För inte så länge sedan var idén att fotografera ett svart hål lika quixotisk som att fotografera en enhörning. Nu har forskare inte en utan två bilder av två olika supermassiva svarta hål - och de ser båda lika magiska ut som flammande munkar.

"Jag minns när svarta hål var rent teoretiska", sa Ellen Stofan, undersekreterare för vetenskap och forskning vid Smithsonian och tidigare chefsforskare vid NASA, under en panel efter avslöjande på torsdagen. Modererad av Stofan samlade samtalet fyra medlemmar av det Harvard-ledda teamet av forskare som 2019 avslöjade för världen den första bilden av ett svart hål – en gigant som kallas M87 efter dess galax, Messier 87. Timmar före paneldiskussionen, teamet delade en andra bild – en närbild av Skytten A-stjärna (eller Sgr A*), det svarta hålet som småäter på ljus och kosmiskt skräp i mitten av vår alldeles egna Vintergatans galax.

"Det kan inte råda några tvivel nu att vi har sett svarta hål för första gången", säger Shep Doeleman, grundare av Event Horizon Telescope-samarbetet, ett internationellt team av mer än 100 forskare som leds av Center for Astrophysics | Harvard och Smithsonian. "Det är början på en ny era inom astronomi."

I denna nya era kunde forskare bevisa – eller motbevisa – Einsteins långvariga teorier om gravitation och relativitet, hitta Earth 2.0 eller upptäcka ett maskhål till ett annat universum. (Det senare kommer inte att vara så svårt för Doeleman, som fräckt sa att han kommer från ett annat universum.)

Att fotografera ett svart hål är ännu svårare än det låter. För att fånga bilder av objekt så långt borta, "Du skulle behöva ett teleskop lika stort som jorden", säger Kari Haworth, ingenjör och teknisk chef för Center for Astrophysics. "Vi gjorde inte det eftersom det är omöjligt, och det skulle förstöra många människors åsikter", sa hon.

Istället förvandlade forskarna jorden till ett gigantiskt teleskop genom att koordinera enskilda maskiner placerade på Hawaii, Chile, Mexiko, Spanien, Frankrike och andra platser. Varje lag var tvungen att ta ett foto vid exakt samma tidpunkt. Eftersom svarta hål slukar upp allt som kommer för nära – även ljus – kan de inte ses. Men deras massiva gravitation drar in och komprimerar närliggande ljus och skräp, vilket skapar en snurrande gasformig virvel som vimlar av energi. "Att förvandla fallande materia till ljusstyrka", var hur Doeleman uttryckte det.

Den ljusstyrkan kan ses och fotograferas. En del av ljuset som dras in i det svarta hålets gravitationsfält gör en U-sväng eller en loop-de-loop innan det flyr och skjuter iväg i riktning mot jorden, med en bild av varifrån det kom. EHT-teamets slutliga fotografi är en sammansättning av bilder tagna av varje teleskop och staplade ovanpå varandra. För att kombinera all denna data – som är lätt, fångad vid ett mycket exakt ögonblick – behövde teamet uppnå ytterligare en märklig bedrift. Varje teleskopteam frös sitt ljus, lagrade det på hårddiskar (det är för massivt för att skicka över internet) och flög det, med flyg, till en central plats.

M87, det första svarta hålet som fick stjärnbehandlingen, är cirka 1 000 gånger större än Sagittarius A-stjärna och mycket stabilare, men bilderna blev nästan likadana, en kupp för EHT – och Albert Einstein. Einstein teoretiserade att svarta hål bara har tre egenskaper - massa, spinn och laddning - och inget "hår" (som astrofysiker gillar att kalla ytterligare egenskaper). Den enda skillnaden är en liten suddighet i bilden av Skyttens A-stjärna. Vår galaxs svarta hål är krångligare, lika pirrigt som ett litet barn, och det är svårare att fånga en ren bild av något som ständigt förändras, sa astrofysikern Paul Tiede. Dessutom finns det en kosmisk soppa mellan oss och Sagittarius A-stjärna, som skymmer bilderna lite. "Till och med med tanke på detta," sa Tiede, "är jag fortfarande förvånad över hur lika dessa bilder är."

Som svarta hål beskrivs kan du förvänta dig att de är omättliga monster som suger in allt i rymden som ett badkarsavlopp. Inte exakt. Även om de är de mest kraftfulla objekten i universum - Doeleman sa att ett svart hål som bildades genom att vika jorden på mitten skulle kunna driva Manhattan i ett år - slukar de inte upp hela galaxer, utan förvränger bara rymdtiden och förskjuter objekt från deras avsedda vägar.

Det är goda nyheter eftersom EHT-teamet misstänker att det finns ett supermassivt svart hål i mitten av varje galax. Men även med dessa nya bilder sa Tiede:"Vi vet knappt någonting om dem." (På frågan varför de svarta hålen är munkformade svarade han:"För att de är läckra.")

"Svarta hål lever vid gränsen för vår nuvarande kunskap om fysik och astrofysik," sa Angelo Ricarte, som tog med sig sitt svarta hål som heter Poe - en mjuk svart klot med två töntiga ögon - till paneldiskussionen. Dessa nya bilder hjälper redan Ricarte och andra forskare att studera den märkliga fysiken hos de överhettade gaserna som kretsar kring de svarta hålen, såväl som hur giganterna spyr ut strålar av dessa gaser en miljon ljusår i vilken riktning som helst. Dessa jets, sa Ricarte, kan hjälpa till att förklara "vårt kosmiska ursprungshistoria", ha djupgående effekter på hur vår galax utvecklas, eller överbrygga teorier om det mycket stora med det mycket små för att stödja en teori om allt. "Det finns många saker vi fortfarande inte förstår fullt ut i denna extrema miljö", sa han.

För att få en bättre förståelse vill Doeleman bygga ett ännu större teleskop genom att sätta ytterligare en bildapparat på en satellit som kretsar runt jorden. Han hoppas också kunna fånga något mer spännande än ett foto av ett svart hål:en film av ett svart hål.

"Om vi ​​kunde tajma materiens banor skulle det vara ett helt annat test av Einsteins teori," sa han. + Utforska vidare

Att knäppa ett svart hål:Hur EHT-superteleskopet fungerar

Denna berättelse publiceras med tillstånd av Harvard Gazette, Harvard Universitys officiella tidning. För ytterligare universitetsnyheter, besök Harvard.edu.