引力塌缩过程中的磁场放大——初始条件对发电机演化和饱和的影响

我们研究了初始条件对磁化气体云塌缩过程中磁场放大的影响。重点考察了发电机产生磁场的增长和饱和水平对塌缩云湍流特性的依赖关系。特别地，我们探讨了改变湍流的初始强度和注入尺度以及塌缩磁化云的初始均匀旋转所产生的影响。为了跟踪磁场在运动学和非线性阶段的演化，我们选择了初始场强约为 $\simeq 1\,\mkG$，磁能与动能之比 $E_{\rm m}/E_{\rm k} \sim 10^{-4}$。引力压缩和小尺度发电机最初都会放大磁场。在进一步演化中，发电机产生的磁场达到饱和，但由于压缩，总磁场继续增长。小尺度发电机的饱和以 $B/\rho^{2/3}$ 斜率的变化以及磁能谱峰值从小尺度向大尺度的移动为标志。在本研究探索的初始马赫数范围内，当马赫数从 $v_{\rm rms}/c_{\rm s}\sim 0.2$ 增加到 0.4 时，发电机增长率增加，然后从 $v_{\rm rms}/c_{\rm s}\sim 1.0$ 开始下降。对于这些运行，我们获得了 $E_{\rm m}/E_{\rm k} = 0.2 - 0.3$ 的饱和值。不同初始湍流注入尺度的模拟也显示出相似水平的饱和。对于具有不同初始云旋转的运行，磁能饱和在均分值 $E_{\rm m}/E_{\rm k}\sim 0.2 - 0.4$ 处。（删节版）