige Orbits von Gaswolken um einen dunklen Kern. Von Bedeutung ist zunächst, dass sich ein ähnliches Bild mit Schatten in der Mitte wie bei M87 zeigt (trotz der großen Unterschiede der beiden Schwarzen Löcher), was das allgemeine Erscheinungsbild gemäß der ART bestätigt. Wurmlöcher, nackte Singularitäten oder Gravasterne (in ihrer gängigen Formulierung) als alternative Erklärungen können aber ausgeschlossen werden (Rezzola). Weiter gibt es Hinweise aus den besten Computerrekonstruktionen, die bei der Auswertung der EHT-Daten herangezogen wurden, dass sich das Schwarze Loch mit einem Drehimpuls dreht, der sich nahe der maximal zulässigen Grenze befindet (Rezzola), die Bestimmung ist aber noch nicht gelungen und ergibt sich entweder aus weiteren genaueren EHT-Beobachtungen oder daraus, dass man einen Stern findet, der nahe genug an das Schwarze Loch herankommt, und im Infraroten beobachtet werden kann. Die Bildrekonstruktion aus den Daten war viel schwieriger als bei M87 (Mittelung über rund 8 Stunden bei einem sehr viel dynamischeren Schwarzen Loch), und die Verdickungen („Blobs“) auf dem Bild sind dementsprechend auch wenig aussagekräftig (Rezzolla). Aus den genannten Gründen hing die veröffentlichte Rekonstruktion, die so etwas wie eine beste Annäherung ist, noch viel stärker von Computersimulationen möglicher Szenarien ab als bei M87.
Objekte im Umfeld von Sgr A* Sterne mini|Bild des galaktischen Zentrums mit der Position von Sagittarius A* und S2 mini|Umlaufbahnen der Sterne um Sagittarius A* beobachtet 2021 Im Jahr 2002 konnten Wissenschaftler (um Reinhard Genzel), die am Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte (ESO) forschen, einen Stern beobachten, der sich der Region Sagittarius A* auf 17 Lichtstunden (18 Milliarden km, 123 AE) genähert hatte. Die Forscher konnten bei ihren Beobachtungen eine plötzliche Kehrtwendung des 15 Sonnenmassen schweren Sterns S2 (alias S0-2) erkennen. Aufgrund der hohen Geschwindigkeit des Sterns kann dieser Vorgang nur als Bahnbewegung um ein Schwarzes Loch interpretiert werden. Durch die geringe Entfernung von S2 zu der enormen Masse des Schwarzen Loches ist seine Umlaufgeschwindigkeit sehr hoch; seine Bahngeschwindigkeit beträgt bis zu 5000 km/s. Seine Umlaufbahn ist relativ stabil; erst wenn sich S2 dem Schwarzen Loch auf 16 Lichtminuten (2 AE) genähert hat, wird er durch die Gezeitenkräfte zerrissen werden. Für einen Umlauf um das Zentrum benötigt S2 nur 16,1 Jahre. Für einen weiteren Stern, den 16-mal lichtschwächeren Stern S0-102 (alias S55), wurde 2012 ebenfalls die Umlaufbahn vermessen und eine noch kürzere Periode von 11,5 Jahren festgestellt.
Die Beobachtung des Sterns S2 bei seiner Bewegung um Sagittarius A* wurde durch ein adaptives Optiksystem (NAOS) ermöglicht, das störende Einflüsse der Atmosphäre ausgleichen kann. Durch diese Beobachtungsmethode ist es jetzt möglich, auszuschließen, dass es sich bei Sgr A* um etwas anderes handelt als ein supermassereiches Schwarzes Loch – beispielsweise um einen Haufen von Neutronensternen.
Am 19. Mai 2018 erreichte S2 nach einem 16,0518 Jahre dauernden Umlauf wieder die größte Annäherung an das Schwarze Loch, was Gegenstand verschiedener Beobachtungsprogramme auch für den Test der allgemeinen Relativitätstheorie war, so das Konsortium GRAVITY beim Paranal-Observatorium (VLTI).Gravity, ESO Dabei wurde auch die durch die allgemeine Relativitätstheorie vorhergesagte gravitative Rotverschiebung nochmals bestätigt.Gravity Collaboration, R. Abuter u. a., Detection of the gravitational redshift in the orbit of the star S2 near the Galactic centre massive black hole, Astronomy & Astrophysics, Band 615, 2018, L 15, Abstract
Bis heute (Stand Juli 2022) wurde eine ganze Reihe weiterer Sterne im Umfeld von Sgr A* entdeckt, die in ihrer Gesamtheit als S-Sterne oder S-Cluster bezeichnet werden.Astrophysicists Make Most Precise Measurement Yet of Milky Way’s Central Black Hole Mass. Auf: sci-news vom 15. Dezember 2021 Dazu gehören unter anderem aus Veröffentlichungen von 2020 die Sterne S62, S4711 und S4714.Florian Peißker, Andreas Eckart, Michal Zajaček, Basel Ali, Marzieh Parsa: S62 and S4711: Indications of a Population of Faint Fast-moving Stars inside the S2 Orbit—S4711 on a 7.6 yr Orbit around Sgr A*, in: The Astrophysical Journal, Band 899, Nr. 1, 11. August 2020, doi:10.3847/1538-4357/ab9c1c. Dazu: Michelle Starr: We Just Found The Fastest Star in The Milky Way, Travelling at 8 % The Speed of Light. Auf: sciencealert vom 13. August 2020Nadja Podbregar: Schnellster Stern der Milchstraße entdeckt, auf: scinexx.de vom 17. August 2020 Von diesen benötigt S62 für einen Umlauf 9,9 Jahre und nähert sich Sgr A* dabei bis auf 2,4 Milliarden km (16 AE), das ist weniger als der mittlere Abstand von Uranus zur Sonne. Dabei erreicht er bis zu 6,7 % der Lichtgeschwindigkeit. S4716 (Sternklasse B8/9) erreicht eine Umlaufgeschwindigkeit bis zu 8000 km/s (2,7 % der Lichtgeschwindigkeit) und nähert sich dabei Sgr A* bis auf 98 AE, maximale Entfernung ist 702 AE. Seine Umlaufzeit beträgt 4,02 Jahre. Seine Oberflächentemperatur beträgt 12.000 Kelvin.