关于宇宙纤维状结构和星系团中磁场放大的研究

在结构形成期间，通过小尺度湍流发电机放大原初磁场或许能够解释星系团中观测到的磁场。然而，对于宇宙纤维状结构等更为稀薄的大尺度结构的磁化情况则更加不确定，因为数值模拟难以达到所需的动力学范围。在本工作中，我们利用大尺度均匀网格上的磁流体动力学宇宙学模拟，研究了原初种子场在星系团内介质 (ICM) 和温热血际介质 (WHIM) 中的放大过程。在 ICM 中，我们确认结构形成引起的湍流可以产生显著的发电机放大效应，尽管该放大效应小于其他文献报道的数值。在纤维状结构内部的 WHIM 中，即使我们达到了 $R_{\rm e} \sim 200-300$ 的雷诺数，也未观察到显著的发电机放大效应。对于大型纤维状结构，磁能的最大放大倍数约为 $\sim 100$，对应于从 $10^{-10}$ G（共动）的原初弱场开始产生的几 $\sim \rm nG$ 的典型磁场。为了启动小尺度发电机，我们发现星系团的维里半径上至少需要 $\sim 10^2$ 个分辨率单元。而在纤维状结构中，我们未能找到启动发电机的最小分辨率要求。这是由于 WHIM 中的超音速运动在触发螺线管模式和小尺度磁场结构扭曲方面效率低下所致。如此微弱的磁场将使射电观测难以探测到纤维状结构。