原始磁场的物理

目前有超过 30 种关于银河系和星际尺度宇宙磁场起源的理论。大多数依赖于基本粒子物理概念，如宇宙早期的相变、弦论以及气体膨胀时期的过程。本文提出一些更偏向天文学的论证，以在众多多样化的模型中提供指导。尤其是磁场演化依赖于其空间相关性尺度，这导致一些有趣的结论，可能排除大多数理论情景。原则上必须区分大尺度磁场和小尺度磁场。大尺度磁场定义为在质量能量密度等于光子能量密度的红移时变为亚视界的磁场，我们称之为等效点。小尺度磁场在等效点前即已处于亚视界状态，即尺度小于（当前）几 Mpc，因磁场扩散和光子扩散的效应，无法在辐射时代存活至再电离时。因此，基于相变的机制变得不太可能，因为它们提供的磁场尺度小于视界。因此，观察到的银河系和星际磁场（在我们术语中是小尺度）必须在再电离后通过正常等离子体过程在原始星系演化期间产生。相反，大尺度磁场是在气体膨胀期间产生的，可能对宇宙大尺度结构形成有显著影响。纳入大尺度磁场可能改善当前的冷暗物质结构形成理论。