黑洞本身不是能量源,但其强引力场、快速自旋和周围磁场能把物质与粒子加速到宇宙极限。
旋转黑洞的时空拖拽在其浑沌的能量区(ergosphere)允许通过彭罗斯过程提取自旋能;更重要的是,布兰福德—兹奈克机制将黑洞自旋与磁场耦合,把旋转能转为电磁能,驱动从微观到百万光年尺度的相对论性喷流。
吸积盘内的磁重联、湍流与冲击波提供局域的快速加速场,而费米一阶/二阶加速在喷流边界、激波与热点处使粒子通过多次反弹获得更高能量。
观测上,M87与银河系中心Sgr A*的射电与X射线喷流、以及系外活跃星系核的伽玛闪光,都支持黑洞相关加速活动;高能宇宙射线与中微子事件亦提示超高能粒子可能源自黑洞环境。
当前相对论磁流体力学(GRMHD)数值模拟、事件视界望远镜(EHT)、高能伽玛与中微子望远镜等观测手段正逐步拼合黑洞加速的全貌,未来的多信使观测将更明确黑洞如何把普通物质变为宇宙最强的加速器。