黑洞不仅是吞噬物质的深渊,还是宇宙中极强的加速器。
靠近旋转黑洞的物质在引力与磁场共同作用下被撕裂、加热,并沿极轴被喷射成相对论性射流。
Blandford–Znajek机制通过磁场把黑洞自旋能转化为电磁能,Penrose过程允许从轨道粒子中直接抽取自旋能——两者都可把粒子加速到极高的洛伦兹因子(可达数百至数千)。
磁重联、冲击波与湍流在喷流内部进一步增速并产生超高能宇宙线。
活动星系核和伽马暴的观测、以及像M87黑洞喷流根部的EHT成像,都为黑洞加速提供了强有力的证据。
研究黑洞加速不仅有助于解释高能宇宙射线和射电/伽马辐射的来源,也为检验极端引力场下的等离子体物理与粒子加速机制提供“天然实验室”。
未来更高分辨率的观测和更精细的磁流体与粒子模拟,将揭示能量提取效率、喷流稳定性与加速上限的更多细节。