Ein neu entdeckter Stern kommt dem supermassereichen Schwarzen Loch im Zentrum unserer Galaxie so nahe wie kein anderer zuvor. Bei seiner größten Annäherung erreicht S301 mehr als 8 % der Lichtgeschwindigkeit. Für die Astrophysik ist das mehr als ein Rekord: Der Stern könnte erstmals helfen zu bestimmen, wie schnell sich das Schwarze Loch dreht.
Im Zentrum unserer Milchstraße geht es extrem zu: Um das supermassereiche Schwarze Loch Sagittarius A* – ein Objekt mit rund 4,3 Millionen Sonnenmassen in etwa 26.000 Lichtjahren Entfernung – kreist eine ganze Gruppe von sogenannten S-Sternen. Ein internationales Forschungsteam unter Beteiligung des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik (MPE) hat nun einen neuen Spitzenreiter identifiziert: den Stern S301.
Wie das Team im Fachmagazin Nature (Ausgabe vom 19. August 2026) berichtet, bewegt sich S301 auf einer exzentrischen Umlaufbahn, die ihn extrem nah an das Schwarze Loch heranführt.
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Nur 8,7 Jahre für einen Umlauf
Die Bahn von S301 ist in mehrfacher Hinsicht außergewöhnlich:
- Kurze Umlaufzeit: Für eine vollständige Runde um Sagittarius A* benötigt S301 lediglich 8,7 Jahre. Damit löst er den bisherigen Rekordhalter S55 (auch bekannt als S0-102) ab, der etwa zwölf Jahre für einen Umlauf braucht.
- Extrem gestreckter Orbit: Die Exzentrizität der Bahn liegt bei 0,98. Der Stern entfernt sich auf seiner Ellipse also weit vom Zentrum, bevor er in einem extrem engen Vorbeiflug wieder auf das Schwarze Loch zusteuert.
- Geringer Abstand: Am Punkt seiner größten Annäherung erreicht S301 einen Abstand von nur 136 bis 142 Schwarzschildradien. Das entspricht etwa zwölf Astronomischen Einheiten (AE) – also dem zwölffachen Abstand zwischen Erde und Sonne. Zum Vergleich: Der berühmte Teststern S2 bleibt bei seiner größten Annäherung rund zehnmal weiter entfernt.
- Immens hohes Tempo: In unmittelbarer Nähe zu Sagittarius A* beschleunigt S301 rechnerisch auf 25.000 bis 25.600 km/s. Das entspricht etwa 8,3 bis 8,5 % der Lichtgeschwindigkeit.
Entdeckt wurde S301 im Frühjahr 2023 mit dem Instrument GRAVITY am Very Large Telescope Interferometer (VLTI) der Europäischen Südsternwarte (ESO) in Chile. GRAVITY schaltet das Licht von vier Großteleskopen zusammen und erreicht so eine extrem hohe Winkelauflösung.
Nach der Erstbeobachtung verfolgten die Forschenden den Stern in den Jahren 2024 und 2025 weiter und suchten gezielt in älteren Archivdaten. Sie wurden fündig: S301 ließ sich in Messungen bis zurück ins Jahr 2017 nachweisen. Aus insgesamt 19 Positionsbestimmungen über mehr als acht Jahre rekonstruierte das Team den Orbit. Der jüngste Punkt der größten Annäherung lag Anfang 2023.
Testkörper für Einsteins Relativitätstheorie
Aufgrund seiner extremen Nähe zu Sagittarius A* dient S301 den Astrophysikern als Präzisionswerkzeug zur Überprüfung der Allgemeinen Relativitätstheorie.
Nach der klassischen Newtonschen Mechanik würde ein Stern das Schwarze Loch auf einer geschlossenen, ortsfesten Ellipse umkreisen. Albert Einsteins Theorie sagt jedoch voraus, dass sich die Ausrichtung dieser Ellipse im Raum bei jedem Umlauf leicht dreht.
Bei S301 verschiebt sich die Richtung des Perizentrums – also des Punktes der größten Annäherung – nach den Berechnungen bei jedem Umlauf um rund 1,9 bis 2,0 Grad. Diese sogenannte Schwarzschild-Präzession wurde beim Stern S2 bereits nachgewiesen – bei S301 fällt der Effekt durch die geringere Distanz jedoch noch deutlich stärker aus.
Verrät S301 die Rotation des Schwarzen Lochs?
Über die Schwarzschild-Präzession hinaus erhoffen sich die Forschenden Antworten auf eine fundamentale Frage: Wie schnell dreht sich Sagittarius A* um die eigene Achse?
Ein rotierendes supermassereiches Schwarzes Loch krümmt nicht nur die Raumzeit durch seine Masse, sondern zieht sie durch seine Eigenrotation mit – ein Phänomen, das als Lense-Thirring-Effekt oder Frame Dragging bekannt ist. Dieser Effekt beeinflusst die Bahn von Himmelskörpern in der unmittelbaren Umgebung.
Bei allen bisher beobachteten S-Sternen war dieser Einfluss zu gering, um verlässlich gemessen zu werden. S301 kommt der zentralen Masse jedoch so nahe, dass seine Bahn deutlich empfindlicher auf den Spin von Sagittarius A* reagieren sollte. Nachgewiesen wurde dieser Effekt bislang noch nicht. Modellrechnungen des Teams zeigen: Unter günstigen Bedingungen könnte der Spin des Schwarzen Lochs innerhalb von etwa zehn Jahren aus den Messdaten abgeleitet werden.
Eine entscheidende Messgröße fehlt noch
Noch ist die Rekonstruktion der Flugbahn allerdings nicht vollständig. Bislang basieren die Daten primär auf Positionsbestimmungen an der Himmelsebene. Es fehlt die Messung der Radialgeschwindigkeit – also der Information, wie schnell sich der Stern entlang der Sichtlinie direkt auf die Erde zu oder von ihr weg bewegt. Ohne diesen Wert verbleiben derzeit zwei mögliche räumliche Orientierungen der Bahn.
Hier sollen künftige Beobachtungsinstrumente Abhilfe schaffen:
- MICADO am Extremely Large Telescope (ELT) der ESO soll Spektren des Sterns aufnehmen, um die Radialgeschwindigkeit präzise zu messen.
- GRAVITY+ wird noch genauere Positionsdaten liefern.
Simulationen legen nahe, dass bis etwa 2035 genügend Daten vorliegen könnten, um den Spin von Sagittarius A* mithilfe der Bewegung von S301 klar einzugrenzen.
Wie kam S301 auf diese extreme Bahn?
Auch die Natur des Sterns selbst beschäftigt die Astronomie. Mit maximal 1,5 Sonnenmassen handelt es sich bei S301 voraussichtlich um einen gewöhnlichen Hauptreihenstern. Eine Entstehung so nah an Sagittarius A* gilt jedoch als schwierig zu erklären.
Als mögliche Erklärung diskutieren die Forschenden daher den sogenannten Hills-Mechanismus: S301 war ursprünglich Teil eines Doppelsternsystems. Als dieses System dem zentralen Schwarzen Loch zu nahe kam, rissen die Gezeitenkräfte das Paar auseinander. Während ein Stern mit hoher Geschwindigkeit aus dem System katapultiert wurde, geriet der andere – S301 – auf eine sehr enge, stark elliptische Bahn um Sagittarius A*. Die extrem hohe Exzentrizität von 0,98 ist mit diesem Entstehungsszenario vereinbar.
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