黑洞并非单纯的“吞噬者”,在其强烈引力与旋转作用下反而成为宇宙中最有效的加速器之一。
落入吸积盘的物质在重力势能释放下旋转加热,磁场剪切与磁重联将能量传递给带电粒子,使它们在盘内与盘外边界被迅速加速。
对快速旋转的黑洞,Penrose过程与Blandford–Znajek机制可从黑洞自转中提取能量,通过磁场将能量输送到两极,形成狭窄的相对论性喷流,这些喷流可将粒子加速到接近光速并发射强烈的X射线与伽马射线。
冲击波、湍流与电场也在喷流内部进一步加速粒子,可能是宇宙射线的来源之一。
观测这些高能辐射与喷流形态,不仅帮助我们理解能量转换与粒子加速的微物理过程,也为检验广义相对论和黑洞物理提供了重要窗口。
黑洞加速因此是连接引力、磁场与高能天体物理的核心课题。