黑洞并非单纯吞噬物质的“重力井”,在强引力与极端磁场共同作用下,它还能成为宇宙中最强的“加速器”。
靠近旋转黑洞时,时空拖拽使物质与磁场产生剧烈剪切,能量通过普洛斯(Penrose)过程或布兰福德—赞杰克(Blandford–Znajek)机制从自转中被提取,推动等离子体形成相对论性喷流。
这些喷流可将粒子加速到接近光速,产生强烈电磁辐射与高能宇宙线。
观测像M87和银河系中心的喷流,证实了黑洞驱动加速的存在。
数值模拟显示,磁流体不稳定性和磁重联在喷流内部形成小尺度加速区域,促成非热粒子谱的形成,并产生可观的gamma射线爆发。
理论上黑洞加速还为检验相对论、等离子体物理与量子引力效应提供实验室,尤其是在极端能量和时间尺度上。
随着引力波、电磁和中微子联合观测的推进,我们有望量化黑洞能量提取的效率,并理解其在宇宙能量循环中的角色。
黑洞加速仍有许多未解之谜,值得持续探索。