星系螺旋模式与发电机作用 I：磁臂的新转折

我们通过允许平均电动势（emf）的时间非局域性来推广平均场星系发电机理论。这源于随机流中平均emf对平均磁场变化的有限响应时间，并导致平均场的电报方程。得到的发电机模型还包括由磁螺旋度平衡产生的非线性发电机效应。在此框架内，考虑了叠加在主导轴对称磁结构上的相干大尺度磁螺旋臂。引入了螺旋模式（静止或瞬态）对平均场发电机的非轴对称强迫，旨在解释磁臂现象。对于刚性旋转物质螺旋的静止发电机强迫，我们发现与轴对称模式耦合且强烈集中在共转半径附近的共转非轴对称磁模式。对于由星系较差旋转缠绕的瞬态物质臂的强迫，磁螺旋能够调整缠绕，使其在所有时间都类似于物质螺旋。与时间非局域性（即有限的“发电机弛豫时间”）相关的深远影响。对于刚性旋转螺旋的情况，有限的弛豫时间导致每个磁臂相对于旋转大多滞后于相应的物质臂。对于缠绕的瞬态物质螺旋，有限的发电机弛豫时间导致磁臂和物质臂之间大的负（相对于旋转方向）相移，类似于在NGC 6946和其他星系中观测到的。我们证实，足够强的随机种子场可以导致沿半径的规则场全局反转，其长期存活取决于特定星系的特征。