小尺度原始扰动产生的磁场

弱磁场必须在早期宇宙中存在，因为它们通过Biermann电池机制，从电子密度和温度梯度的叉乘中被激发。在本文中，我们计算了由各种小尺度原始扰动在宇宙黎明产生的磁场，仔细计算电子密度和温度涨落的演化，并一致地考虑了重子与暗物质之间的相对速度。首先，我们计算来自标准近尺度不变原始adiabatic扰动的结果，这些计算在先前工作中都有显著改进。这"标准"原始场在$20\lesssim z \lesssim 100$时具有约$10^{-15}$纳斯特的均方根(rms)，在约$kpc$尺度上具有涨落，可能作为今天在星系和星系团中观察到的磁场的种子。此外，我们考虑早期宇宙磁场作为探测小尺度原始初始条件的窗口，这些初始条件在$k \sim 1-10^3$ Mpc$^{-1}$尺度上为非标准。为此，我们计算在当前小尺度adiabatic和是ostatur扰动的上限约束下可产生的最大磁场。在当前的Cosmic Microwave Background光谱失真约束下，磁场在$z = 20$时可能达到约$5\times 10^{-11}$纳斯特。对于在当前大爆炸核合束限内的不相关小尺度是ostatur扰动，磁场在$z = 20$时可能增强到$\sim 10^{-14}-10^{-10}$纳斯特，具体取决于所考虑的特定是ostatur模式。虽然这些非常微弱的场仍在当前观测能力之下，但我们的工作表明，磁场可能为探索宇宙小尺度初始条件提供了有趣的窗口。