黑洞不仅吞噬物质,更是宇宙中最强的天然加速器。
靠近事件视界,陡峭的引力势能使落入物质获得极大加速度;对旋转黑洞而言,框架拖拽效应产生的能量通道可通过Penrose过程或Blandford–Znajek机制被提取,电磁场与等离子体共同将能量输送到极远处,形成相对论性喷流,其洛伦兹因子可达数十乃至数百。
潮汐力在近黑洞轨道能撕裂恒星,导致潮汐破碎事件中物质剧烈加速并放出高能辐射;黑洞并合时的时变引力场亦能驱动物质瞬时加速并产生强烈的辐射与粒子流。
观测到的伽玛射线暴、活动星系核射流与超高能宇宙线,都指向黑洞在宇宙高能物理中的核心作用。
然而,如何在微观尺度上将引力、磁场与非线性等离子体动力学耦合以实现粒子极端加速,仍是理论与数值模拟的挑战。
随着多波段观测与相对论磁流体动力学模拟的发展,我们有望更清楚地理解“黑洞加速”的细节及其对宇宙射线和高能天体物理的贡献。