湍流天体物理等离子体中的磁场放大

磁场在天体物理吸积盘以及星际和星系际介质中起着重要作用。它们驱动喷流，抑制恒星形成云中的碎裂，并能对恒星的吸积率产生显著影响。然而，宇宙磁场的确切放大机制仍相对缺乏理解。本文首先回顾了“湍流发电机”数值与理论建模的最新进展，这可能解释星系与星系际磁场的起源。虽然此前针对不可压缩等离子体的发电机作用已有详细研究，但本文特别强调高度可压缩的天体物理等离子体，其特征是强烈的密度涨落与激波，例如星际介质。我发现发电机作用不仅在亚声速等离子体中起作用，也在高超声速、可压缩等离子体以及低和高磁普朗特数下有效。我进一步提出了新的数值模拟，由此确定了在弱和强导向场（$B_0$）存在时湍流（无序）磁场分量（$B_mathrm{turb}$）的增长。我在 5 个数量级范围内改变 $B_0$，发现 $B_mathrm{turb}$ 对 $B_0$ 的依赖性相对较弱，这可以用一个简单的理论模型来解释，即湍流提供能量来放大 $B_\mathrm{turb}$。最后，我讨论了磁场对吸积盘结构、喷流发射以及星际云恒星形成率的一些重要影响。