罗杰 • 布兰福德在1949年于英国林肯郡 格兰瑟姆出生，目前是美国史丹福大学文理学院卢克 • 布鲁森讲座教授暨SLAC国家加速器实验室教授。1970年于英国剑桥大学取得理论物理学学士学位后，在1974年于该校取得博士学位。他曾是英国剑桥大学抹大拉书院查尔斯 • 金斯莱附随院士(1972–1973)及圣约翰书院研究员(1973–1976)。其后，他加入美国加州理工学院工作，先后担任助理教授(1976–1979)、教授(1979–1989) 和理查德德 • 切斯 • 托尔曼理论天文物理学教授(1989–2004)。他在2003至2013年于美国史丹福大学出任科维理粒子天体物理学与宇宙学研究所(KIPAC)陈丕宏和戚淑英讲座所长(2003–2005)。他也是SLAC国家加速器实验室粒子物理学及天体物理学学部KIPAC分部主管(2005–2013)。罗杰 • 布兰福德是美国国家科学院、美国人文与科学院和英国伦敦皇家学会院士。

罗杰 • 布兰福德是当代最出色的全方位理论天体物理学家之一。他关注极为广泛的天体物理学问题，作出了重大贡献，堪称为一位罕有的「全才」科学家。他是引力透镜效应模拟和诠析方面的先驱。他对来自费米宇宙飞船的γ射线数据的分析，和引力波的研究，均有建树。他在研究领域最重要的贡献，是对活跃星系核及其相对论性喷流的基本理解。

活跃星系核是星系的一个细小中央区域。拥有这些活跃核的星系称为「活跃星系」。活跃星系的中央区域比普通星系的明亮得多，而类星体正是活跃星系的最著名代表。

黑洞、吸积盘和喷流是活跃星系核的主要特征。活跃星系核的中心黑洞达数百万至数十亿个太阳质量。靠近黑洞的物质会形成吸积盘。螺旋进入黑洞的物质会被加热，在广阔的电磁波谱范围发出能量。吸积盘中的部分物质会被抛出，形成由高能带电粒子组成的柱状喷流。

哈勃太空望远镜所拍摄的类星体3C273（上图中央），侦测到可见光喷流。3C273看起来像一点星光，因为它的核心比星系的其他部分要明亮得多。位于室女座的3C273是最光亮的类星体之一，比太阳光亮四万亿倍，距离地球24亿光年。

类星体3C273的光谱与「正常」椭圆星系的光谱对比。由于椭圆星系光源主要来自恒星群，光谱范围较狭窄。类星体刚好相反，光谱的覆盖范围异常宽阔，意味辐射并非来自恒星。

喷流是从致密天体（如黑洞、中子星和脉冲星）延伸出来，准直的带电粒子束。「相对论性」喷流是指粒子被加速到接近光速，这种喷流会产生一种称为同步加速辐射的独特辐射。

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

M87是位于室女座星系团的椭圆星系，是质量最大的星系之一。一道狭窄的喷流从该星系耀眼的中心射出，以超过光速99％的速度到达接近5,000光年以外之处。M87的中心是一个拥有65亿个太阳质量的黑洞。2019年，事件视界望远镜捕捉了该黑洞的剪影。

罗杰 • 布兰福德和研究伙伴对于相对论性喷流令人瞩目的多尺度加速和准直提出了关键性见解，当中涉及复杂的流体动力学和电动力学过程。他联同研究伙伴，在2017年提出了一种称为「磁性发光」的过程──吸积盘周围的磁场被黑洞的旋转拖动和扭曲，收紧的磁场线将物质加速至接近光速的速度，产生高能粒子和γ射线。

图像提供：NASA, ESA, and A. Feild (STScI)

围绕超大质量黑洞旋转的炽热电浆形成吸积盘，产生强大磁场，磁场被黑洞的引力扭曲成漏斗状。这些磁场线引导电浆从黑洞附近高速流出，形成一道准直喷流。

罗杰 • 布兰福德有远见卓识，确定磁力矩可从自旋的（克尔）黑洞中提取能量，过程称为布兰福德–日纳杰过程。

1977年，罗杰 • 布兰福德和罗曼‧日纳杰提出，黑洞周围积聚的物质会被磁化，物质越靠近事件视界，情况越甚。如果电子留在视界之外，强大的磁场会将电子加速，辐射出γ射线。黑洞在吸积盘的强大磁场中旋转，就像一个巨型导体，在其两极与赤道之间感生出电压。当黑洞转慢，能量耗散。举例说，从一个质量是太阳一亿倍，磁场强度为一忒斯拉的黑洞，每秒可以提取出约2.7×10³⁸焦耳的能量，远超全球一年的总耗电量。

黑洞是一个致密天体，接近黑洞特定范围的物体，即使速度高达光速，也不能逃脱。旋转的黑洞也称为克尔黑洞，拥有两个事件视界。两个事件视界之间的任何东西（包括光）仍有可能逃脱离黑洞，然而一旦进入内事件视界，就永远无法逃脱。

宇宙射线是从太空撞击地球磁层的高能粒子，主要由质子组成，能量一般以电子伏特为单位，1电子伏特= 1.6 × 10^-19焦耳。宇宙射线的能量可达10²⁰电子伏特，与大型强子对撞机所产生的最高速粒子比较，其能量还要高出数百万倍。宇宙射线如何获得如此巨大的能量，是天体物理学中最大的谜团之一。

为解释这个现象，罗杰‧布兰福德和他的研究伙伴提出了其中一个广为天文学家接受的机制：扩散激波加速。过程中，由于激波的下游和上游区域磁场不平均，令粒子在激波前沿来回散射。粒子在每次穿越时都会获得额外能量，最终足够快逃逸。

图像提供：NASA's Goddard Space Flight Center

受超新星残骸中的磁场推使，粒子来回穿越激波。粒子每次往返都会获得能量。经过数十到数百次穿越后，粒子加速至接近光速，最终能够逃逸，成为高能宇宙射线。

对于诸如第谷超新星这类超新星残骸的激波前沿，该机制可以将粒子的能量提升至约10¹⁴电子伏特。天文学家通过侦测到加速粒子发出的γ射线和同步加速辐射，从而证实该理论。有证据显示，更高速的粒子可以经较大规模的星系团（例如英仙座星系团）的激波前沿产生。

位于活跃星系核中央的连续谱源会加热并电离附近的气体，产生发射线光谱，谱线的强度与连续谱源的辐射强度有关。连续谱源的辐射强度时有变化，但由于能量传送到气体云需时，因此我们要稍迟才可以观测到气体发射谱线的变化。罗杰‧布兰福德和克里斯托弗‧麦基于1982年发明了「回响技术」（或称「回响定位」）。该技术观察放射过程的线谱和连续谱，从频谱的时间变化来探索远距超大黑洞附近的气体空间结构。

该技术已广为应用，成为研究活跃星系核中央黑洞的标准技术。根据活跃星系核黑洞质量数据库的数据，在过去35年，该技术测量出60多个活跃星系的黑洞质量，而最远的星系远在数十亿光年以外。这些黑洞的质量约为太阳的十万到数十亿倍不等。

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

NGC 4151是天文学家使用「回响技术」研究的星系之一。NGC 4151的黑洞附近的X射线源闪焰后，吸积盘会稍迟才作出回响。通过测量时差，计算出吸积盘与我们太阳系大小相若，而该黑洞的质量约为太阳的5,000万倍。