星系团内介质中的小尺度湍流发电机：与发电机理论的比较

我们展示了带有磁场和（各向异性）热传导的星系团形成的非辐射宇宙学 zoom 模拟，其中一个极大质量星系团在红移零处的质量对应于 $M_\mathrm{vir} \sim 2 \times 10^{15} M_{\odot}$。我们在三个分辨率等级（1X、10X、25X）上运行该星系团，起始有效质量分辨率为 $2 \times 10^8M_{\odot}$，随后增加粒子数以达到 $4 \times 10^6M_{\odot}$。模拟中获得的最大空间分辨率受引力软化限制，在最高分辨率等级达到 $\epsilon=1.0$ kpc，从而能以极精细的细节分辨结构的层级组装。所有给出的模拟均使用 SPMHD 代码 Gadget-3 并采用大幅更新的 SPMHD 方案进行。主要焦点是研究星系团内介质（ICM）中的磁场放大。我们表明主要放大机制是重联扩散极限下的小尺度湍流发电机。在我们的两个最高分辨率模型中，我们开始分辨由该过程驱动的磁场放大，并利用磁场功率谱和限制磁力线弯曲的磁张力（与发电机理论一致）对其进行了显式量化。此外，我们研究了模拟中 $\nabla \cdot \mathbf{B}=0$ 约束，并展示我们取得了与 Enzo 和 Arepo 等代码中使用的先进 AMR 或移动网格技术可比的结果。我们的结果首次在星系团的完全宇宙学模拟中表明，发电机作用可以在现代拉格朗日磁流体动力学（MHD）方法的框架内被分辨，这是目前文献中所缺失的一项研究。