从矮星系到星系群的宇宙学 zoom 模拟中的磁场放大

磁场在宇宙中无处不在。近来，星系的宇宙学模拟已成功开始纳入磁场及其在星系与晕中的演化。然而，迄今为止它们主要聚焦于类银河系星系。在此，我们分析一组高分辨率宇宙学 zoom 模拟中的盘星系样本，其晕质量 $M_\mathrm{200c}$ 从 $10^{10}\,\mathrm{M}_\odot$ 到 $10^{13}\,\mathrm{M}_\odot$，采用 Auriga 星系形成模型模拟。我们表明，在足够的数值分辨率下，磁场放大与饱和是收敛的。对于晕质量 $M_\mathrm{200c}\gtrsim 10^{11.5}\,\mathrm{M}_\odot$ 的星系，磁场强度达到与湍流能量密度的等量级；对于质量更小的晕中星系，磁场强度饱和于等量级的一个分数，且该分数随晕质量减小而降低。对于我们质量最低的晕，磁场饱和显著低于等量级的 $10\%$。我们量化了获得收敛磁场强度所需的分辨率，并在 IllustrisTNG 宇宙学盒模拟的背景下讨论了我们的分辨率需求。我们表明，在 $z=0$ 时，样本中以旋转主导的星系大多呈现有序的大尺度磁场，且质量更大的星系中场反转更少。最后，我们将 $z=0$ 时宇宙学星系中的磁场与坍缩晕设定下孤立星系的模拟进行比较。我们的结果为在类似宇宙学星系模拟中细致研究宇宙射线及其他关键依赖于磁场强度与结构的物理过程铺平了道路。