黑洞并非只吞噬物质,它们也是宇宙中最强大的“加速器”。
靠近旋转黑洞的吸积盘中,强磁场与等离子体相互作用,通过Blandford–Znajek机制将黑洞旋转能以电磁流形式抽出,或者通过磁离心力和磁重联把能量传递给喷流和带电粒子,形成极其狭窄且高速的相对论喷流。
喷流内部的碰撞激波与磁场湍流会触发一类和二类费米加速,使电子、质子等粒子逐步获得接近光速的动能,进而发出从射电、X射线到伽玛射线的宽频谱辐射,甚至可能产生超高能宇宙射线。
Penrose过程等广义相对论效应也能在近黑洞轨道提取旋转能量,为粒子加速提供额外来源。
观测上,多波段变光、极化特征以及宇宙射线到达方向的统计性证据,都支持黑洞作为重要加速源的观点。
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理解黑洞加速对解释活动星系核、伽玛射线暴和星系演化中的能量反馈至关重要;未来借助事件视界望远镜、Cherenkov望远镜阵列和下一代数值模拟,我们有望揭示加速的微观机制与能量输运细节。
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