极年轻星系中的强磁场与宇宙射线

我们提出了一种关于约 10 亿年后宇宙早期星系高效磁化的情景，通过宇宙射线驱动的涡旋流变实现。这些天体在这段时间内经历强烈的星形成阶段。我们将星际形成与超新星遗骸产生率之间的联系知识 transferred 到此类高红移天体上。由于超新星发生率直接反映宇宙射线的产生率，我们得出结论极年轻的星系必然是强宇宙射线源。本模型的关键论点是发现磁场与宇宙射线之间存在动力学耦合，即强宇宙射线源必然伴随强磁场，因为相对论性粒子通过其浮力驱动星系内部的高效涡旋流变。我们构建了一个由宇宙射线浮力驱动的涡旋流变模型，指出只要螺旋剪切足够强大，涡旋流变放大时间尺度接近宇宙射线浮力时间尺度，约为数十亿分之一至一十亿年。我们预言年轻星系磁场强度大，且可能对伽马射线背景作出显著贡献。