黑洞并非宇宙中的单纯吞噬器,而是天然的高速加速器。
带自转的克尔黑洞在靠近事件视界的旋转时空中,通过彭罗斯过程在能量可提取的旋转能区(ergosphere)将部分引力能转换给粒子;磁场与黑洞旋转相互作用可通过Blandford–Znajek机制把旋转能抽取出来,形成相对论性喷流和强烈电场。
在吸积盘内,湍流、磁重联和冲击波可进行第一类与第二类Fermi加速,使电子、质子等带电粒子获得超高能量,产生伽玛射线、X射线和宇宙射线。
黑洞合并与不对称喷流还会产生引力“反冲”和回旋抛射,改变黑洞及周围天体的动量。
类星体、活跃星系核、射电星系以及伽玛暴的观测,为这些加速过程提供了直接或间接证据。
理解黑洞加速不仅有助于揭示高能天体物理的能量来源,也关系到宇宙射线起源和星系演化的反馈机制;未来结合电磁、粒子与引力波的多信使观测,将进一步厘清这些过程的细节。