如果我们从不同的方向看，黑洞会是一个样吗？

今天我们说下关于黑洞的问题，不知道你有没有想过，一个黑洞是什么形状的，或者是什么样子的？关于黑洞的样子，我们更多是在网上看到的二维图像，就像下图那样！但是如果我们从黑洞的前面看、后面看，以及侧面看，从所有的角度看，它都是一个样吗？

从提出黑洞到发现确认

黑洞是宇宙中的一个奇异天体，最初是人们根据引力的作用方式，也就是天体的逃逸速度提出来的。早在1784年（这个时期的中国是乾隆49年），英国的约翰·米歇尔就意识到，如果有一个体积足够小、质量足够高的物体，那么它的逃逸速度（从其表面逃逸并进入轨道甚至更远所需的速度）将会超过光速。正如我们现在所知，没有任何物体的运动速度能够超过真空中的光速，这就意味着这样的物体将是一个吞噬任何东西的“陷阱”，只要一个物体包括光在内足够靠近这样的天体，就会被永远的吞噬。

自从人们提出这些物体在理论上可能存在以来，我们在宇宙中也发现了只有在黑洞存在的情况下才能解释的现象。

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，我们发现它们都绕着通过的质心运行，并且这个中心天体并不发光。唯一符合条件的就是黑洞。

因此，黑洞是一个完全由引力控制的空间区域。引力在各个方向上的作用都是一样的，这意味着黑洞会把所有方向上的东西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，太阳基本上就是一团气体，被万有引力不可抗拒地压缩成一个几乎完美的球体。

因此黑洞也应该是个球体，甚至是宇宙中最完美的球形物体之一。紧随其后的是中子星，它们的密度比黑洞略低，虽然光会被中子星严重扭曲，但仍然能够逃逸中子星的引力场。

一颗孤立的黑洞是什么样的？

黑洞是球体，原则上就没有所谓的上、下或侧面。如果一个黑洞在宇宙中是完全孤立的（也就是说在黑洞的周围没有任何物质、天体，不会发生吸积并产生吸积盘和物质喷流），无论我们朝哪个方向看，看到的黑洞都像一个漆黑的圆环，并且周围环绕着一圈光，而这圈光是来自黑洞后面的发光天体所发出的光线。

当然，背景光线一旦进入黑洞，就再也无法逃离，但周围的光线在视界面处会走一条弯曲的路径绕过黑洞，就像想上下图中看到的透镜现象。在这种情况下（如果黑洞是孤立的）我们能看到的唯一变化就是背景光线的变化。黑洞后面的发光天体越多，光环就会越亮。如果我们碰巧看到的黑洞，在它的后面没有任何东西，那么这个光环就会变得更暗，或者消失。

存在伴星的黑洞是什么样的？

宇宙中的黑洞很少是完全孤立的。如果它们生前是双星系统的一部分，其中一颗恒星比另一颗质量更大，那么在另一颗恒星燃烧完它的燃料之前，较大的那颗恒星就会坍缩形成黑洞。双星系统的黑洞会不断地掠夺另一颗恒星表面的气体，把这些气体拉向自己。加之黑洞本身在旋转，因为形成黑洞地恒星肯定在自转，根据角动量守恒，恒星坍缩成黑洞以后，由于体积的积聚缩小，黑洞旋转地速度会更快，那么另外一颗恒星的气体被黑洞吸积以后，会在黑洞的视界面外形成了一个高速旋转地物质圆盘，称为吸积盘。

现在，由于吸积盘的存在，我们就有了一个观察黑洞的方向。在上图中如果我们从上面往下看，就会看到一个黑洞，加上环绕黑洞的发光的气体盘。或者很有可能会直接看到一股过热的物质从黑洞中心喷射而出，我们称之为物质喷流。

黑洞周围发光的吸积盘。黑洞的部分被吸积盘所遮挡。

双黑洞环绕看起来是什么样的?

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的怪异。第一种是当两个黑洞相互环绕时，光在这两种极端现象周围发生扭曲的方式非常不可思议，如果此时两颗黑洞的排列正好与我们的视线成一条直线，那么我们会在前面这颗黑洞的旁边看到后面那颗黑洞的“投影”，我们称之为“黑洞眉毛”。

上图显示了如果两个黑洞相邻，光会沿着上图中的线发生弯曲。右边的（也是后面的）黑洞以一个半月形的“眉毛”在另一个黑洞旁边出现。

如果两个黑洞的轨道足够近，我们不仅可以得到上图中的视觉效果，而且最终两个黑洞会在环绕的过程中逐渐失去轨道能量合并在一起。在融合的那一刻，黑洞就会变成一个单一的物体。但新形成的黑洞一开始并不是一个圆形区域。

当两个黑洞合并成一个物体的瞬间，虽然它们相互连接，但黑洞不再保持球形。

新形成的更大质量的黑洞会随着时间的推移逐渐变成完美的球形，但必须经历一个相当长的过程，即所谓的“铃宕”过程（ring-down），才能衰变回一个完美的球形物体。其实这跟敲大钟一样，大钟被敲击以后在很长的一段时间内仍在振动，声音会从高到低缓慢的降低。黑洞的合并也是如此，在两个黑洞相撞以后，它们会持续振荡很长一段时间，以引力波的形式向太空逐渐辐射能量，直到它们回到开始时稳定的球形状态，也是最低的能量状态。看下图：

总结

综上所述：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，周围可能会环绕着一圈背景光线。如果我们发现一颗黑洞附近有一颗伴星，那么这个黑洞会被一个炽热的气体圆盘遮住一部分，还会看到黑洞中心发出的物质喷流。如果我们发现两个黑洞相互环绕，就会看到上图中的“黑洞眉毛”和振荡的空间 。这就是我们所知黑洞的样子！