黑洞并非只会吞噬物质,它们也是宇宙中的强力加速器。
落入黑洞的物质在吸积盘中高速旋转,剪切与磁场缠绕产生强电场,借助Blandford–Znajek等机制将黑洞或吸积盘的旋转能抽取出来,沿自转轴发射相对论喷流。
喷流内的磁重联、冲击波与湍流使带电粒子反复散射,加速到接近光速,产生高能宇宙射线与伽玛射线。
另一种能量提取方式是Penrose过程:粒子在旋转黑洞的能量包层内分裂,一部分带走黑洞旋转能,获得较大动能。
观测上,活动星系核、类星体和伽玛暴都显示出强烈喷流与高能辐射,事件视界望远镜和多波段望远镜以及GRMHD数值模拟为喷流发源区与加速过程提供了重要线索。
尽管如此,粒子成分、能量转化效率和微观加速机制仍有许多未解之谜,未来多信使观测与更高分辨率模拟将帮助我们更清晰地理解黑洞如何在宇宙尺度上进行加速。