反馈主导星系中的小尺度发电机 - II. 饱和阶段与最终磁场构型

人们认为星系中的磁场是最初微弱种子场经发电机放大并在星际介质中达到能量均分强度的结果。考虑到电池机制或原初场预测的种子场极度微弱，小尺度发电机似乎是解释当今和高红移星系中强磁场观测结果的可行机制。通过对具有远低于均分强度的初始磁种子场的小质量孤立冷却晕进行高分辨率自适应网格磁流体动力学模拟，我们追踪了由超新星诱导的湍流引起的小尺度发电机放大过程直至磁场饱和。我们发现，当平均磁压仅达到湍流压的 3% 至 5% 时即发生饱和。磁能增长从指数型过渡到线性型，最终停止。饱和水平随网格分辨率略有增加。这些结果与磁普朗特数约为 $\mathrm{Pr_M} \sim 1$ 且湍流马赫数约为 $\mathrm{M} \sim 10$ 的理论预测吻合良好。当我们在模拟达到饱和后抑制超新星反馈时，我们发现湍流衰减，气体回落至薄盘，磁场处于局部均分状态。我们提出了一种情景：在宇宙早期阶段，由于高红移处反馈主导星系的湍流环境，星系磁场从微弱种子场放大至次均分场，并在后期随着星系演化为更宁静的大型旋涡盘而进一步演化至均分状态。