黑洞是时空曲率大到连光都无法逃出视界的天体。——广义相对论

今天我们来说说黑洞。不知道你有没有想过。黑洞是什么形状，或者它看起来像什么？关于黑洞的外观，我们在网上看到比较多的二维图片，如下图！但是如果我们看黑洞的正面、背面、侧面，各个角度看是不是都一样呢？

从提出黑洞到发现并证实

黑洞是宇宙中的奇异天体。出来。早在1784年（这一时期的中国是乾隆执政第49年），英国的约翰·米歇尔就意识到，如果存在一个体积足够小、质量足够大的物体，它的逃逸速度（脱离其表面进入轨道）及以上）将超过光速。我们现在知道，没有任何物体在真空中的运动速度可以超过光速，这意味着这样的物体将是一个吞噬任何东西的“陷阱”，只要包括光的物体足够接近这样的天体，它将永远被吞噬。

银河系中心的超大质量黑洞就是一个很好的例子。通过观察银河系中心这些大质量恒星的运动，我们发现它们都围绕着它们经过的质心运行，而这个中心天体是不发光的。唯一满足这个条件的就是黑洞.

黑洞因此是一个完全受引力控制的空间区域。引力在所有方向上的作用相同，这意味着黑洞将所有方向上的一切都拉向一个共同的中心点。我们可以通过观察太阳得到一些启发，太阳基本上是一团被引力不可抗拒地压缩成一个近乎完美的球体的气体。

因此，黑洞也应该是球体，甚至是最完美的球体之一。紧随其后的是中子星，中子星的密度略低于黑洞，虽然光线被中子星严重扭曲，但仍能逃脱中子星的引力场。

一个孤立的黑洞是什么样的？

黑洞是一个球体。原则上没有所谓的上、下、边之分。如果一个黑洞在宇宙中是完全孤立的（即黑洞周围没有任何物质或天体，没有吸积物并产生吸积盘和物质喷流），无论我们从哪个方向看，我们看到的黑洞就像是一个黑暗的圆环被一个光环包围着，而这个光环就是从黑洞后面的天体发出的光。

当然，背景光一旦进入黑洞，就再也逃不掉了，但是周围的光在事件界面会绕着黑洞走一条弯曲的路径，就像上图看到的透镜现象和以下。在这种情况下（如果黑洞是孤立的），我们唯一能看到的变化就是背景光的变化。黑洞后面的发光物体越多，环就会越亮。如果我们碰巧看到的黑洞后面什么都没有，那么光晕就会变暗，或者消失。

有伴星的黑洞是什么样子的？

宇宙中的黑洞很少是完全孤立的。如果它们是其中一颗恒星比另一颗更大的双星系统的一部分，那么较大的恒星会在另一颗恒星烧尽其燃料之前坍缩形成黑洞。双星系统中的黑洞不断掠夺另一颗恒星表面的气体，将其拉向自身。另外，黑洞本身是在旋转的，因为构成黑洞的恒星一定是在旋转的。根据角动量守恒定律，恒星坍缩成黑洞后，由于体积的积累和收缩，黑洞会旋转得更快，然后另一颗恒星的气体就会被黑洞吸收。吸积后，黑洞视界外会形成一个高速旋转的物质盘，称为吸积盘。

现在，多亏了吸积盘，我们有了观察黑洞的方向。在上图中，如果我们从上方向下看，我们会看到一个黑洞，以及围绕黑洞的发光气体盘。或者很有可能直接看到从黑洞中心喷出的过热物质射流，我们称之为物质射流。

黑洞周围发光的吸积盘。部分黑洞被吸积盘遮挡。双黑洞轨道是什么样的？

在另外两种情况下，我们会在黑洞周围看到一些奇怪的现象，这会让黑洞看起来格外怪异。首先是当两个黑洞相互绕转时，光绕这两个极端现象的扭曲方式非常不可思议。如果此时两个黑洞的排列正好与我们的视线一致，那么我们就在眼前了。在一个黑洞旁边，我们可以看到后面黑洞的“投影”，我们称之为“黑洞眉毛”。

上图显示了如果两个黑洞相邻，光如何沿着上图中的线弯曲。右边（和后面）的黑洞并排出现在半月形的“眉毛”中。

如果两个黑洞的轨道足够近，我们不仅可以得到上图的视觉效果，最终两个黑洞在绕轨道运行的过程中会逐渐失去轨道能量并合在一起。在它们合并的那一刻，黑洞就变成了一个单一的物体。但是新形成的黑洞并不是从一个圆形区域开始的。

当两个黑洞合并为一个物体的那一刻，虽然它们彼此相连，但黑洞不再保持球形。

新形成的更大质量的黑洞随着时间的推移逐渐变成完美的球形，但必须经过一个相当长的过程，即所谓的“衰荡”过程，才能衰变回完美的球形物体。其实这和敲响大钟是一样的。大钟敲响后，仍会震动很久，声音由高到低慢慢减弱。黑洞的合并也是如此。两个黑洞碰撞后，会持续长时间震荡，逐渐以引力波的形式向太空辐射能量，直到回到开始时稳定的球状状态，这也是能量最低的状态。.看下图：

总结

总而言之：如果我们在宇宙中发现一个孤立的黑洞漂浮在黑暗的空间中，它看起来就像一个完美的黑色球体，周围可能环绕着一圈背景光线。如果我们发现附近有伴星的黑洞，黑洞会被热气体盘部分遮挡，我们会看到从黑洞中心喷出的物质喷流。如果我们发现两个黑洞相互绕转，我们就会看到上图中的“黑洞眉毛”和振荡空间。这就是我们所知道的黑洞的样子！