2.吸积盘和喷流
黑洞会吸引周围的气体和星际尘埃，这些粒子会沿近乎圆形的螺旋轨道下落，缓慢靠近黑洞，在其周围形成圆盘状结构，就像个盘子套在黑洞上，称之为吸积盘，见图7-5。吸积盘中的气体由于靠近黑洞而以非常高的速度运行，由此产生的摩擦会把吸积盘的温度加热到足够高，可以发出大量电磁辐射（主要是X射线）。这些明亮的X射线源可以被X射线望远镜探测到，一些黑洞就是以这种方式发现的。这种吸积过程的能量转换率最高可达40%，也就是吸积物质质量的40%会以辐射的形式释放出来。相比而言，在核聚变中只有约0.7%的静止质量会以能量的形式释放出来。在许多情况下，一部分距离视界很近的物质可能会被抛出，沿黑洞两极方向形成接近光速运动的粒子喷流，发射出无线电、X射线和γ射线等。宇宙中许多高能现象都是由黑洞吸积产生的。比如，X射线双星系统，其中一颗是普通恒星，另一个是恒星级黑洞，从它的伴星那里吸积物质，发出很强的X射线。特别地，活动星系核被认为是由超大质量黑洞的吸积过程驱动的。
图7-5 黑洞吸积盘和喷流
（1）X射线双星
银河系中栖息着许多双星系统（图7-6），它们中只有一个成员可以被看到。只需要观察一颗恒星的运动就能推断是否存在一颗看不见的伴星，并测量它的一些属性。在大多数情况下，看不见的伴星小而暗，它们只不过是隐藏在伴星光芒中的红矮星，又被尘埃笼罩，以至于即使是目前最好的设备也看不见它们。然而，一些密近双星系统的特征表明，其成员之一可能是黑洞。
图7-6 X射线双星系统
典型的X射线双星系统包含一个黑洞和一颗普通恒星，由于这两个天体比较接近，可能只有数百万千米，以至于黑洞会吸积旁边恒星的物质，并在它周围形成一个热气体盘。当物质在吸积盘中碰撞，它会被加热到数百万摄氏度，发出大量X射线。在黑洞附近，吸积盘的超强磁场将一些高温气体加速成致密射流，沿相反的方向远离黑洞，形成一对喷流（图7-6）。现在的大型地面望远镜或者太空望远镜已经能够观测到恒星级黑洞产生的喷流。
在天鹅座，有一个受到特别关注的双星系统，距离地球大约7 100光年。在1964年的一次探空火箭飞行中发现那里有一个很强的X射线源，被命名为天鹅座X-1。后续观测表明，天鹅座X-1很可能是黑洞产生的。这个双星系统中的一个是蓝超巨星，另一个是致密天体。2021年的研究成果显示这个致密天体的质量约为太阳的21倍，不可能是任何已知的正常恒星或其他可能的物体，只能是一个黑洞。
（2）活动星系核
活动星系核（Active Galactic Nuclei，简称AGN）是星系中心的一个致密区域，至少在电磁波谱的某些部分特别明亮，其观测特征表明这种亮度不是由恒星产生的。在无线电、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线波段都观测到了这种超亮的非恒星辐射。大量的证据表明，活动星系核就是由位于星系中心的非常活跃的超大质量黑洞驱动的，它们正在吸积物质，并发射喷流。AGN的非恒星辐射是由超大质量黑洞吸积物质造成的，而拥有AGN的星系被称为活动星系。
活动星系核都有一个中心黑洞，它的质量可能是太阳的数百万或数十亿倍。黑洞吸积星际气体和尘埃，形成吸积盘。吸积盘中的粒子高速摩擦，产生热和光。黑洞视界外的一些气体和尘埃会在吸积盘强大的磁场作用下，沿着垂直于吸积盘的方向喷射出去，形成两条明亮的喷流。来自超大质量黑洞的喷流可以延伸到太空中数十万光年，太空和地面上的望远镜可以在不同波段上（X射线、可见光、红外线和无线电波等）探测到这些喷流。这些喷流会塑造它们的星系，并对星系的诞生、演化起到关键作用。
根据观测到的AGN的特征，已经定义了几个类型，最强大的AGN被归类为类星体（图7-7），而耀变体是一种喷流指向地球的AGN。类星体和耀变体距离我们都极其遥远。塞弗特星系是距离地球比较近的活动星系。这些不同类型的活动星系核都是由超大质量黑洞驱动的。
图7-7 类星体示意图
图7-8是钱德拉卫星在X射线波段拍摄的半人马座A星系的照片，显示出一条由超大质量黑洞发出的长达13000光年的喷流。图7-9是基于无线电数据构建的天鹅座A图像，天鹅座A是银河系外天空中最亮的射电源。由星系中心的超大质量黑洞产生的两条细长喷流速度接近光速，最终与星际介质碰撞减速，形成巨大的瓣，整个结构跨越50万光年。
图7-8 半人马座A星系