羅傑 • 布蘭福德在1949年於英國林肯郡 格蘭瑟姆出生，目前是美國史丹福大學文理學院盧克 • 布魯森講座教授暨SLAC國家加速器實驗室教授。1970年於英國劍橋大學取得理論物理學學士學位後，在1974年於該校取得博士學位。他曾是英國劍橋大學抹大拉書院查爾斯 • 金斯萊附隨院士(1972–1973)及聖約翰書院研究員(1973–1976)。其後，他加入美國加州理工學院工作，先後擔任助理教授(1976–1979)、教授(1979–1989) 和理查德 • 切斯 • 托爾曼理論天文物理學教授(1989–2004)。他在2003至2013年於美國史丹福大學出任科維理粒子天體物理學與宇宙學研究所(KIPAC)陳丕宏和戚淑英講座所長(2003–2005)。他也是SLAC國家加速器實驗室粒子物理學及天體物理學學部KIPAC分部主管(2005–2013)。羅傑 • 布蘭福德是美國國家科學院、美國人文與科學院和英國倫敦皇家學會院士。

羅傑 • 布蘭福德是當代最出色的全方位理論天體物理學家之一。他關注極為廣泛的天體物理學問題，作出了重大貢獻，堪稱為一位罕有的「全才」科學家。他是引力透鏡效應模擬和詮析方面的先驅。他對來自費米太空船的γ射線數據的分析，和引力波的研究，均有建樹。他在研究領域最重要的貢獻，是對活躍星系核及其相對論性噴流的基本理解。

活躍星系核是星系的一個細小中央區域。擁有這些活躍核的星系稱為「活躍星系」。活躍星系的中央區域比普通星系的明亮得多，而類星體正是活躍星系的最著名代表。

黑洞、吸積盤和噴流是活躍星系核的主要特徵。活躍星系核的中心黑洞達數百萬至數十億個太陽質量。靠近黑洞的物質會形成吸積盤。螺旋進入黑洞的物質會被加熱，在廣闊的電磁波譜範圍發出能量。吸積盤中的部分物質會被拋出，形成由高能帶電粒子組成的柱狀噴流。

哈勃太空望遠鏡所拍攝的類星體3C273（上圖中央），偵測到可見光噴流。3C273看起來像一點星光，因為它的核心比星系的其他部分要明亮得多。位於室女座的3C273是最光亮的類星體之一，比太陽光亮四萬億倍，距離地球24億光年。

類星體3C273的光譜與「正常」橢圓星系的光譜對比。由於橢圓星系光源主要來自恆星群，光譜範圍較狹窄。類星體剛好相反，光譜的覆蓋範圍異常寬闊，意味輻射並非來自恆星。

噴流是從緻密天體（如黑洞、中子星和脈衝星）延伸出來，準直的帶電粒子束。「相對論性」噴流是指粒子被加速到接近光速，這種噴流會產生一種稱為同步加速輻射的獨特輻射。

圖像提供：NASA/JPL-Caltech/IPAC/Event Horizon Telescope Collaboration

M87是位於室女座星系團的橢圓星系，是質量最大的星系之一。一道狹窄的噴流從該星系耀眼的中心射出，以超過光速99％的速度到達接近5,000光年以外之處。M87的中心是一個擁有65億個太陽質量的黑洞。2019年，事件視界望遠鏡捕捉了該黑洞的剪影。

羅傑 • 布蘭福德和研究伙伴對於相對論性噴流令人矚目的多尺度加速和準直提出了關鍵性見解，當中涉及複雜的流體動力學和電動力學過程。他聯同研究伙伴，在2017年提出了一種稱為「磁性發光」的過程──吸積盤周圍的磁場被黑洞的旋轉拖動和扭曲，收緊的磁場線將物質加速至接近光速的速度，產生高能粒子和γ射線。

圖像提供：NASA, ESA, and A. Feild (STScI)

圍繞超大質量黑洞旋轉的熾熱電漿形成吸積盤，產生強大磁場，磁場被黑洞的引力扭曲成漏斗狀。這些磁場線引導電漿從黑洞附近高速流出，形成一道準直噴流。

羅傑 • 布蘭福德有遠見卓識，確定磁力矩可從自旋的（克爾）黑洞中提取能量，過程稱為布蘭福德–日納傑過程。

1977年，羅傑 • 布蘭福德和羅曼‧日納傑提出，黑洞周圍積聚的物質會被磁化，物質越靠近事件視界，情況越甚。如果電子留在視界之外，強大的磁場會將電子加速，輻射出γ射線。黑洞在吸積盤的強大磁場中旋轉，就像一個巨型導體，在其兩極與赤道之間感生出電壓。當黑洞轉慢，能量耗散。舉例說，從一個質量是太陽一億倍，磁場強度為一忒斯拉的黑洞，每秒可以提取出約2.7×10³⁸焦耳的能量，遠超全球一年的總耗電量。

黑洞是一個緻密天體，接近黑洞特定範圍的物體，即使速度高達光速，也不能逃脫。旋轉的黑洞也稱為克爾黑洞，擁有兩個事件視界。兩個事件視界之間的任何東西（包括光）仍有可能逃脫離黑洞，然而一旦進入內事件視界，就永遠無法逃脫。

宇宙射線是從太空撞擊地球磁層的高能粒子，主要由質子組成，能量一般以電子伏特為單位，1電子伏特= 1.6 × 10^-19焦耳。宇宙射線的能量可達10²⁰電子伏特，與大型強子對撞機所產生的最高速粒子比較，其能量還要高出數百萬倍。宇宙射線如何獲得如此巨大的能量，是天體物理學中最大的謎團之一。

為解釋這個現象，羅傑‧布蘭福德和他的研究伙伴提出了其中一個廣為天文學家接受的機制：擴散激波加速。過程中，由於激波的下游和上游區域磁場不平均，令粒子在激波前沿來回散射。粒子在每次穿越時都會獲得額外能量，最終足夠快逃逸。

圖像提供：NASA's Goddard Space Flight Center

受超新星殘骸中的磁場推使，粒子來回穿越激波。粒子每次往返都會獲得能量。經過數十到數百次穿越後，粒子加速至接近光速，最終能夠逃逸，成為高能宇宙射線。

對於諸如第谷超新星這類超新星殘骸的激波前沿，該機制可以將粒子的能量提升至約10¹⁴電子伏特。天文學家通過偵測到加速粒子發出的γ射線和同步加速輻射，從而證實該理論。有證據顯示，更高速的粒子可以經較大規模的星系團（例如英仙座星系團）的激波前沿產生。

位於活躍星系核中央的連續譜源會加熱並電離附近的氣體，產生發射線光譜，譜線的強度與連續譜源的輻射強度有關。連續譜源的輻射強度時有變化，但由於能量傳送到氣體雲需時，因此我們要稍遲才可以觀測到氣體發射譜線的變化。羅傑‧布蘭福德和克里斯托弗‧麥基於1982年發明了「回響技術」（或稱「回響定位」）。該技術觀察放射過程的線譜和連續譜，從頻譜的時間變化來探索遠距超大黑洞附近的氣體空間結構。

該技術已廣為應用，成為研究活躍星系核中央黑洞的標準技術。根據活躍星系核黑洞質量資料庫的數據，在過去35年，該技術測量出60多個活躍星系的黑洞質量，而最遠的星系遠在數十億光年以外。這些黑洞的質量約為太陽的十萬到數十億倍不等。

圖像提供：David W. Hogg, Michael R. Blanton, and the Sloan Digital Sky Survey Collaboration

NGC 4151是天文學家使用「回響技術」研究的星系之一。NGC 4151的黑洞附近的X射線源閃焰後，吸積盤會稍遲才作出回響。通過測量時差，計算出吸積盤與我們太陽系大小相若，而該黑洞的質量約為太陽的5,000萬倍。