复合阶段非绝热光子冻结产生的遗迹磁场
宇宙学与河外天体物理
2026-04-10 v2 广义相对论与量子宇宙学
摘要
我们提出了一种在复合-退耦转变期间生成原初电磁遗迹的新机制，其基于宇宙光子气体的速率依赖热力学。将光子部分视为与电子等离子体耦合的开放系统，我们证明有限的汤姆逊弛豫率会产生偏离瞬时热平衡的偏离，导致非绝热模压缩。随着该弛豫率在复合过程中迅速减小，系统很快失去进一步放大偏离的能力，压缩在一个较小但有限的值处冻结。该动力学自然地描述为绝热跟踪阶段与后弛豫冻结阶段之间的狭窄过渡层。通过典范变换，约化演化方程被重新表述为具有平滑有效势的受迫振子，阐明了压缩的来源和遗迹尺度的选择。将所得的非平衡电磁遗迹投影到磁场部分，我们推导出相应的谱，并表明其特征峰值不仅由压缩参数单独控制，而是由加权组合 控制。在代表性实现中，峰值对应当今约 -- Mpc 的尺度，而当今的场振幅仍然极小。该机制因此更适合被视为冻结非平衡电磁遗迹的来源，而非对观测到的宇宙磁场的完整解释。
引用
@article{arxiv.2604.00454,
title = {Relic Magnetic Fields from Non-Adiabatic Photon Freeze-Out at Recombination},
author = {Hyeong-Chan Kim},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.00454},
year = {2026}
}
备注
15 pages, no figure, conceptual change for $g$ parameter