黑洞周围的环境是宇宙中最极端的加速器。
落入黑洞的物质先在吸积盘中旋转并摩擦,释放巨量引力势能,导致电离气体发出X射线和伽马射线。
高速旋转的黑洞通过框架拖曳效应和彭罗斯过程把自转能量转移给周围物质;更重要的是磁场在吸积盘中被缠绕并通过布兰福德–兹内克(Blandford–Znajek)机制,把旋转能转化为相对论性喷流。
喷流沿黑洞自转轴向外喷射,能把粒子加速到接近光速,成为宇宙射线的候选来源之一。
观测上,射电、X射线和伽马观测揭示出许多活动星系核和类星体的强喷流。
黑洞加速过程不仅关乎基础物理如广义相对论和磁流体力学,也影响星系中心的能量反馈,调控恒星形成与星系演化。
未来更高分辨率的望远镜与多信使观测将揭示加速细节,帮助我们理解这些极端引擎的工作原理。