原初磁场对 21 厘米辐射的影响
天体物理学
2011-02-11 v2
摘要
早期宇宙中的磁场可以显著改变黑暗时代的热演化和电离历史。这反映在原子氢的 21 厘米谱线上，该谱线在高红移时通过碰撞与气体温度耦合，在低红移时通过 Wouthuysen-Field 效应耦合。我们提出了一个在磁场存在下恒星形成和莱曼阿尔法背景建立的半解析模型，并计算了平均 21 厘米亮温度及其随红移的频率梯度的演化。我们进一步讨论了在磁场存在下温度和电离线性涨落的演化，并计算了对 21 厘米功率谱的影响。在高红移时，由于来自双极扩散和磁流体动力学湍流衰减的额外热量输入到 IGM 中，信号相对于无磁场情况有所增强。在较低红移时，由于磁场存在下过滤质量尺度的强烈增加，发光天体的形成和莱曼阿尔法背景的建立可能被延迟长达 10 的红移间隔。这倾向于使 21 厘米信号相对于零场情况减小。总之，我们发现 21 厘米观测可能成为约束原初磁场的一个有前景的工具。
引用
@article{arxiv.0808.1461,
title = {Influence of primordial magnetic fields on 21 cm emission},
author = {Dominik R. G. Schleicher and Robi Banerjee and Ralf S. Klessen},
journal= {arXiv preprint arXiv:0808.1461},
year = {2011}
}
备注
14 pages, 11 figures, accepted for publication at ApJ