原初恒星形成中的小尺度发电机与非理想 MHD

我们研究了原初晕形成过程中磁场的放大。在第一代恒星和星系形成期间，由引力下落运动产生的湍流能够非常高效地在短时标内将磁场放大至动力学显著值。利用描述所谓小尺度发电机——一种将湍流动能转化为磁能的磁流体动力学过程——的 Kazantsev 理论，我们可以进而计算小尺度磁场的增长率。我们的计算基于详细的化学网络，并包含了诸如双极扩散和欧姆耗散等非理想磁流体动力学效应。我们追踪磁场的演化至更大尺度，直至其在 Jeans 尺度上达到饱和。假设由 Biermann 电池过程产生弱磁场种子，Burgers 湍流和 Kolmogorov 湍流均会在相当小的密度范围内导致饱和。此类磁场很可能在原恒星盘形成之后变得重要，从而可能影响宇宙中第一代恒星和星系的形成。