宇宙磁生成：再电离时期的 Biermann 电池

我们利用 SPHINX 项目框架内的宇宙学自适应网格加密（Adaptive Mesh Refinement）模拟，研究了再电离时期（EoR）Biermann 电池的效应。我们开发了一种新颖的数值技术，在约束传输（Constrained Transport）方法中求解 Biermann 电池项，同时保持磁场的零散度以及等温流中 Biermann 电池的缺失。我们数值方法的结构保持特性在 Strömgen 球传播与 Sedov 爆炸波验证测试中，对最小化数值误差极为重要。随后我们使用这一新方法，在 RAMSES 代码中以最先进的星系形成模型模拟了 2.5 和 5 共动 Mpc 宇宙学盒的演化。与先前发现相反，我们展示了三种不同的 Biermann 电池通道出现：第一种与 EoR 前的线性扰动相关，第二种为 EoR 期间与再电离锋面相关的经典 Biermann 电池，第三种与强烈的超新星驱动外流相关。前两种通道自发产生体填充磁场，强度在 $10^{-20}$ G 量级或更低；而第三种由于更高的等离子体温度与边际分辨的湍流发电机，在质量晕周围的星系际介质中达到高达 $10^{-18}$ G 的场强。