黑洞并非只是吞噬一切的深渊,它们也是自然界最强的粒子加速器之一。
落入黑洞附近的物质在吸积盘中因摩擦和磁场作用释放巨量能量,部分能量转化为高速粒子和双向喷流。
两大机制常被提及:彭罗斯过程通过在旋转黑洞的能量带提取自旋能,允许粒子获得额外动能;Blandford–Znajek机制则借磁场将黑洞旋转能转化为电磁能,驱动相对论性喷流。
除此之外,重力势能转换和引力弹弓效应也可让粒子被抛射并获得极高速度。
活动星系核和类星体的观测显示射电喷流和伽马射线爆发,证明黑洞能有效加速带电粒子,这与超高能宇宙射线的来源研究密切相关。
黑洞加速不仅关乎高能天体物理学,也影响星系演化和反馈过程,是连接微观粒子物理与宏观宇宙学的重要桥梁。