一转眼人类拍摄到的第一张黑洞照片已经过去一年了，但是还是有很多人不了解黑洞到底是什么样的，它是球吗？还是一个二维的洞口？正面反面一样吗？上面看下面看有区别吗？
黑洞形状的疑惑
图：拍摄到的黑洞照片组成的笑脸
的确，一张二维的照片，按网友话说就像点了火的蜂窝煤，这张二维图片并无法展示出三维形态。更不要说网络中千奇百怪的黑洞照片，到底哪一种形态是真的？其实大部分照片可能都是准确的只是描述的角度不一样，例如：时空扭曲的黑洞，非时空扭曲下的黑洞本体，带引力透镜还是不带引力透镜，旋转还是不旋转，三维还是立体等等，今天我们就来讲讲，黑洞本该是什么样子的，因为其他因素的应该它又会呈现什么样的状态！
不同版本的黑洞
先来个最简单的！
图：简单的黑色圆盘，似乎周围有一个环，这是对视界的一种过度简化的描述。
最古老的插图是简单的圆形，黑色的圆盘，挡住了它后面所有的背景光。为什么当时的学者会这么设计呢？想想黑洞的性质就知道了。黑洞的质量非常大，体积非常小，以至于它表面的逃逸速度大于光速!因为光速是信息和能量传递的极限速度，即使是黑洞内部粒子之间相互作用也无法超越光速。黑洞内部的物质或能量会坍缩成一个奇点，在黑洞周围会形成一个视界。在这个球形的空间区域中，没有光可以逃逸，所以它应该是一个黑色的圆圈。从任何角度看去就像一个黑的圆盘叠加在宇宙的背景之上。
图：黑洞不仅叠加在背景上，它巨大的引力会产生引力透镜效应，从而拉伸、放大和扭曲背景的光。
爱因斯坦《广义相对论》中描述了引力会使时空发生弯曲，而黑洞又是宇宙的引力之王，所以视界的大小与周围的空间背景，需要与引力效应产生的空间曲率相称。这个版本的黑洞更详细，更准确地描述了黑洞的样子。但是我们离完美的版本还有很长的路要走，这个黑洞并没有考虑到前景物质和黑洞周围的吸积，我们继续升级。
图：活跃的黑洞，它正在吸积物质并向外加速喷射两股物质。
黑洞巨大的引力效应，黑洞会使靠近它的物质高速旋转形成吸积盘。它能吞噬万物，无论是小行星，气体云，甚至整个恒星都能吞噬，潮汐力会将靠近它的物质撕裂。由于角动量守恒，以及各种粒子之间相互碰撞，所以在黑洞周围会形成一个高温的圆盘状的物体，时时刻刻向外释放热辐射。在最内部的区域中，粒子偶尔会掉进去，从而增加了黑洞的质量，而黑洞前面的物质会遮盖黑洞球体的一部分。这样的黑洞一般存在于星系中心。
实际上，视界本身是不透明的，你不应该看到它背后的物质。
图：电影《星际穿越》中的黑洞就非常精准地描述了视界，它属于一类非常特殊的旋转黑洞。
我可以毫不夸张地说，这样的黑洞甚至比NASA专业制作的黑洞更准确。即便是专业人士也会对黑洞的形态存在很多的误差。
真的是隔行如隔山，而电影特效公司却能描绘的如此准确并细致，制作视频图片的事情，还是好莱坞电影视觉制作更为靠谱（或许是它们为了票房不惜血本，呵呵开个玩笑）。
划重点：黑洞并非主动吸引物质，它们只是在直线运动，因为时空的扭曲，导致直线的路径指向了黑洞，所以是巨大的引力使它们往下掉的状态。还有一点就是无论恒星还是一只蚂蚁，都不会因为引力把它们撕裂了。这只是潮汐力的作用，即离黑洞中心越近，时空的扭曲程度越大，当一只头向着黑洞蚂蚁走了进去，它的头引力较大，臀部离黑洞中心相对头部较远，所以会出现头部和臀部被拉伸的效果，体会一下兰州拉面师傅抻拉面的感觉。
一般来说，黑洞很少单独存在，它的附近都会有其他物质，被它的引力支配着按轨道运动，比如我们星系的中心。
图：银河系中心人马座A*黑洞的x射线和红外线合成图像。
它的质量约为400万个太阳，周围环绕大量高温气体（被X射线加热）。
我们无法看清黑洞内是什么样子的，因为它不发光!我们所能做的就是观察一个特定的波长，看到从黑洞周围、前后前后发出的光的组合。
图：视界望远镜通过波长的模拟了黑洞视界的可能的轮廓。
对于黑洞来说，x射线无效，因为x射线光子太少了，并且也不能看到可见光，因为银河系的中心是不透明的。红外线也白扯，因为大气阻挡了红外线。我们能做的就是通过无线电，可以在全世界范围内模拟，来得到可能的最佳分辨率。
图：利用半个地球中分布在各处的望远镜观察视界（2019年的黑洞就是这么来的）
银河系中心的黑洞的角度大小约为37微弧秒，而这个望远镜阵列的分辨率约为15微弧秒，所以我们能够看到它!在无线电频率上，绝大多数的辐射来自于在黑洞周围加速的带电物质粒子。
图：根据黑洞吸积盘模型，以及无线电信号得到的五种不同的广义相对论模拟结果
在2019年之前，科学家希望预测的黑洞视界是存在的，视界有一个特定的尺寸，它会并阻挡来自它背后的光。同时科学家也希望在视界前面会有一些信号,不过这些信号可能会很混乱，因为黑洞极度扭曲时空会使周围的环境极为混。
当黑洞的吸积盘盘朝我们旋转时，一面更亮，而当磁盘旋转时，一边比较模糊。由于引力透镜效应，视界的整个“轮廓”也有可能是可见的。无论吸积盘是“侧对”还是“面对”，都将极大地改变信号，如下面的第1和第3面板所示。
图：吸积盘的方向，无论是正面(左边两个)还是侧面(右边两个)，都黑洞的形状在我们看来会有极大的差别。
而我们得到的结果，也和我们想象中的一样，这就是黑洞真实的样子，以及这个样子的由来！
图：拍摄到的黑洞
