高压缩性超音速等离子体中的湍流发电机

湍流发电机可能解释了宇宙磁性的起源。虽然不可压缩气体中的磁场指数放大已被广泛研究，但对于高压缩性、超音速等离子体（如星系星际介质和早期宇宙）中的发电机作用知之甚少。在此，我们首次对发电机增长率和饱和水平的理论模型与网格分辨率高达 $1024^3$ 单元的超音速湍流三维磁流体动力学模拟进行了定量比较。我们获得了数值收敛，并发现对于低和高磁普朗特数 Pm = nu/eta = 0.1-10（粘性耗散与磁耗散之比），均发生发电机作用，而此前在超音速湍流中仅在 Pm >= 1 时观察到这种现象。我们测得临界磁雷诺数 Rm_crit = 129 (+43, -31)，表明可压缩发电机的效率几乎与不可压缩气体中的相当。考虑到当前和早期宇宙的物理条件，我们得出结论，在从早期到当前的宇宙年龄的结构形成过程中必须考虑磁场，因为它们抑制气体碎裂并驱动强大的喷流和外流，从而极大地影响恒星的初始质量函数。