导语：黑洞的引力如此之大，以至于任何东西，甚至是光，一旦离得太近都无法逃脱。然而，有一种方法可以逃离黑洞——但前提是你是一个亚原子粒子。
当黑洞吞噬周围的物质时，它们也会喷射出含有电子和正电子(相当于电子的反物质)的高能等离子体喷流。就在这些幸运的粒子到达视界之前，或者到达不返回点之前，它们开始加速。这些粒子以接近光速的速度运动，从视界反弹出去，沿着黑洞的旋转轴向外抛出。
这些巨大而强大的粒子流被称为相对论射流，它们发出的光我们可以用望远镜看到。尽管天文学家们已经观察这些喷射流几十年了，但没有人确切知道这些逃逸的粒子是如何获得这些能量的。在一项新的研究中，加州劳伦斯伯克利国家实验室(LBNL)的研究人员对这一过程有了新的认识。
"黑洞旋转的能量是如何被提取出来形成喷射流的?"凯尔·帕弗雷(Kyle Parfrey)在伯克利实验室担任博士后期间领导了黑洞模拟实验，他在一份声明中说。"这个问题已经存在很长时间了。"帕弗雷现在是美国宇航局马里兰州戈达德航天飞行中心的高级研究员。
为了回答这个问题，帕尔弗雷和他的团队设计了一套超级计算机模拟系统，"结合几十年的古老理论，为等离子体喷射中的驱动机制提供新的见解，使他们能够从黑洞强大的引力场中窃取能量，并将其远离张开的嘴，"LBNL官员说。在声明中。换句话说，他们研究了黑洞的极端引力如何给粒子提供如此多的能量，以至于它们开始辐射。
"模拟首次结合了两种理论，一种理论解释了黑洞周围的电流如何将磁场扭曲成射流，另一种理论解释了粒子如何穿过黑洞的不返回点（即事件视界），在遥远的观察者看来，可以携带负能量并降低黑洞的动能，" LBNL官员说，"这就像吃零食会让你减少而不是增加卡路里。黑洞实际上会因为吸入这些'负能量'粒子而失去质量。"
帕弗雷说，他将这两种理论结合起来，试图将普通等离子体物理学与爱因斯坦的广义相对论相融合。模拟不仅要考虑粒子的加速度和来自相对论射流的光，还需要考虑正电子和电子最初是如何产生的：通过高能光子(如伽马射线)的碰撞。这一过程被称为成对产生，可以将光转化为物质。
哥伦比亚大学理论天体物理学中心的研究科学家罗伯特·佩纳（Robert Penna）在《物理评论》（Physical Review）杂志上的一篇相关"观点"文章中写道："新模拟的结果与旧模拟的结果没有根本的不同……从某种意义上说，模拟是令人放心的。"。
"然而，帕弗雷等人发现了一些有趣和新奇的行为，" 佩纳说。例如，他们发现大量粒子的相对论能量是负的，就像远离黑洞的观察者所测量的那样。当这些粒子落入黑洞，黑洞的总能量就会减少。
不过，有一个惊喜。帕弗雷的模拟显示，有如此多的负能量粒子流入黑洞，"它们落入黑洞所吸收的能量与磁场缠绕所吸收的能量相当，" 佩纳说。"要证实这一预测还需要后续工作，但如果负能量粒子的影响像宣称的那样强烈，它可能会改变人们对黑洞喷流辐射光谱的预期。"
帕弗雷和他的团队计划进一步改进他们的模型，将模拟结果与新的视界望远镜(Event Horizon Telescope)等天文台的观测证据进行比较。LBNL的官员说："他们还计划扩大模拟的范围，包括黑洞视界附近的物质流入流，即吸积流。"
"我们希望对整个问题提供一个更加一致的看，" 帕弗雷说。
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