利用高红移恒星质量密度对原初磁场的约束
宇宙学与河外天体物理
2024-09-02 v1 星系天体物理
摘要
原初磁场（PMFs）在影响原初密度场中的小尺度涨落方面发挥着关键作用，从而在ΛCDM模型的框架下增强小尺度上的物质功率谱。这些被放大的涨落加速了星系暗晕和恒星的早期形成，可以通过先进的高红移观测技术进行观测。因此，恒星质量密度（SMD）观测为研究小尺度和高红移星系提供了重要机会，为小尺度宇宙现象提供了新的视角，并约束PMF的特性。在本研究中，我们整理了14个红移z>6的SMD数据点，并推导了对PMF参数的严格约束，这些参数包括特征尺度λ=1 Mpc处的磁场振幅B₀，以及磁场功率谱的谱指数n_B。在95%置信水平下，我们建立了B₀<4.44 nG和n_B<-2.24的上限，以及约f_*^0∼0.1的恒星形成效率。如果我们固定n_B为特定值，如−2.85、−2.9和−2.95，磁场振幅的95%上限可分别约束为1.33 nG、2.21 nG和3.90 nG。最后，我们尝试利用PMF理论解释詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）提供的近期早期观测结果，发现通过选择合适的PMF参数，可以在不显著增加恒星形成效率的情况下解释这些结果。
引用
@article{arxiv.2408.03584,
title = {Constraints on Primordial Magnetic Fields from High Redshift Stellar Mass Density},
author = {Qile Zhang and Shang Li and Xiu-Hui Tan and Jun-Qing Xia},
journal= {arXiv preprint arXiv:2408.03584},
year = {2024}
}