小尺度发电机与巨大原初晕中磁场的放大

虽然当前的标准宇宙学模型未能对初始磁场强度给出明确预测，但高效的发电机效应可能通过快速放大来补偿初始微弱的种子场。特别是，小尺度发电机预计会在湍流存在的情况下指数级放大任何微弱磁场。我们利用宇宙学磁流体动力学模拟探讨了这一情景的可行性，这些模拟建模了首批星系的形成过程，预计这些星系形成于所谓的原子冷却晕中，其维里温度 $\rm T_{vir} \geq 10^{4}$ K。鉴于先前的计算表明需要极高的 Jeans 分辨率才能解析湍流结构和发电机效应，我们的计算采用了高达每 Jeans 长度 128 个网格单元的分辨率。对于至少每 Jeans 长度 64 个网格单元的分辨率，可以明确确认发电机的存在，而饱和发生在与湍流能量近似均分的状态。由于原初星系中具有巨大的雷诺数，我们预计饱和会发生在早期阶段，意味着在密度为 10^4 cm^{-3} 时磁场强度约为 0.1 $\mu$G。