模拟宇宙磁场的大尺度性质

我们使用移动网格代码 AREPO 进行了包含磁场的均匀采样大尺度宇宙学模拟。我们运行了两组磁流体动力学 (MHD) 模拟：一组仅包含绝热气体物理；另一组采用 Illustris 模拟的基准反馈模型。在绝热情况下，磁场放大遵循从“冻结通量”论证推导出的 $B \propto \rho^{2/3}$ 标度关系，种子场强度提供整体归一化因子。在高重子过密度处，剪切流和湍流增强了放大效应。反馈物理和辐射冷却的引入极大地改变了这一图景。在晕中，气体坍缩至大得多的密度，磁场被强烈放大至相同的最大强度，无论初始种子场如何，任何记忆均已丢失。在较低密度下，仍然存在对种子场强度和方向的依赖性，原则上可用于约束宇宙磁genesis模型。在最巨大的晕内部，磁场达到 $\sim 10-100\,\,{\rm \mu G}$ 的值，与星系团观测一致。场的拓扑结构错综复杂，产生的旋转测量信号与观测结果合理吻合。然而，与观测数据相比，旋转测量信号向较大半径处下降得过快。