通过 21-cm 物理复习原始磁场：限值与预测

原始磁场（PMFs）可能通过两种机制显著影响 21-cm 物理：(i) 通过顺磁性扩散（AD）和衰减磁动力学湍流（DT）对星际介质（IGM）进行磁加热；(ii) 通过小尺度增强的物质功率谱影响星形成率密度（SFRD）。在本分析中，我们将这两种效应整合到统一的分析框架中，并据此确定 nearly scale-invariant non-helical PMF 参数空间的上限，这基于 EDGES 观测到的全局 21-cm 信号。我们的发现表明，联合考虑这两种效应可得约 $B_0\lesssim\mathcal{O}(10^{-2})$ nG 的约束值，这些约束比以前的分析要严格得多。随后我们探讨了在即将到来的 SKA-Low 任务中检测此类磁化 21-cm 功率谱的前景。对于 PMF（$B_0$ 和 $n_{\!_{B}}$）和多余射电背景（$\xi$）的相关参数，SNR 估计和 Fisher 预测分析表明，有可能以相对 $1\sigma$ 不确定性 $\lesssim10\%$ 和相关 SNR $\gtrsim10$ 的水平约束这三个参数。这也导致这三个参数之间可能的相关性，从而揭示了各种物理过程之间相互作用的有趣趋势。