高红移下星系同步辐射与远红外-射电相关性

本地宇宙中的星系磁场强且无处不在。越来越多证据表明星系在早期宇宙中已被磁化。包含湍流小尺度发电机的理论情景预言磁能密度与湍流的能密度相当。基于该能量均分假设，我们确定了星系同步辐射通量作为红移 z 的函数。早期宇宙的条件与当今不同，特别是星系具有更强烈的恒星形成。为涵盖大范围条件，我们考虑基于两种不同系统的模型：一个类似银河系的模型星系和一个典型的高红移星暴星系。我们纳入稳态宇宙线能谱模型，发现利用当前及未来的射电望远镜可在宇宙学红移处探测到同步辐射。湍流发电机理论与观测到的远红外(FIR)光度 L_FIR 和射电光度 L_radio 之间相关性的起源一致。我们的模型在 z=0 处很好地复现了该相关性。我们将远红外-射电相关性外推到更高红移，并预言其随时间演化：对于随 z 强烈增加的气体密度，在 z~2 时已显著偏离当前形态。特别地，我们预言射电光度随红移减小，这是由高 z 处宇宙线能量损失增加所致。结果是 L_FIR 与 L_radio 之比增大。同时，我们预言远红外-射电相关性的斜率随红移变平缓。这种相关性行为可在不久的将来通过超深射电巡天观测到。