星系中磁场的演化及未来平方公里阵列的观测检验

目的。我们根据当前星系形成与演化的模型，研究星系中大尺度和小尺度磁场的宇宙学演化。方法。我们利用发电机理论推导盘状和蓬松星系中磁场放大和有序化的时标。原星系晕中由热维里化产生的湍流可以驱动高效的湍流发电机。层级结构形成宇宙学模拟的结果为发展一个与星系形成和演化耦合的规则磁场演化模型提供了工具。结果。湍流（小尺度）发电机能够在约 10^8 年内将原星系晕中的弱种子磁场放大到数微高斯强度。该湍流场作为平均场（大尺度）发电机的种子。类似于银河系的星系在红移 z~10 时形成其盘，并在 2 Gyr 内（红移 z~3）产生了微高斯强度、相干长度数 kpc 的规则场，但在星系尺度相干尺度上的场有序化需要额外的 6 Gyr（红移 z~0.5）。巨星系在红移 z~10 时形成其盘，使得在红移 z~4 时已经能够更有效地通过发电机产生强的规则场（具有 kpc 相干长度）。然而，对于大于 15 kpc 的巨星系，宇宙的年龄不足以实现完全相干的场。矮星系应该在红移 z~1 时就已经拥有完全相干的场。一次重大并合后，湍流场的强度会增强数倍。结论。这一演化情景可以通过计划中的平方公里阵列测量偏振同步辐射和法拉第旋转来检验。我们预测星系大小与有序化尺度对星系大小之比之间存在反相关（已删减）。