星系之間的磁場示意圖。Chris Mihos / CWRU

磁場在我們這個宇宙中無處不在，而磁場的產生機制各不相同。但大部分磁場是通過所謂“發電機機制”產生的。所謂“發電機機制”，是一系列能夠使磁場得以產生、伸展、扭曲和展開的物理學機制，能夠讓磁場變得更強。例如我們地球的強磁場，就源于地心這個“發電機”。

然而天文學家還發現，在大尺度的宇宙中也存在著磁場。這些微弱而堅韌的磁場可以橫跨多個星系乃至星系團。它們的強度不及地球磁場的百萬分之一，但規模卻非常龐大，跨度動輒可以百萬光年計量。

人們一直以來都在探尋究竟是什么制造出了這此龐大的磁場。最近有學者提供了一個令人著迷的新假說。

在我們宇宙誕生僅數億年，總體上還非常年輕的時候，首代恒星開始發光。首代恒星的壽命很短，它們快速燃盡后，將重元素散布到了宇宙空間中，形成了宇宙中的首批塵埃粒子。

隨著第二代恒星的登場，它們產生的強大輻射，照射并推動了周邊的氣體和塵埃。塵埃粒子因受到輻射而帶上了電荷，而一旦它們在強輻射的推動下發生位移，就會在極大的尺度上產生微弱的電流。電流的產生，會自然而然地導致磁場出現。

起初磁場是統一而完整的，但隨著塵埃粒子開始四處聚集成團，它們開始變得不規則，互相糾纏在一起。

這些原初的磁場極其微弱，強度不及地球磁場的十億分之一。但它們已經相當龐大，跨度至少在數千光年以上。它們為“發電機機制”的產生提供了完美條件。在“發電機機制”的作用下，這些磁場被進一步放大和拉伸到今天我們所見到的規模。

研究人員稱，這表明早期宇宙新生恒星的周圍，環繞著一個個由塵埃組成的超級“電池”。下一步學者們將對這些磁場展開演化的細節進行研究。他們將模擬這些磁場的演化，并將結果與觀測數據進行比較。

參考
Dust Battery: A Novel Mechanism for Seed Magnetic Field Generation in the Early Universe
https://arxiv.org/abs/2410.21461