Eine Zeichnung des Pulsars PSR J1745-2900. Den schnell rotierenden Neutronenstern umgibt ein starkes Magnetfeld. Er befindet sich nahe dem Schwarzen Loch im Zentrum unserer Galaxie. © Ralph Eatough/MPIfR

Wie bei allen großen Galaxien sitzt auch im Zentrum der Milchstraße ein Supermassives Schwarzes Loch. Das Viermillionenfache der Masse unserer Sonne bringt es auf die Waagschale. Das Monstrum verschlingt Gas aus seiner Umgebung und liegt praktisch in unmittelbarer Nachbarschaft zu uns. Statt Millionen oder gar Milliarden von Lichtjahren ist es "nur" 26.000 Lichtjahre entfernt. Ideal also, um den Materiesauger zu erforschen. Selbst die Vorhersagen der Allgemeinen Relativitätstheorie für das Verhalten von Raum und Zeit unter dem Einfluss extremer Schwerkraft lassen sich hier überprüfen.

Allerdings fehlten Astronomen bislang geeignete Fühler, um das Treiben am Schwarzen Loch zu untersuchen. Umso glücklicher erweist sich nun ein Zufall: Seit März beobachtet der amerikanische Röntgensatellit Swift tagtäglich die Bewegung einer Gaswolke, die eng am Schwarzen Loch vorbeirauscht. Sie enthält etwa das Dreifache der Erdmasse an Gas und ist durch das extreme Gravitationsfeld des Schwarzen Lochs über eine Länge von 160 Milliarden Kilometern auseinander gezogen. Im April registrierten die Detektoren von Swift ungewöhnliche Strahlungsausbrüche im Röntgenbereich. Zunächst der Wolke zugeordnet, zeigten genauere Beobachtungen, dass Forscher am Bonner Max-Planck-Institut für Radioastronomie auf einen Pulsar gestoßen waren. 

Pulsare sind rasch rotierende Neutronensterne – also kompakte Überreste toter Sterne – die regelmäßige Strahlungspulse aussenden. Nach weiteren Messungen stand fest: Der Pulsar eignet sich als passendes Analyse-Instrument. Mit ihm als Strahlungsquelle lässt sich das Gas in der Umgebung des Schwarzen Lochs durchleuchten.

Seit 20 Jahren schon suchen Astronomen nach solchen Pulsaren im galaktischen Zentrum. Verständlich, dass die Himmelsforscher auf der ganzen Welt über die Swift-Entdeckung völlig aus dem Häuschen waren und sofort alle verfügbaren Instrumente auf das neue Objekt richteten. Wie sich zeigte, gehört PSR J1745-2900 – so die Katalognummer der Neuentdeckung – zu einer speziellen Klasse von Pulsaren: Er ist ein sogenannter Magnetar, ein Neutronenstern mit einem extrem starken Magnetfeld von bis zu 100 Millionen Tesla – hundert Billionen Mal stärker als das irdische Magnetfeld.

Kräftiges Magnetfeld umgibt Schwarzen Lochs

Die Radiostrahlung von Magnetaren ist stark polarisiert, sie schwingt also in einer genau festgelegten Ebene. Das bietet den Forschern die Chance, das Magnetfeld in der Umgebung des Pulsars – und damit des Schwarzen Lochs – zu untersuchen. Denn beim Durchqueren eines magnetischen Felds dreht sich durch den sogenannten Faraday-Effekt die Ebene der polarisierten Strahlung. Messungen mit dem hundert Meter großen Radioteleskop in Effelsberg zeigen eine starke Faraday-Drehung. Die Strahlungspulse treffen also, so die Folgerung der Bonner Astronomen, auf ein kräftiges, geordnetes Magnetfeld

Bislang war die Magnetisierung des umgebenden Gases des Schwarzen Lochs im Zentrum der Milchstraße unbekannt. Dabei ist sie "ein entscheidender Parameter für die Struktur des Materiezustroms", sagt der Astronom Michael Kramer. "Unsere Beobachtungen des neu entdeckten Pulsars haben das geändert." Kramer hat seine Ergebnisse zusammen mit Ralph Eatough und weiteren Kollegen im Magazin Nature veröffentlicht.

Mithilfe des Pulsars lässt sich nun auch jene Strahlungsquelle analysieren, die das Schwarze Loch selbst erzeugt. So entsteht Strahlung im langwelligen Radio- bis hin zum hochenergetischen Röntgenbereich, wenn das Schwarze Loch mit seiner gewaltigen Schwerkraft Gas ansaugt. Diesen Zustrom von Materie können die Astronomen nun nachvollziehen.

Sie hoffen zudem, weitere Pulsare im Zentrum der Milchstraße zu entdecken. Das würde ihnen eine Kartierung des gesamten Magnetfelds in der Umgebung des Schwarzen Lochs ermöglichen. Außerdem sind Pulsare kosmische Uhren und erlauben eine genaue Vermessung von Raum und Zeit und so einen Test der Relativitätstheorie. Tatsächlich sollte es in der Nähe des galaktischen Zentrums nach den Vorstellungen der Astronomen mehr als tausend Pulsare geben. Warum man diese bislang nicht gefunden hat, ist ebenfalls ein noch ungelöstes Rätsel.