湍流介质中局域种子磁场的增长

湍流发电机效应涉及湍流介质中种子磁场的放大，其研究主要针对均匀或空间均匀的种子磁场。然而，一些天体物理过程（例如活动星系的喷流、星系风或星系团中的冲压剥离）可以提供局域的种子磁场。在本文中，我们对湍流介质中局域种子磁场的放大进行了数值研究。在整篇论文中，我们假设湍流的驱动尺度与系统尺度相当。我们的发现如下：首先，湍流可以非常有效地放大局域种子磁场。磁能密度的增长率与均匀种子磁场的增长率一样高。这一结果表明，从天体物理物体喷射出的磁场可以成为星系团中磁场的可行来源。其次，局域种子磁场会迅速扩散并充满整个系统。如果系统（例如星系团或纤维状结构）中的湍流是在大尺度上驱动的，我们预计磁场充满整个系统只需要几个大涡翻转时间。第三，在高磁普朗特数湍流中，局域种子磁场的增长和湍流扩散也很快。第四，即使在衰减湍流中，局域种子磁场最终也能充满整个系统。虽然磁场在纯衰减湍流中的扩散速率不快，但可以通过额外的强迫来增强。