黑洞中，那个黑色的面究竟是什么？ 第1页

黑洞的光球（Photon Sphere）

黑洞附近存在光子的不稳定圆轨道，就是光球。

位于光球内的光子都将会落入黑洞中，从而无法被我们观测到。而一般情况下黑洞光球半径都比视界半径要大，例如史瓦西黑洞的光球半径是视界半径的1.5倍，所以一般光球以内的部分我们是看不到的，也就是题目的图中心的黑色区域，这部分区域，就是阴影(shadow)。

题目中的黑洞图片只是个不准确的示意图，涂黑的部分想要表达的就是刻板印象中人们对黑洞视界的认识“光无法逃出因而看起来像是在视野中开了个洞”，该图片完全没有考虑黑洞对光的路径造成的影响，无需做出过大解释。提问者需要了解的东西也不是黑洞光子球之类概念，而是暗物质的基础知识。

与其在网络上发表“假设暗物质也受引力作用”这样萌头的话，提问者不如先搜索一下暗物质的定义。暗物质当然受引力作用。暗物质从未“约束可观测物质的运动”。黑洞没有什么“内表面”。坠入黑洞的暗物质会和常规物质一样被黑洞彻底毁灭，质量、电荷（可以是零）、角动量（可以是零）加在黑洞上。

狭义的暗物质是不参与电磁相互作用的，人类可以借助弱相互作用和引力相互作用观测到暗物质，也可以通过电磁相互作用观测暗物质对其它物质的影响而间接观测暗物质^[1]。

广义的暗物质是在我们目前的条件下不能靠电磁波观测的东西，包括重子暗物质和非重子暗物质^[2]。重子暗物质是参与电磁相互作用的，例如非常稀薄的星际分子云、附近缺乏光源的星际行星和褐矮星、遥远的晕族大质量致密天体^[3]。你的身体也主要是重子物质。

观测不到一部分重子物质，是因为对我们手里的望远镜来说目标在其距离上看起来光度太低，而它实际上未必暗到哪去^[4]。

引入暗物质的概念是为了解释星系自转问题等表现出异常引力的观测事实，不同星系自转的情况有差异，有些需要的暗物质含量几乎为零，有些则异常多。暗物质也在大尺度结构形成过程的模拟中成功解释了星系团动力学，并正确地预测了引力透镜观测的结果。

关于暗物质存在的证据、非重子暗物质的分类，可以参照：

好一点的黑洞示意图，例如NASA做的这个：

图片中黑色的圆是黑洞视界的影子。

对这种示意图或M87*的视界影子的照片有兴趣的话，可以参照：

漫画 | 你看到的根本不是黑洞，而是黑洞之影！ - 松鼠会Sheldon的文章 - 知乎

https:// zhuanlan.zhihu.com/p/62 262736

参考

1. ^ 人类修建的暗物质粒子探测设备在基本排除宇宙线与自然本底辐射影响后已经观测到一些东西撞击原子核产生的信号，它的变化规律不能归结到太阳系内已知天体的活动上。
2. ^ http://pdg.lbl.gov/2010/reviews/rpp2010-rev-dark-matter.pdf
3. ^ （中小型黑洞、中子星、较暗的白矮星）
4. ^ 要知道，以我们现在贫弱的观测能力，100光年内可能还有尚未发现的若干颗红矮星及围绕它们运转的大量行星。