原初磁场自产生以来的演化

我们研究原初磁场在膨胀宇宙等离子体中的演化。为此，我们提出一个全面的理论模型，以考虑磁流体动力学（MHD）湍流的演化，该模型可广泛用于包括宇宙学和天体物理应用在内的多种物理条件。我们模拟了膨胀宇宙中不同类型的衰减宇宙MHD湍流，并刻画了此类介质中的大尺度磁场。针对不同的磁生成场景进行了自由衰减MHD湍流的直接数值模拟：包括在宇宙暴胀期间以及早期宇宙的电弱相变和QCD相变中产生的磁场。由于早期宇宙的高雷诺数，磁场与流体运动强烈耦合。因此，我们放弃了简单的绝热稀释模型来估计膨胀宇宙中的磁场幅度，并将湍流混合效应纳入大尺度磁场演化的考量。数值模拟已针对非螺旋性和螺旋性磁场位形进行。数值结果显示了在磁主导的非螺旋性MHD湍流中能量反向转移的可能性。另一方面，螺旋性湍流的衰减特性取决于湍流磁场是处于弱螺旋性还是完全螺旋性状态。我们的结果表明，原初磁场可被视为观测到的星系和星系团中大尺度磁场的种子。我们得到了磁场强度的界限，这些界限与河外磁场观测设定的上限和下限一致。