原初磁场的起源、演化和特征

宇宙在所有迄今探测的尺度上都被磁化。在最大尺度上，星系和星系团拥有微高斯水平的磁场，在高达十千秒差距的尺度上相干。最近的观测证据表明，甚至空洞中的星系际介质也可能拥有弱约$10^{-16}$高斯的磁场，在兆秒差距尺度上相干。一个有趣的可能性是这些观测到的磁场是早期宇宙的遗迹，尽管随后被坍缩天体中的发电机放大和维持。我们在这里回顾了原初磁场的起源、演化和特征。在简要总结膨胀宇宙中的磁流体动力学之后，我们转向暴胀和其他相变期间的磁场产生。我们追踪产生的原初磁场通过辐射时代的线性和非线性演化，包括粘性效应。讨论了原初磁场对宇宙微波背景的敏感观测特征，包括来自Planck的当前约束。复合之后，原初磁场可能强烈影响结构形成，特别是在矮星系尺度上。概述了对再电离、红移21厘米线、弱引力透镜和莱曼$\alpha$森林的相应特征。总结了来自射电和$\gamma$射线天文学的约束。简要考虑了天体物理电池和发电机在重塑原初场中的作用。综述以对原初磁场的一些最终思考结束。