首星吸积盘中的磁场放大：对原初初始质量函数的启示
星系天体物理
2021-02-24 v2 高能天体物理现象
太阳与恒星天体物理
摘要
磁场在现今分子云的动力学中起着重要作用。近期研究表明，磁场对形成宇宙中首星的原初云同样重要。尽管宇宙尺度上的原初磁场强度在很大程度上未被约束，但理论模型强烈暗示早期宇宙存在弱种子场。我们研究这种弱场的放大如何影响首星周围吸积盘的演化，从而影响原初初始质量函数(IMF)。我们进行了一系列具有不同初始场强和数值分辨率的 3D 理想磁流体动力学(MHD)模拟。我们发现，在具有足够空间分辨率以分辨坍缩期间金斯尺度(Jeans scale)的模拟中，即使初始弱磁场也因所谓的“小尺度湍流发电机(small-scale turbulent dynamo)”和“大尺度平均场发电机(large-scale mean-field dynamo)”而呈指数增长，变得动力学重要。捕捉小尺度发电机作用主要取决于我们对金斯长度(Jeans length)的分辨程度，而捕捉大尺度发电机则取决于金斯分辨率以及最大绝对分辨率。在足够分辨率下，我们发现碎裂(fragmentation)并不强烈依赖于初始场强，因为即使弱场也会增长为强场。然而，有磁场运行的碎裂与无磁场运行有显著差异。我们得出结论，首星形成过程中动力学强磁场的发展很可能是不可避免的，并且这些场对原初 IMF 有显著影响。
引用
@article{arxiv.2007.02678,
title = {Magnetic field amplification in accretion discs around the first stars: implications for the primordial IMF},
author = {Piyush Sharda and Christoph Federrath and Mark R. Krumholz and Dominik R. G. Schleicher},
journal= {arXiv preprint arXiv:2007.02678},
year = {2021}
}
备注
20 pages, 10 figures, 1 appendix. MNRAS, in press