非均匀宇宙中的宇宙磁场限制

我们研究了宇宙物质分布的不均匀性对遥远类星体(QSO)光法拉第旋转的影响,并推导出宇宙磁场的新限制。宇宙中的物质分布远非均匀,对于与旋转测量(RM)相关的红移,它可由观测到的 Ly-$\alpha$ 森林很好地描述。我们使用对数正态分布来模拟 Ly-$\alpha$ 森林,并假设宇宙磁场被冻结在等离子体中,因此是密度不均匀性的函数。Ly-$\alpha$ 森林的结果对宇宙磁场相干长度的敏感度远低于均匀宇宙的结果,并且对于给定场,预期 RM 的幅度增加了一个数量级以上。森林还引入了不同视线方向 RM 的大散射,具有高度非高斯尾部,使得方差和平均 RM 不适用于设定限制。$median|{\rm RM}|$ 是更好的统计指标,我们使用它结合 $z = 0$ 到 $z = 2.5$ 之间 QSO 的观测 RM 推导出以下限制。我们设定 $\Omega_b h^2 = 0.02$,对于在当前视界内相干的宇宙场,在 Ly-$\alpha$ 森林情况下得到 $B_{H_0^{-1}} \la 10^{-9}$ G,这比均匀宇宙的限制 $B_{H_0^{-1}}^h \la 2 \times 10^{-8}$ G 更强;而对于 50 Mpc 相干长度,非均匀情况给出 $B_{50 {\rm Mpc}} \la 6 \times 10^{-9}$ G,而均匀限制为 $B_{50 {\rm Mpc}}^h \la 10^{-7}$ G;对于等于金斯长度的相干长度,Ly-$\alpha$ 情况为 $B_{\lambda_J} \la 10^{-8}$ G,而 $B_{\lambda_J}^h \la 10^{-6}$ G。