黑洞不仅吞噬物质,也能把物质和能量加速到接近光速。
落入黑洞周围的吸积盘在强引力与粘滞作用下发热并快速旋转,等离子体与磁场相互作用,通过布兰福德–兹奈克机制或磁流体动力学过程把旋转能量沿轴向发射成相对论性喷流;在旋转黑洞的能层(ergosphere)内,彭罗斯过程允许提取自转能量,进一步加速粒子。
另一个加速手段是引力弹弓:探测器绕黑洞近距掠过可借助引力场改变速度与方向,但同时面临潮汐撕裂与辐射加热等危险。
天文学观测在类星体、活动星系核和伽马射线暴中见到这些高速喷流,证明黑洞是宇宙级自然加速器。
黑洞喷流可以把粒子加速到TeV–PeV能量,可能是高能宇宙线的来源。
观察到的极化光谱和快速变光反映了磁场结构与加速过程的瞬时性。
理论上研究这一过程融合了广义相对论、电磁流体动力学和粒子物理学,是多学科交叉的前沿。
尽管构想如利用彭罗斯过程获取能量吸引人,但在可预见的未来,人类工程化利用黑洞加速仍然遥远且充满风险。
未来更高分辨率的观测与大规模数值模拟将继续揭示微观加速机制与宏观能量转换效率。