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星系小尺度发电机中的 Batchelor、Saffman 与 Kazantsev 谱

星系天体物理 2022-12-01 v2 宇宙学与河外天体物理 等离子体物理

摘要

星系团中以及很可能星际介质中的磁场被认为由小尺度发电机产生。理论上,在其运动学阶段,它以在阻性尺度处达到峰值的 Kazantsev 谱为特征。它仅比随机且有因果关联磁场所预期的 Saffman 谱略平缓。因果断开的磁场具有更陡的 Batchelor 谱。此处我们表明,这三种谱均出现在小尺度发电机中。在运动学阶段,Batchelor 谱出现在大于湍流含能尺度的尺度上,而 Kazantsev 谱出现在湍流惯性区内的更小尺度上——即便磁普朗特数为 1 时亦如此。在饱和态,发电机在大尺度上发展出 Saffman 谱,暗示长程关联的建立。在大磁普朗特数下,合成同步辐射发射图中可见显示偶宇称 E 极化的细长结构。我们还观察到在亚阻性尺度上 E 极化相对于奇宇称 B 极化的显著超出,以及在更大尺度上的不足。该发现与银河系微波前景辐射中观测到的超出不符,后者被认为与更大尺度相关。E 与 B 极化在发电机运动学区中可能高度非高斯且偏斜。然而对于尘埃辐射,偏振发射始终近乎高斯,且 E 极化的超出弱得多。

关键词

引用

@article{arxiv.2207.09414,
  title  = {Batchelor, Saffman, and Kazantsev spectra in galactic small-scale dynamos},
  author = {Axel Brandenburg and Hongzhe Zhou and Ramkishor Sharma},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2207.09414},
  year   = {2022}
}

备注

14 pages, 25 figures, 5 tables, MNRAS, in press