Ett internationellt nätverk av radioteleskop har producerat den första någonsin närbilden av ett svart hols skugga, vilket forskare avslöjade i morse (10 april). Samarbetet, kallad Event Horizon Telescope, bekräftade årtiondenars förutsägelser om hur ljus skulle bete sig runt dessa mörka föremål och satte platsen för en ny era av svart håls astronomi.
"Från en skala från noll till fantastisk, det var fantastiskt", säger Erin Bonning, en astrofysiker och forskare i svart hål vid Emory University som inte var inblandad i bildinsatsen.
"Som sagt, det var vad jag förväntade mig," sa hon till Live Science.
Tillkännagivandet, retad i ungefär en och en halv vecka i förväg, lyckades vara både otroligt spännande och nästan helt utan överraskande detaljer eller ny fysik. Fysiken bröt inte ner. Inga oväntade funktioner i svarta hål avslöjades. Bilden i sig var nästan en perfekt matchning för illustrationer av svarta hål som vi är vana att se inom vetenskap och popkultur. Den stora skillnaden är att det är mycket oskarpare.
Det fanns dock flera viktiga frågor relaterade till svarta hål som förblev olösta, säger Bonning.
Hur producerar svarta hål sina enorma strålar med heta, snabba ämnen?
Alla supermassiva svarta hål har förmågan att tugga upp närliggande ämnen, absorbera det mesta förbi sina händelsevisont och spotta resten ut i rymden i nära ljushastighet i brinnande torn som astrofysiker kallar "relativistiska jetplan."
Och det svarta hålet mitt i Jungfru A (även kallad Messier 87) är ökänt för sina imponerande jetflyg, spridning och strålning över hela rymden. Dess relativistiska jetplan är så enorma att de helt kan undkomma den omgivande galaxen.
Och fysiker känner till de breda streckna för hur detta händer: Materialet accelererar till extrema hastigheter när det faller in i det svarta hålets tyngdkraft väl, då rymmer en del av det medan den behåller den trögheten. Men forskare håller inte med om detaljerna i hur detta händer. Den här bilden och de tillhörande artiklarna har ännu inga detaljer.
Att räkna ut det, sade Bonning, kommer att handla om att koppla samman observationer av Event Horizons Telescope - som täcker en ganska liten mängd utrymme - med de mycket större bilderna av relativistiska jetplan.
Medan fysiker ännu inte har svar, sa hon, finns det en god chans att de kommer snart - särskilt när samarbetet producerar bilder av dess andra mål: det supermassiva svarta hålet Skytten A * i mitten av vår egen galax, som producerar inte jets som Virgo A. Att jämföra de två bilderna, sa hon, kan ge viss tydlighet.
Hur passar allmän relativitet och kvantmekanik ihop?
När fysiker möts för att prata om en riktigt spännande ny upptäckt, kan du förvänta dig att höra någon föreslå att det kan hjälpa till att förklara "kvanttyngd."
Det beror på att kvanttyngd är den stora okända i fysiken. I ungefär ett sekel har fysiker arbetat med två olika uppsättningar regler: Allmän relativitet, som täcker mycket stora saker som tyngdkraft, och kvantmekanik, som täcker mycket små saker. Problemet är att dessa två regelböcker motsäger varandra direkt. Kvantmekanik kan inte förklara gravitation, och relativitet kan inte förklara kvantbeteende.
En dag hoppas fysiker att koppla de två i en storslagen enhetlig teori, som troligtvis involverar någon form av kvanttyngd.
Och före tillkännagivandet idag fanns det spekulationer om att det kan innehålla ett genombrott i ämnet. (Om den allmänna relativitetens förutsägelser inte hade bästs i bilden, skulle det ha flyttat bollen framåt.) Under en nyhetsbrief från National Science Foundation, Avery Broderick, en fysiker vid University of Waterloo i Kanada, och en samarbetspartner på projektet föreslog att de här sortens svar kanske kommer.
Men Bonning var skeptisk till det påståendet. Denna bild var helt överraskande ur ett generellt relativitetsperspektiv, så den erbjöd ingen ny fysik som kanske stänger klyftan mellan de två fälten, sade Bonning.
Ändå är det inte galen att människor hoppas på svar från den här typen av observation, sa hon, för kanten av ett svart hols skugga ger relativistiska krafter i små kvantstorlekar.
"Vi kan förvänta oss att se kvanttyngd mycket, mycket nära händelseshorisonten eller mycket, mycket tidigt i det tidiga universum," sade hon.
Men vid den fortfarande oskarpa upplösningen av Event Horizons Telescope, sade hon, är det troligt att vi inte hittar sådana effekter, även med planerade uppgraderingar som kommer in.
Var Stephen Hawkings teorier lika korrekta som Einsteins?
Fysikern Stephen Hawkings största bidrag till fysiken i tidig karriär var idén om "Hawking-strålning" - att svarta hål egentligen inte är svarta, utan avger små mängder strålning över tid. Resultatet var oerhört viktigt, eftersom det visade att när ett svart hål slutar växa, kommer det att börja mycket långsamt krympa från energiförlusten.
Men Event Horizons Telescope bekräftade eller förnekade inte denna teori, sa Bonning, inte att någon förväntade sig att det skulle göra det.
Jätte svarta hål som den i Virgo A, sade hon, avger endast minimala mängder Hawking-strålning jämfört med deras totala storlek. Medan våra mest avancerade instrument nu kan upptäcka de ljusa lamporna i deras evenemangshorisonter, finns det en liten chans att de någonsin kommer att reta ut den ultralimmade glöd från ett supermassivt svart hålytor.
Dessa resultat, sade hon, kommer sannolikt att komma från de minsta svarta hålen - teoretiska, kortlivade föremål så små att du kan omsluta hela händelseshorisonten i din hand. Med möjligheten till nära observationer, och mycket mer strålning tillgänglig jämfört med deras totala storlek, kan människor så småningom räkna ut hur man kan producera eller hitta en och upptäcka dess strålning.
Så vad lärde vi oss faktiskt av den här bilden?
Först fick fysiker veta att Einstein hade rätt, återigen. Skuggkanten, så långt som Event Horizons Telescope kan se, är en perfekt cirkel, precis som fysiker under 1900-talet som arbetade med Einsteins ekvationer om generell relativitet.
"Jag tror inte att någon borde bli förvånad när ännu ett test av allmän relativitet går," sa Bonning. "Om de hade gått på scenen och sagt att den allmänna relativiteten hade brutit, skulle jag ha fallit av min stol."
Resultatet med mer omedelbara, praktiska implikationer, sade hon, var att bilden gjorde det möjligt för forskare att exakt mäta massan på detta supermassiva svarta hål, som ligger 55 miljoner ljusår bort i hjärtat av Virgo A-galaxen. Det är 6,5 miljarder gånger massivare än vår sol.
Det är en stor sak, sa Bonning, eftersom det kan förändra hur fysiker väger de supermassiva svarta hålen i hjärtan till andra, mer avlägsna eller mindre galaxer.
Just nu har fysiker en ganska exakt mätning av massan av det supermassiva svarta hålet i hjärtat av Vintergatan, sa Bonning, eftersom de kan se hur dess tyngdkraft förflyttar enskilda stjärnor i sitt grannskap.
Men i andra galaxer kan våra teleskop inte se enskilda stjärners rörelser, sade hon. Så fysiker fastnar i grovare mätningar: Hur det svarta hålets massa påverkar ljus som kommer från olika lager av stjärnor i galaxen, eller hur dess massa påverkar ljus som kommer från olika lager av fritt flytande gas i galaxen.
Men dessa beräkningar är ofullkomliga, sade hon.
"Du måste modellera ett väldigt komplext system", sa hon.
Och de två metoderna ger upphov till något olika resultat i varje galaxfysiker observerar. Men åtminstone för det svarta hålet i Virgo A, vet vi nu att en metod är korrekt.
Sera Markoff, en astrofysiker från University of Amsterdam och en samarbetspartner i projektet, sade i nyhetsbriefen, "vår bestämning av 6,5 miljarder solmassor hamnar direkt ovanpå den tyngre massbestämningen från".
Det betyder inte att fysiker bara kommer att flytta grossist till den metoden för att mäta svarthålsmassor, sa Bonning. Men det erbjuder en viktig datapunkt för att förfina framtida beräkningar.
