黑洞并非只吞噬物质的深渊,它们也是宇宙中重要的“加速器”。
落向黑洞的物质在吸积盘中被剧烈压缩和加热,湍流与磁场作用下产生电场,使带电粒子通过磁重联与碰撞实现第一类和第二类费米加速。
对旋转黑洞而言,伯恩罗斯结构和Penrose过程表明可直接从黑洞自转中提取能量;更重要的是Blandford–Znajek机制,借助强磁场将旋转能量转化为极强的相对论性喷流,推动大量粒子以接近光速逃离近黑洞区域。
喷流在与周围介质相互作用时产生冲击波,进一步加速粒子并辐射出高能光子、宇宙射线与中微子。
这些过程不仅解释了活动星系核和类星体的强烈辐射,还与超高能宇宙射线的来源及多信使信号紧密相关。
随着事件视界望远镜、电磁波望远镜与中微子探测器的协同观测,黑洞加速的细节正被逐步揭示,为理解极端物理与广义相对论提供珍贵窗口。