S301 taumelt wie ein Kreisel um das Schwarze Loch im Herzen der Milchstraße – und könnte die Allgemeine Relativitätstheorie an einer Stelle prüfen, die bisher niemand erreicht hat.
Ein Forschungsteam hat berechnet, dass die Drehachse des erst kürzlich entdeckten Sterns S301 langsam kippen muss, während er das zentrale Schwarze Loch der Milchstraße umrundet – allein deshalb, weil die Raumzeit dort gekrümmt ist.
Dieser winzige Taumeleffekt lässt sich vom störenden Signal der eigenen Sternform sauber trennen, weil beide unterschiedlich von der Drehgeschwindigkeit abhängen.
Nachgerechnet haben das Pau Amaro Seoane und sein Team mit tausenden simulierten Bahndurchläufen und den Bewegungsgleichungen der gekrümmten Raumzeit.
Falls künftige Teleskope scharf genug hinsehen, wird S301 damit zum ersten „Kreisel“, der Einsteins Theorie in einem völlig neuen Regime auf die Probe stellt.
Ein Stern als Testlabor für gekrümmte Raumzeit
Im Zentrum unserer Galaxis sitzt Sgr A*, ein Schwarzes Loch mit der Masse von rund vier Millionen Sonnen.
Um es kreist ein Schwarm von Sternen, die sogenannten S-Sterne – und die sind für Physiker Gold wert.
An ihren Bahnen ließ sich in den letzten Jahren bereits nachweisen, dass sich Licht in Schwerkraft röter färbt und dass sich elliptische Bahnen langsam drehen, ganz wie es die Allgemeine Relativitätstheorie vorhersagt.
Bisher lasen die Forschenden Einsteins Handschrift aber immer nur aus der Flugbahn der Sterne ab.
Das Rätsel: ein zweiter, störender Kreisel
Ein rotierender Stern ist selbst ein Kreisel, und ein Kreisel im freien Fall behält seine Achse eigentlich stur bei.
In gekrümmter Raumzeit aber wandert diese Achse trotzdem – der Effekt heißt geodätische Präzession, ein Kippen, das rein aus der Geometrie der Raumzeit folgt.
Das Problem: Sterne sind keine perfekten Kugeln.
Die Fliehkraft plättet sie zu einem Rugbyball, und diese Abplattung erzeugt im Schwerefeld des Schwarzen Lochs ein ganz gewöhnliches, „newtonsches“ Drehmoment, das die Achse ebenfalls kippen lässt.
Beide Effekte überlagern sich – und lange war unklar, wie man den relativistischen Anteil je herausfiltern sollte.
Wer nachgerechnet hat – und mit welchem Werkzeug
Das Team um Pau Amaro Seoane (Universitat Politècnica de València und Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik) zusammen mit Kolleg:innen unter anderem aus Peking und Garching hat dafür die volle relativistische Maschinerie ausgepackt: die Mathisson-Papapetrou-Dixon-Gleichungen, die beschreiben, wie sich ein rotierender Körper durch gekrümmte Raumzeit trägt.
In einer Monte-Carlo-Simulation ließen sie den Stern über eine gedachte 40-Jahre-Beobachtung tausendfach mit zufälligen Achslagen um das Loch laufen.
Wichtig für die Einordnung: Die Arbeit ist bislang ein Preprint auf arXiv, also noch nicht von unabhängigen Gutachtern geprüft.
Der Trick: gegensätzliche Vorzeichen
Der entscheidende Gedanke steckt in einer Feinheit.
Zunächst sieht es so aus, als seien geodätischer und störender Effekt hoffnungslos vermischt.
Doch die Simulation zeigt: Der relativistische Kipp-Effekt wächst proportional zur Drehgeschwindigkeit des Sterns, während der Störeffekt der Abplattung von der Drehgeschwindigkeit gar nicht abhängt – er bleibt konstant.
Diese gegensätzliche Abhängigkeit ist der Hebel, mit dem sich beide sauber auseinanderziehen lassen.
Ein zweiter Glücksfall kommt hinzu: S301 zieht eine extrem langgestreckte Bahn und schießt im nächsten Punkt zum Loch mit rund 25.000 Kilometern pro Sekunde vorbei – gut acht Prozent der Lichtgeschwindigkeit.
Weil fast die gesamte Achsdrehung in diesem kurzen Vorbeiflug passiert, erscheint sie als saubere „Stufe“, und die relativistische Drehung der Bahn selbst verschiebt bei jedem Umlauf den Blickwinkel – ein zeitlicher Fingerabdruck, der die letzten Zweifel ausräumt.
Nur die schärfsten Teleskope werden es sehen
Wie groß ist der Effekt?
Im Mittel taumelt die Achse so schwach, dass sich die messbare Rotationsgeschwindigkeit des Sterns nur um wenige Kilometer pro Sekunde ändert – im Extremfall, bei schneller Drehung und starker Abplattung, bis zu 46,1 Kilometer pro Sekunde.
Heutige Infrarot-Spektrografen erkennen aber erst Verschiebungen ab etwa 50 Kilometern pro Sekunde.
Das Signal liegt also genau an der Schwelle des heute Machbaren und wird erst der nächsten Instrumentengeneration wirklich zugänglich sein.
Damit wäre S301 der erste Fall, in dem nicht die Bahn, sondern der Spin eines Sterns die Raumzeit vermisst – ein direkter Test jenes „Mitführens“ der Drehachse, das Einsteins Theorie im starken Schwerefeld vorhersagt.
Dass ein einzelner taumelnder Stern zum Prüfstein für die Grundfesten der Physik werden kann, finde ich schwer zu fassen – wenn dich dieser Gedanke ähnlich packt, gib den Artikel weiter.
Meine Meinung dazu
Was mich an dieser Arbeit begeistert, ist der Perspektivwechsel: Jahrzehntelang haben Astronom:innen die S-Sterne als Punkte behandelt, deren Bahn man verfolgt.
Hier wird der Stern plötzlich zum ausgedehnten Körper mit eigener Drehachse – und genau diese Achse trägt eine zusätzliche, unabhängige Information über die Raumzeit.
Ich habe beim Lesen zum ersten Mal wirklich verstanden, warum die extreme Bahn von S301 kein Nebendetail ist, sondern das eigentliche Geschenk: Sie presst einen jahrelangen Effekt in einen kurzen Moment und macht ihn dadurch überhaupt erst herausrechenbar.
Ob die Natur bei S301 mitspielt und der Stern schnell genug und unrund genug ist, weiß derzeit niemand – aber allein die Idee, ein Schwarzes Loch mit einem fliegenden Kreisel zu befragen, ist wunderbar kühn.
Quelle: Pau Amaro Seoane et al. (Universitat Politècnica de València / MPE Garching), arXiv-Preprint, 2026; arXiv:2607.26134
