黑洞不仅是引力陷阱,也可成为宇宙中最强的加速器。
靠近黑洞时,陡峭的引力势、快速自转导致的时空拖拽,以及吸积盘中强烈的磁场,共同创造出极端物理环境。
带电粒子在磁场线和喷流中被沿轴向迅速推送,能量被加至相对论甚至更高水平。
理论上有几种主要加速机制:一是Blandford–Znajek过程,通过黑洞自旋和磁场耦合提取旋转能量;二是Penrose过程,借助禁区内外能量交换;再加上吸积盘磁重联、冲击波和湍流等微物理过程,这些都能高效加速粒子。
由此产生的射电、X射线及伽马射线辐射,以及宇宙高能粒子流,为观测提供证据。
研究黑洞加速不仅有助于解释活动星系核喷流、高能宇宙射线来源,还能推动对强引力、磁流体动力学和多信使天文学的理解。