首批星系周围的磁生成：不同磁场播种过程对星系形成的影响

我们研究了再电离时期电离前沿前方由电荷分离产生的磁场的演化及其对星系形成的影响。我们将这一磁场播种过程与 Biermann 电池、超新星注入以及在红移 $z\gtrsim127$ 处施加的种子场进行比较。基于 Auriga 星系形成模型，利用一套自洽的宇宙学模拟与 zoom-in 模拟，我们确定所有机制产生的星系磁场对星系形成的影响相当，并且在 $z\lesssim1.5$ 时几乎无法区分。前者与观测值相符，而后者在低于依赖于种子的红移处与气体金属丰度相关。低于依赖于种子的质量阈值的低密度气体与晕保留了初始磁场的记忆。我们制作了合成法拉第旋转测度图，表明它们有潜力约束播种过程，尽管当前观测尚不够灵敏。我们的结果表明，在星系形成模拟中广泛使用但物理起源不明的原初种子场的特设假设，可以被有物理动机的磁生成机制所替代，且对星系性质影响可忽略。此外，电离前沿前方生成的磁场与 Biermann 电池产生的磁场非常相似但更弱。因此，在两种机制均活跃的真实场景中，前者相对于后者可忽略。最后，我们的结果强调高红移宇宙是我们理解磁场生成的富有成果的试验场。