Svarta hål är långvariga superstjärnor inom science fiction. Men deras Hollywood-berömmelse är lite märklig med tanke på att ingen någonsin faktiskt har sett en – åtminstone, tills nu. Om du behövde se för att tro, tacka sedan Event Horizon Telescope (EHT), som just har producerat den första direkta bilden någonsin av ett svart hål. Denna fantastiska bedrift krävde globalt samarbete för att förvandla jorden till ett gigantiskt teleskop och avbilda ett föremål tusentals biljoner kilometer bort.

Hur fantastisk och banbrytande det än är, EHT-projektet handlar inte bara om att anta en utmaning. Det är ett aldrig tidigare skådat test av huruvida Einsteins idéer om själva rummets och tidens natur håller i extrema omständigheter, och tittar närmare än någonsin på de svarta hålens roll i universum.

För att göra en lång historia kort:Einstein hade rätt.

Att fånga det oförfånga

Ett svart hål är ett område i rymden vars massa är så stor och tät att inte ens ljus kan undkomma dess gravitationsattraktion. Mot den svarta bakgrunden av bläcket bortom, att fånga en är en nästan omöjlig uppgift. Men tack vare Stephen Hawkings banbrytande arbete, vi vet att de kolossala massorna inte bara är svarta avgrunder. De kan inte bara avge enorma strålar av plasma, men deras oerhörda gravitation drar in strömmar av materia in i dess kärna.

När materia närmar sig ett svart håls händelsehorisont – punkten där inte ens ljus kan fly – bildar den en kretsande skiva. Materia i denna skiva omvandlar en del av sin energi till friktion när den gnider mot andra partiklar av materia. Detta värmer upp skivan, precis som vi värmer våra händer en kall dag genom att gnugga ihop dem. Ju närmare saken är, desto större friktion. Materia närmare händelsehorisonten lyser briljant med värmen från hundratals solar. Det är detta ljus som EHT upptäckte, tillsammans med "siluetten" av det svarta hålet.

Att producera bilden och analysera sådan data är en otroligt svår uppgift. Som en astronom som studerar svarta hål i galaxer långt borta, Jag kan vanligtvis inte ens avbilda en enda stjärna i dessa galaxer tydligt, än mindre se det svarta hålet i deras centra.

EHT-teamet bestämde sig för att rikta in sig på två av de supermassiva svarta hålen närmast oss – båda i den stora elliptiska galaxen, M87, och i Skytten A*, i mitten av vår Vintergatan.

För att ge en känsla av hur svår denna uppgift är, medan Vintergatans svarta hål har en massa på 4,1 miljoner solar och en diameter på 60 miljoner kilometer, det är 250, 614, 750, 218, 665, 392 kilometer från jorden – det motsvarar att resa från London till New York 45 biljoner gånger. Som noterats av EHT-teamet, det är som att vara i New York och försöka räkna gropar på en golfboll i Los Angeles, eller avbilda en apelsin på månen.

Att fotografera något så omöjligt långt borta, laget behövde ett teleskop lika stort som jorden själv. I avsaknad av en sådan gigantisk maskin, EHT-teamet kopplade samman teleskop från hela planeten, och kombinerade deras data. För att fånga en korrekt bild på sådant avstånd, teleskopen behövde vara stabila, och deras avläsningar helt synkroniserade.

För att utföra denna utmanande bedrift, teamet använde atomklockor så exakta att de bara förlorar en sekund per hundra miljoner år. De 5, 000 terabyte data som samlades in var så stor att den måste lagras på hundratals hårddiskar och fysiskt levereras till en superdator, som korrigerade tidsskillnaderna i datan och tog fram bilden ovan.

Allmän relativitet bekräftas

Med en känsla av spänning, Jag såg livestreamen som visade bilden av det svarta hålet från mitten av M87 för första gången.

Det viktigaste inledande inlägget är att Einstein hade rätt. På nytt. Hans allmänna relativitetsteori har klarat två allvarliga tester från universums mest extrema förhållanden under de senaste åren. Här, Einsteins teori förutspådde observationerna från M87 med osviklig noggrannhet, och är till synes den korrekta beskrivningen av rymdens natur, tid, och gravitation.

Mätningarna av materiens hastigheter runt mitten av det svarta hålet överensstämmer med att vara nära ljusets hastighet. Från bilden, EHT-forskarna fastställde att det svarta hålet M87 är 6,5 miljarder gånger solens massa och 40 miljarder km tvärs över – det är större än Neptunus 200-åriga bana om solen.

Vintergatans svarta hål var för utmanande för att avbilda exakt den här gången på grund av snabba variationer i ljusutbytet. Förhoppningsvis, fler teleskop kommer att läggas till EHT:s array snart, för att få allt tydligare bilder av dessa fascinerande föremål. Jag tvivlar inte på att vi inom en snar framtid kommer att kunna titta på det mörka hjärtat av vår egen galax.

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.