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星系之间的磁场示意图。Chris Mihos / CWRU

磁场在我们这个宇宙中无处不在，而磁场的产生机制各不相同。但大部分磁场是通过所谓“发电机机制”产生的。所谓“发电机机制”，是一系列能够使磁场得以产生、伸展、扭曲和展开的物理学机制，能够让磁场变得更强。例如我们地球的强磁场，就源于地心这个“发电机”。

然而天文学家还发现，在大尺度的宇宙中也存在着磁场。这些微弱而坚韧的磁场可以横跨多个星系乃至星系团。它们的强度不及地球磁场的百万分之一，但规模却非常庞大，跨度动辄可以百万光年计量。

人们一直以来都在探寻究竟是什么制造出了这此庞大的磁场。最近有学者提供了一个令人着迷的新假说。

在我们宇宙诞生仅数亿年，总体上还非常年轻的时候，首代恒星开始发光。首代恒星的寿命很短，它们快速燃尽后，将重元素散布到了宇宙空间中，形成了宇宙中的首批尘埃粒子。

随着第二代恒星的登场，它们产生的强大辐射，照射并推动了周边的气体和尘埃。尘埃粒子因受到辐射而带上了电荷，而一旦它们在强辐射的推动下发生位移，就会在极大的尺度上产生微弱的电流。电流的产生，会自然而然地导致磁场出现。

起初磁场是统一而完整的，但随着尘埃粒子开始四处聚集成团，它们开始变得不规则，互相纠缠在一起。

这些原初的磁场极其微弱，强度不及地球磁场的十亿分之一。但它们已经相当庞大，跨度至少在数千光年以上。它们为“发电机机制”的产生提供了完美条件。在“发电机机制”的作用下，这些磁场被进一步放大和拉伸到今天我们所见到的规模。

研究人员称，这表明早期宇宙新生恒星的周围，环绕着一个个由尘埃组成的超级“电池”。下一步学者们将对这些磁场展开演化的细节进行研究。他们将模拟这些磁场的演化，并将结果与观测数据进行比较。

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