黑洞加速:从相对论性喷流到引力波“踢”关键词黑洞加速;相对论性喷流;Blandford–Znajek;Penrose过程;引力波踢;宇宙射线描述概述黑洞加速的主要机制、观测证据及其在宇宙学中的意义。
内容“黑洞加速”既可指黑洞将物质和粒子加速到接近光速,也可指黑洞自身在合并或非对称喷射后获得速度。
前者发生在吸积盘与极轴喷流中:旋转黑洞通过引力拖拽与强磁场互作用,Blandford–Znajek机制和Penrose过程能把引力势能或旋转能转为电磁能,形成狭窄的相对论性喷流,把等离子体和宇宙射线加速到极高洛伦兹因子,产生伽马射线、射电喷流与类星体辐射等高能现象。
观测上,活跃星系核、类星体和伽马暴的多波段闪变证实了这一点。
另一方面,双黑洞合并时若引力波以非对称方式辐射,残留黑洞会受到“踢”而获得数百至数千公里每秒的回旋速度,可能将其从宿主星系核中抛出,改变星系中心结构。
研究黑洞加速不仅有助于解释最高能宇宙射线的来源,也为检验广义相对论强场预测、推动磁流体数值模拟和多信使天文学提供关键线索。
尽管将黑洞用于实际航天推进尚属科幻,对其物理机制的深入理解已成为现代天体物理的重要前沿。