Helicity Balance and Steady-State Strength of the Dynamo Generated Galactic Magnetic Field
我们证明了在星系发电机作用的非线性阶段，在磁螺旋度平衡中包含螺旋度通量会导致磁场动力学的根本变化。于是，大尺度磁场的平衡值近似为均分水平。这是在相反的情况下，没有磁通的螺旋度，当磁螺旋度是保守的本地，这将导致基本subequipartition值的平衡大尺度磁场。
2002-05-16 astro-ph
Nonlinear Magnetic Diffusion and Magnetic Helicity Transport in Galactic Dynamos
我们已经扩展了我们以前的平均场银河发电机模型，其中包括代数和动态α非线性（Kleeorin等人，A&A，v. 387，453，2002），以还包括湍流扩散率的淬灭。我们很容易地获得平衡态的大规模磁场在当地的磁盘发电机模型，这些领域的强度是可比的均分场强度。我们发现，单独的代数非线性（即淬火的α效应和湍流磁扩散）不能饱和的平均磁场的增长，只有代数和动态非线性的组合效应可以限制平均磁场的增长。然而，与我们早期的工作没有淬火的湍流扩散，我们现在不能找到满意的解决方案，在无z近似的轴对称星系发电机问题。
2002-10-18 astro-ph
Galactic dynamo action in presence of stochastic alpha and shear
利用适合于星系的一维$αω$发电机模型，我们研究了由随机α效应和剪切驱动的发电机作用的可能性。为了确定场演化，需要检查$α$的随机分量的大量不同实现。场的净增长或衰减不仅取决于发电机参数，而且取决于具体实现、随机$α$与湍流扩散时标相比的相关时间以及系统演化的时间。对于发电机的相干和波动的$α$都存在，随机性的$α$可以帮助减轻灾难性的发电机淬火，即使在没有螺旋通量。对于发电机数$| D| \sim 40$，人们可以获得最大为均分场$ B_{eq}$的分数$\sim 0.01$的最终场强，而与$ B_{eq}$相当的场需要更大程度的$α$波动或剪切。这种类型的发电机可能是特别有用的放大领域的中心区域的盘星系。
2008-10-08 astro-ph
Amplification of Galactic Magnetic Fields by the Cosmic-Ray Driven Dynamo
本文提出了Parker（1992）提出的磁流体动力学宇宙线（CR）驱动发电机的第一个数值模型。放大过程的驱动力来自于注入到星系盘中随机分布的球形区域中的CR，这些区域代表超新星遗迹。下面的磁盘是差速旋转。一个明确的电阻率是负责的小尺度磁场分量的耗散。我们获得了放大的大规模的磁性的时间尺度250万年。
2004-02-27 astro-ph
Cosmic kinematic dynamos in non-singular anisotropic universe
在广义相对论的爱因斯坦场方程的非奇异各向异性Kasner宇宙度规解的背景中发现了一个边缘激发的宇宙运动发电机.磁场并没有被放大，而是被冻结在宇宙内部。由于假定有限电阻率，非奇异流速与磁场平面正交。该模型呈现了一个通货膨胀阶段。磁场分量沿正交平面方向拉伸，而流动与该磁性片正交。Kasner宇宙中的自感磁流体力学场方程在时间坐标下可以写成多项式的形式，它产生一个周期流。
2007-07-09 astro-ph
Direct simulations of a supernova-driven galactic dynamo
众所周知，超新星是驱动星际介质中湍流的主要能源。然而，它们对螺旋星系中磁场放大的影响仍然知之甚少。以前的分析模型，基于孤立的，非相互作用的超新星遗迹的演变，预测一个主导的垂直泵送，使发电机行动不太可能。在目前的工作中，我们解决的问题，垂直运输，这被认为是抑制发电机行动在银河系的背景下的关键过程。我们的目标是证明超新星驱动是一个强大的机制，以放大银河系磁场。我们进行直接的数值模拟的框架内的电阻磁流体力学。我们的星际介质的本地箱模型包括光学薄辐射冷却，外部引力势，和背景剪切。平均场模型的发电机系数是通过被动测试场测量的。我们的模拟表明，超新星驱动的湍流与剪切导致指数放大的平均磁场。我们发现湍流泵是指向内部的，并大致由银河风平衡。
2008-06-12 astro-ph
Can the turbulent galactic dynamo generate large-scale magnetic fields?
星系中的大尺度磁场被认为是由湍流发电机产生的。然而，同样的湍流也会导致一个小规模的发电机，它会以更快的速度产生磁噪声。大型发电机的效率取决于这种噪声如何饱和。我们研究这个问题，考虑到双极漂移，获得在一个星系中有显着的中性气体。我们认为：（1）小尺度发电机产生的场并不充满体积，而是集中成间歇性的绳状结构。磁通绳在湍流涡旋尺度上是弯曲的。它们的厚度由有效双极扩散决定的扩散尺度决定：（2）对于大部分中性的银河系气体，当磁通绳中的峰值场增长到均分值的几倍时，由于低效的随机拉伸，小尺度发电机饱和;（3）饱和小尺度场的平均能量密度是次均分的，因为它没有填满体积;（4）这种场既不从湍流中消耗大量能量，也不将外尺度上湍流的涡流运动转化为波浪状运动。大规模发电机运行所需的扩散效应随后被保留，直到大规模场本身增长到接近均分水平。
1997-07-25 astro-ph
Galactic dynamos supported by magnetic helicity fluxes
我们提出了一个简单的半解析模型的非线性，平均场星系发电机，并用它来研究各种磁螺旋通量的影响。发电机方程减少使用“无- $z$”近似的非线性系统的常微分方程的时间，我们证明了该模型准确再现早期的结果，包括那些非线性行为是由磁螺旋通量驱动。我们讨论了两种类型的磁螺旋通量的影响和相互作用，一种是由平流产生的（例如，另一种是由Vishniac & Cho（2001）提出的湍流的各向异性引起的。我们认为，后者是显着的，如果银河系的差异旋转是足够强大的：在我们的模型中，对于$\Rw\la-10$在相应的湍流磁雷诺数。我们证实，从银河系盘的发电机行动的最佳气体流出的强度接近正常的螺旋星系的预期。由螺旋度平流支持的大尺度磁场的稳态强度仍弱于与湍流能量均分对应的强度。然而，Vishniac-Cho螺旋度通量可以进一步增强磁场以实现能量均分。对于可能发生在星暴星系中的更强的外流，Vishniac-Cho通量可能是发电机作用的关键。然而，这种机制需要一个至少$\simeq1\mkG$的大规模磁场来发射，因此它必须在喷泉或风的磁螺旋平流辅助下的传统发电机之前发射。
2007-03-08 astro-ph
Thoughts on galactic magnetism
在螺旋星系中可以看到几千秒差距尺度的相关磁场。它们的起源可能是由于湍流星系发电机放大了一个小种子场。我们批判性地回顾了银河发电机的现状，特别是它的一些问题和可能的解决方案。我们还评论种子磁场的性质，需要启动发电机。
1999-03-29 astro-ph
Can the cosmic-ray driven dynamo model explain the observations of the polarized emission of edge-on galaxies ?
在本文中，我们构建了整个星系的偏振同步辐射的地图，宇宙线（CR）驱动发电机的本地模型的基础上。我们进行数值模拟的发电机在当地的笛卡尔域，剪切周期性的边界条件，放置在不同的galactocentric半径。这些局部解被连接在一起以构建整个星系的同步辐射图像。本文的主要目的是比较模型的结果与观测到的无线电连续辐射从近边对旋涡星系。在模拟星系磁场结构演化的基础上，可以计算不同时间步长和任意方向的极化图。首次采用自洽的宇宙射线电子分布积分同步辐射发射率。最后，我们的地图卷积与给定的射电望远镜光束。我们表明，它是可能的，以重建扩展的磁晕结构的边缘上的星系（所谓的X形结构）。
2008-12-11 astro-ph
The galactic dynamo effect due to Parker-shearing instability of magnetic flux tubes. I. General formalism and the linear approximation
本文研究了Hanasz & Lesch 1993提出的星系发电机效应是由磁通量管的Parker不稳定性引起的观点。除了前一种方法，我们考虑更一般的物理条件，在本文中，通过纳入宇宙射线和微分力，由于轴对称的微分旋转和密度波以及。本文在细磁通管近似和拉格朗日描述下，提出了细长磁通量管动力学理论。这是Spruit（1981）对太阳磁通量管所得到的形式在银河系条件下的应用。对银盘中磁通量管的帕克剪切不稳定性进行了线性稳定性分析，并计算了发电机系数。我们提出了一些新的影响，这是非常必要的宇宙学和当代银河系磁场的演变。首先，我们证明了在宇宙射线存在的情况下，在弱磁场的极限下，很强的发电机$α$效应是可能的。第二，我们表明，轴对称的微分旋转和线性密度波的差动力导致的$α$ -效应，基本上是放大的星系臂和关闭的臂间区域。此外，我们预测一个不均匀的磁场在螺旋臂和良好的排列在臂间区域。Beck和Hoernes（1996）最近的观测结果很好地证实了这些性质
1997-11-23 astro-ph
Galactic Dynamos and Galactic Winds
旋涡星系拥有重要的动态磁场，它可以影响盘和晕中的气体流动。螺旋星系中的总磁场在螺旋臂中最强（高达30 \muG），那里大多是湍流或缠结的。偏振同步辐射表明，解决的规则领域一般是最强的臂间区域（高达15 \muG）。法拉第旋转措施的无线电偏振矢量的磁盘中的几个螺旋星系揭示了大规模的模式，这是签名的相干场产生的平均场发电机。--磁场也可以在边缘星系周围的无线电晕中观察到，其高度为盘上方几kpc。宇宙射线驱动的星系风将气体和磁场从圆盘输送到晕中。磁能密度大于流出物的热能密度，但小于流出物的动能密度。场线的方向允许估计风速和风向。目前还没有观测到具有大规模相干发电机模式的晕。一个全球性的风外流可能会阻止光环中发电机的运行。--在离盘很远的地方具有高度射电偏振的晕区是星系间相互作用或星系际介质冲压压力的极好示踪剂。射电晕的观测范围受到宇宙射线电子能量损失的限制。未来的低频射电望远镜，如LOFAR和SKA，将允许追踪晕流出及其与星系间介质的相互作用，以达到更大的距离。
2008-04-24 astro-ph
Fast dynamos in weakly ionized gases
星际气体在$\sim 10^9$年时间尺度上的周转证明了银河发电机的连续运转。星际气体的导电率是如此之高，以至于发电机必须“快”--也就是说，磁场必须以几乎与磁扩散率无关的速率被放大。然而，迄今为止已知的所有快速发电机--以及所有对星际发电机的直接数值模拟--产生的磁功率谱都在电阻标度处达到峰值，而银河系磁场在大尺度上具有相当大的功率。在本文中，我们表明，在弱电离气体的限制规模可能是离子中性去耦规模，虽然仍然很小，是许多数量级大于电阻规模。
2008-05-05 astro-ph
The Role of Magnetic Helicity Transport in Nonlinear Galactic Dynamos
我们认为，在当地发电机问题的框架内，以及在无z模型（其中包括明确的径向分布的磁场）的银河发电机的磁螺旋度平衡。在计算磁螺旋度平衡时，我们考虑了小尺度和大尺度磁场在磁螺旋度之间的重新分布，以及由于小尺度湍流引起的磁螺旋度输运和扩散。我们表明，通过银盘边界的磁螺旋度通量导致一个稳态磁场的磁能相当于均分能量的湍流运动的星际介质。如果忽略这种磁通量，则稳态磁场远小于均分场。通过边界的总磁螺旋度通量由平流通量和扩散通量组成。这些贡献的确切比例对于确定稳态磁场的强度及其结构似乎并不重要。然而，至少需要一些扩散的贡献，以平滑磁盘边界附近的磁螺旋度轮廓。各种传输系数的磁螺旋度的作用进行了研究，并确定的值，导致磁场配置与观察到的。
2002-05-12 astro-ph
Strong magnetic fields and cosmic rays in very young galaxies
我们提出了一个非常年轻的星系约0.5千兆亿年大爆炸后的宇宙射线驱动发电机的有效磁化的情况。这些天体在最初的$10^9$年经历了一个强烈的恒星形成阶段。我们将恒星形成和超新星遗迹产生宇宙射线的速率之间的联系的知识转移到这样的高红移天体上。由于超新星爆发率是宇宙射线产生率的直接量度，我们得出结论，非常年轻的星系必定是宇宙射线的强源。我们的模型的关键论点是发现磁场和宇宙射线是动态耦合的，即强宇宙射线源包含强磁场，因为相对论粒子通过它们的浮力驱动星系中的有效发电机。我们构造了一个由宇宙射线浮力驱动的发电机的唯象模型，并证明了如果方位角剪切足够强，发电机放大时间尺度接近于几个$10^7 ÷10^8$ yr量级的浮力时间尺度。我们预测，年轻的星系是强磁化的，可能会显着贡献的伽马射线背景。
2003-02-08 astro-ph
Chaotic flows and cosmic dynamos in anisotropic pseudo-Riemannian four-dimensional spacetime
结果表明，在Bianchi IX型旋转宇宙学模型中，宇宙运动学快速发电机的存在面临着严重的困难，这是由于在这些模型中，旋转无边界地增加，这是严格禁止的CMB天文数据，它对它的旋转施加了很强的限制，相对于它的快速膨胀。解决这个难题的唯一方法是假设这个各向异性宇宙的膨胀方向中至少有一个方向的衰减速度与原始磁场的放大速度一样快。一个解决方案是找到只有一个方向的各向异性宇宙膨胀，而其他两个保持不变。我们计算在比安奇九世退化为德西特度量的情况下种子磁场的放大，在宇宙学常数为$|Λ|<10^{33}s^{-2}$量级，宇宙年龄为10 ^{10}年的情况下，旋涡星系中的场从10^{-6}G放大到10 ^{-5}G。代表卡斯纳各向异性非奇异宇宙的黎曼时空。
2007-07-20 astro-ph
A Magnetic Alpha-Omega Dynamo in Active Galactic Nuclei Disks: I. The Hydrodynamics of Star-Disk Collisions and Keplerian Flow
活动星系核中围绕超大质量黑洞的吸积盘内部区域的磁场发电机可能是星系和河外空间产生磁场的机制。我们认为，1）开普勒运动和2）星盘碰撞，大量的活动星系核吸积盘的内部区域产生的两个相干运动，都是形成一个强大的，相干发电机，从而产生大规模磁场的基础。它们的出现频率足以解释中心黑洞100个引力半径处的积分发电机增益e^{10^{9}}，比放大任何种子场（无论多么小）所需的增益都要大许多个数量级。银河系外，相干的，大规模的磁场的存在，其能量大大超过所有，但大质量的黑洞的能量是公认的。在论文II（Pariev，Colgate和Finn 2006）中，我们认为，为了产生一个发电机，可以访问黑洞形成的自由能，并以相干的方式产生所有的磁通量的存在，这两个相干运动的导电流体是必需的。开普勒运动的微分缠绕是明显的，但盘的结构取决于“α”模型，即所选择的角动量输运系数。在旋转坐标系中被驱动的羽流的反向旋转不太为人所知，但幸运的是，磁效应与盘模型无关。这两项动议都在本文件（第一号文件）中讨论。这两个运动的描述是初步的两个理论推导和一个数值模拟的阿尔法-欧米茄发电机在文件II。（节录）
2006-11-04 astro-ph
Seed fields for galactic dynamos by the magnetorotational instabilities
本文提出了一个线性的、全局性的盘几何磁旋转不稳定性（MRI）的数值模型，用来估计星系的不稳定性参数。相似性规则建议的本地分析，揭示了一个普遍的行为接近全球计算结果的大磁普朗特数。研究结果被用来估计其非常大的磁普朗特数，不能达到任何数值模拟的星系的MRI特性。所得到的不稳定性的最小场Bmin 10-25 G与目前讨论的任何种子场相比都很小。磁共振成像的增长时间估计是在内部刚性旋转核心的旋转周期的顺序，即~100万年。全局MRI优先激发四极对称的磁场模式。
2004-05-12 astro-ph
Discussion of the Electromotive Force Terms in the Model of Parker-unstable Galactic Disks with Cosmic Rays and Shear
我们分析了电动势（EMF）的条款和基本假设的线性和非线性发电机理论在我们的三维（3D）数值模型的帕克不稳定性与宇宙射线和剪切的星系盘。我们还应用由非线性发电机理论（Blackman & Field 2002和Kleeorin et al. 2003）获得的EMF的众所周知的处方来检查从他们的处方重建的EMF是否对应于直接从我们的数值模型获得的EMF。我们表明，我们建模的电动势是完全非线性的，它是不可能的，因为没有满足尺度分离的条件，应用任何考虑的非线性发电机近似。
2007-10-17 astro-ph
Magnetic Flux Expulsion in the Powerful Superbubble Explosions and the Alpha-Omega Dynamo
考虑了超级气泡（SB）爆炸时星系中的磁通量被驱逐的可能性，这对阿尔法-欧米茄发电机是很重要的。特别强调的是放在调查的物质从顶部的SB爆炸形成的壳，这是能够影响壳的运动学。结果表明，无论是银河系引力或发展的瑞利-泰勒不稳定性的壳限制SB膨胀，从而使不可能的磁通量驱逐。考虑了壳层中的宇宙射线对滑动的影响，结果表明，与银河引力相比，宇宙射线对滑动的影响可以忽略不计。因此，阿尔法-欧米茄发电机中磁通排出的可能机制问题仍然悬而未决。
2000-04-06 astro-ph
Origin of Galactic and Extragalactic Magnetic Fields
各种各样的观测表明，所有星系和星系团中都存在磁场。这些场的特征是强度适中（10^{-7}-10 ^{-5} G）和空间尺度巨大（~Mpc）。一般认为，旋涡星系中的磁场是由差速旋转和螺旋湍流的共同作用产生的，这一过程被称为α-ω发电机。然而，关于发电机的性质以及启动发电机所必需的种子田的来源的基本问题仍然不清楚。此外，标准的α-ω发电机并不能解释椭圆星系和星系团中磁场的存在。作者总结了已知的观测有关磁场在星系，星系团，超星系团，和超越。然后，他回顾了标准的发电机范式，对它提出的挑战，以及几个替代方案。最后，他讨论了天体物理学和早期宇宙的种子田候选人。
2002-07-11 astro-ph
A Magnetic Alpha-Omega Dynamo in Active Galactic Nuclei Disks: II. Magnetic Field Generation, Theories and Simulations
结果表明，由于开普勒剪切和由于膨胀和扭曲的等离子体羽流的螺旋运动，发电机可以运行在活动星系核吸积盘通过磁盘的许多恒星通道加热。每个羽流旋转的一部分环向通量到极向通量，总是在同一方向，通过一个有限的角度，并成比例的直径。预测的增长率的极向磁通量，基于两种分析方法和数值模拟，导致种子场的快速取幂，\sim 0.1至\sim 0.01每开普勒周期的内部部分的磁盘。因此，种子场的初始值可以任意小，但通过发电机增益，在磁盘历史中很早就达到饱和。由于靠近黑洞的恒星的潮汐破裂，最大的增长率发生在距离中心物体大约100个引力半径的半径处。所产生的平均磁场，四极场，具有占主导地位的偶宇称，使得径向分量不反转跨中平面的符号。线性增长预测是相同的，由以下三个理论分析：通量转换模型，平均场方法，和数值模拟。共同的特征是传导流体流动，在配套文件I（Pariev和Colgate 2006）中考虑，其中自然发生两个相干的大尺度流动：开普勒运动的微分缠绕和膨胀羽流的微分旋转。
2006-11-06 astro-ph
Magnetic fields and radio polarization of barred galaxies - 3D dynamo simulations
本文用三维MHD模型模拟了一个棒星系中大尺度磁场的演化，该星系具有一个延伸到银道面上方约2.8 kpc的气体晕。作为模型的输入，我们使用的时间依赖的速度场的分子气体产生自洽的三维N体模拟的星系盘。我们假设气体晕旋转微分共同旋转的磁盘或降低其速度在Z方向上。模型中包含的发电机过程产生了磁场的放大以及在银盘上方形成的场结构。模拟的磁场被用来构建模型的高频（法拉第旋转自由）偏振无线电发射，占投影和有限的分辨率的影响，因此适合于直接与观测比较。我们发现，由此产生的磁场正确地再现所观察到的结构的极化B-矢量，形成相干图案以及对齐的螺旋臂和酒吧。初始化的磁场，这有效地形成螺旋臂之间的磁最大值的波状行为的过程中，被证明。包括星系晕构成了一个现实的银河磁场模型，其中包括尽可能多的动态组件，需要一个现实的描述一步。
2002-02-08 astro-ph
Magnetic helicity in primordial and dynamo scenarios of galaxies
讨论了衰减湍流和驱动湍流中螺旋磁场的一些共同性质。这些主要包括在逐渐变大的尺度上产生场的逆级联。磁螺旋度还限制了大尺度场的演化：场的衰减速度不如非螺旋场，但饱和速度也更慢，即在电阻时间尺度上，如果没有磁螺旋度通量。前者的效果是利用原始领域的情况下，而后者是重要的成功解释天体物理发电机饱和速度比连续性。发电机的作用被认为是重要的，不仅在银河发电机，而且在吸积盘活动星系核和周围的原恒星，这两者都有助于产生足够强的种子磁场。虽然原始磁场可能太弱，无法与这些天体物理机制竞争，但这些磁场在宇宙背景辐射中产生极化效应方面可能仍然很重要。
2006-01-23 astro-ph
The galactic dynamo effect due to Parker-shearing instability of magnetic flux tubes. II. Numerical simulations and the nonlinear evolution
在本文中，我们继续调查的帕克剪切不稳定性进行数值模拟的磁通量管动力学薄通量管近似。我们表明，从数值模拟的通量管的演变是非常相似的线性解决方案，如果垂直位移小于垂直尺度高度$H$的银盘。如果垂直位移与$H$相当，扰动的垂直增长在非线性范围内比在线性范围内更快，并且我们观察到通量管顶部的快速膨胀，这导致数值模拟中的奇异性，如果只考虑宇宙射线的话。然后我们对非均匀外介质的情况进行了模拟，结果表明Parker不稳定性的主导波长与外介质的调制波长相同。因此，在宇宙线压力占主导地位的情况下，与这些短波长调制相关的发电机$α$效应要比与帕克不稳定性的线性最不稳定的长波长模式相关的发电机效应有效得多。在差异旋转和密度波产生的差异力的影响下，$α$效应在旋臂中基本上被放大，而在臂间区域被减弱，这证实了我们之前在线性近似中获得的结果。
1997-11-23 astro-ph
Magnetic helicity and cosmological magnetic field
磁螺旋度在星系发电机的非线性饱和中具有重要意义。我们认为，在早期宇宙演化的轻子阶段，磁螺旋度守恒被破坏。因此，作为银河发电机种子的宇宙学磁场从一开始就具有相当大的磁螺旋度，这在银河发电机后期的磁螺旋度平衡中必须考虑。
2005-04-07 astro-ph hep-ph
In Situ Origin of Large Scale Galactic Magnetic Fields Without Kinetic Helicity?
大规模银河系磁场的起源和维持一直是一个长期存在且有争议的天体物理学问题。这里的替代“标准”的$\a-Ω$平均场发电机和原始理论的追求。稳定供应的超新星引起的湍流指数的总场能量，提供了一个显着的种子平均场，可以线性拉伸剪切。观察到的微高斯场将主要在一个垂直扩散时间内产生，因为只有在这段时间内，线性拉伸才能与扩散竞争。这种方法不调用指数平均场发电机增长的螺旋度$\a$ -效果，但采用湍流扩散，这限制了大规模逆转的数量。该方法可能是感兴趣的，如果螺旋度效应被抑制独立的湍流扩散。这是一个重要但目前尚未解决的问题。
1998-01-08 astro-ph
An integral equation approach to time-dependent kinematic dynamos in finite domains
均匀发电机效应是宇宙磁场产生的根源。只有极少数例外，数值处理齐次发电机进行的框架内的微分方程方法。本文试图为积分方程在发电机研究中的应用提供方便。除了在著名的毕奥-萨伐尔定律中说明发电机作用的教学价值外，积分方程方法还有许多实际优点。第一个优点是它的数值鲁棒性和稳定性。第二个也可能是最重要的优点是它适用于任意几何形状的发电机。第三个优点是它与逆问题的密切联系，逆问题不仅与发电机有关，而且与磁流体力学的技术应用有关。本文提供了第一个一般的制定和应用的积分方程方法的时间依赖的运动发电机在有限域。对于球对称α ^2发电机模型，本文展示了如何将一般公式简化为两个径向积分方程的耦合系统，以定义极向场分量和环向场分量的标量。本文还导出了具有一般速度场的球形发电机的积分方程。两个数值例子，径向变化α的α ^2发电机模型和布拉德-盖尔曼模型说明了该方法与通常的微分方程方法的等价性。
2003-06-19 astro-ph
Magnetized Turbulent Dynamo in Protogalaxies
关于宇宙磁场起源的流行理论认为，它们是被原银河系和银河系介质中的湍流发电机感应作用放大到现在的值的。目前，在湍流发电机的计算中，通常假定只要磁场能量小于湍流动能，就不存在磁场对湍流的反作用。这个假设导致了运动发电机理论。然而，运动发电机理论对原星系的适用性相当有限。原因是在原星系中，温度非常高，粘度主要由离子决定。随着磁场强度随时间增长，离子回旋时间变得比离子碰撞时间短，并且等离子体变得强磁化。结果，离子粘度变为布拉金斯基粘度。因此，在原星系中，反反应的发生要早得多，其场强比能量均分场强低得多，湍流发电机就变成了我们所说的磁化湍流发电机。本论文的目的是为磁化湍流发电机的研究奠定理论基础。特别是，我们预测，在磁化发电机理论的磁能增长率是高达10倍以上的运动发电机理论。我们还简要地讨论了如何布拉金斯基粘度可以帮助发展后的能量均分时间的磁能的逆级联。
2001-10-03 astro-ph
Global Magnetic Structures in Spiral Galaxies: Evidence for Dynamo Action
本文综述了旋涡星系发电机作用的观测证据，并讨论了各种理论在解释星系磁场基本特征方面的能力。平均场发电机模型似乎是独特的，在螺旋星系的各种磁功能提供了一个连贯的解释。全球磁结构的可靠建模，如M31中的磁环，需要详细了解旋转曲线，湍流和非圆形系统速度的大小和径向分布，温暖电离层的尺度高度，总气体密度，湍流尺度及其随银河系半径的变化。涉及螺旋臂对磁场的影响的更详细的模型需要了解上述量的臂间对比。
2000-12-21 astro-ph
Preheating - cosmic magnetic dynamo ?
我们研究了几种不同模型中预热和膨胀过程中大尺度磁场的放大。预热可以在宇宙学尺度上共振地放大种子场。然而，在存在导电性的情况下，谐振的效果通常被削弱，而所产生的磁场的幅度敏感地取决于在预热和热化阶段期间导电性的演变。此外，我们讨论几何磁化，其中放大的磁场发生通过耦合到曲率不变。由于负耦合不稳定性，这在膨胀期间可以是有效的。最后，我们讨论了打破共形平坦的背景度规，从而磁场可以通过在度规预热标量度规扰动的增长刺激。
2001-02-22 astro-ph gr-qc hep-ph
Galactic Magnetic Fields as a consequence of Inflation
在早期宇宙中的磁场的产生被认为是由于在暴胀过程中的Z玻色子场的引力产生。按星系形成时期的尺度，这个磁场足以触发星系发电机，并解释观测到的星系磁场。该机制独立于暴胀模型。
2001-05-28 astro-ph
Coronal activity as a consequence of dynamos in astrophysical rotators
我们表明，存在一个稳定的$\ao$发电机在天体物理转子可能会导致外流的相对磁螺旋度，从而在日冕中的粒子加速的磁能。能量和磁螺旋度之间的联系是因为大尺度场的产生与大尺度磁螺旋度的产生有关。在稳定状态下，与大尺度场相关的相对磁螺旋度可以逃逸，伴随着来自场的相等且相反的小尺度贡献，因为大磁雷诺数流中的总磁螺旋度是守恒的。根据螺旋度流，可以估计沉积在日冕中的磁能的下限。因此，稳定的日冕活动和磁能的耗散是内部发电机的标志。我们的平均场发电机提供的功率的理论估计是一致的，从观察到太阳日冕，银河日冕，和Seyfert I AGN日冕推断。
1999-12-22 astro-ph
Magnetized Turbulent Dynamo in Protogalaxies
关于宇宙磁场起源的流行理论认为，它们是被原银河系和银河系介质中的湍流发电机感应作用放大到现在的值的。迄今为止，在湍流发电机的计算中，习惯上假定只要磁场的能量小于湍流的动能，就不存在磁场对湍流的反作用。这个假设导致了运动发电机理论。然而，这一理论对原星系的适用性是相当有限的。这是因为在原星系中，温度非常高，并且粘性由磁化离子主导。随着磁场强度随时间增长，离子回旋时间变得比离子碰撞时间短，并且等离子体变得强磁化。结果，离子粘度变为布拉金斯基粘度。因此，在原星系中，反反应的发生要早得多，其场强要比对应于场-湍流能量均分的场强低得多，湍流发电机就变成了我们所说的磁化湍流发电机。本文为磁化湍流发电机奠定了理论基础。特别是，我们预测，在磁化发电机理论的磁能增长率是高达10倍以上的运动发电机理论。我们还简要地讨论了如何布拉金斯基粘度可以帮助发展的逆级联的磁能后，达到能量均分。
2002-02-14 astro-ph
Dynamics of fluctuating magnetic fields in turbulent dynamos incorporating ambipolar drifts
具有大磁雷诺数的湍流通常导致在任何平均场之上快速增长的磁噪声。我们重新审视这种波动场的动力学，在均匀的，各向同性的，螺旋湍流。假设湍流是马尔可夫的，我们首先重新推导，在一个相当透明的方式，平均场的方程，并校正Fokker-Plank型方程的磁关联。在这些方程中，我们还将双极漂移的影响，如果湍流介质中有一个显着的中性分量。我们应用这些方程来讨论一些天体物理学上有趣的问题：（a）小规模发电机在银河系湍流与模型Kolmogorov频谱，将双极漂移的影响;（b）电流螺旋度动力学和准线性修正的α效应;（c）增长的电流螺旋度和大尺度磁场由于非线性效应。
1997-08-23 astro-ph
Magnetic fields in barred galaxies. V. Modelling NGC 1365
我们提出了一个全球磁场在棒星系NGC 1365的基础上共同适合于该星系的HI和CO观测的星际气体的大尺度速度场和平均场发电机理论。本文的目的是提出一个详细的定量比较银河发电机模型与独立的无线电观测。我们考虑几个气体动力学和非线性发电机模型，包括似是而非的参数变化是鲜为人知的。宇宙线在银河系中的分布模型的引入，以产生合成的无线电偏振图，允许直接与在3.5厘米和6.2厘米观察到的比较。我们表明，发电机模型是强大的，最重要的磁功能控制的相对完善的属性的密度分布和气体速度场。当采用均匀宇宙线分布时，得到的合成偏振图与观测值之间的最佳一致性。我们发现一些间接的证据，增强湍流的区域中的强速度剪切和1- 2千秒差距内的银河系中心。我们证实，磁应力可以驱动流入的气体进入内部1 kpc的星系在几个太阳质量每年的速度。发电机模型在模拟该星系大尺度规则磁场方面取得了一定的成功。我们的研究结果表明，发电机模型和合成极化地图可以提供有关气体动力学模型和条件的信息在星际介质。我们证明了磁场的动力学效应在星系建模中是不可忽略的。
2007-01-10 astro-ph
Magnetic fields in barred galaxies. II. Dynamo models
我们研究棒星系中大尺度磁场的产生和维持。我们从Athanassoula（1992）发表的气体动力学模拟中选取一个速度场（具有很强的非圆分量），并将其作为银河发电机计算的输入。我们的工作在很大程度上是由最近的高质量的VLA射电观测的棒星系NGC 1097的动机，我们比较我们的结果详细的规则磁场从这些观测推断。我们能够重现大部分的显着的大尺度特征的观察到的规则的字段，包括在中心区域的字段结构，通过使用一个简单的平均场发电机模型，其中的星际湍流的强度（更准确地说，湍流扩散率）增强了2-6倍的尘埃带和附近的环核环。我们认为，磁场可以动态的重要性，因此应包括在模型中的气体流动的棒星系。
2001-09-19 astro-ph
GRB Phenomenology, Shock Dynamo, and the First Magnetic Fields
一个相对论性的无碰撞冲击波传播到非磁化介质后会留下一个强大的大尺度磁场。这似乎遵循两个假设：（i）伽玛射线暴余辉是由相对论激波的同步辐射解释的，（ii）磁场不能只存在于微观尺度上，它会通过相空间混合衰减。假设（i）是普遍接受的，因为一个明显的成功的伽玛暴余辉的冲击同步加速器的唯象模型。假设（ii）在这项工作中证实了低维数值模拟。人们可以假设，相对论激波速度对于磁场的产生并不是必不可少的，并且所有传播到非磁化介质中的无碰撞激波都会产生强大的大尺度磁场。如果这个假设是正确的，那么第一个宇宙磁场可能是在第一个维里化物体的冲击中产生的。
2001-07-05 astro-ph
Transition from Galactic to Extra-Galactic Cosmic Rays
本文综述了$10^{17} {\rm eV}~÷~10^{20} {\rm eV}$能区观测到的宇宙射线谱的主要特征。我们提出了一个理论模型，解释了观测到的光谱的主要特征，即第二个膝盖和倾角，并意味着从银河系到银河系外宇宙射线的能量$E\simeq 10^{18}$ eV的过渡，质子占主导地位的银河系外光谱。
2006-02-03 astro-ph
Overview on direct and indirect measurements of cosmic rays - Some thoughts on galactic cosmic rays and the knee
概述了银河系宇宙射线的直接和间接测量结果。讨论了它们对当代理解宇宙射线起源及其能谱拐点的影响。
2005-01-13 astro-ph
Magnetogenesis from Rotating Cosmic String Loops
我们提出了一种机制，通过旋转宇宙弦环背后的引力拖曳，在等离子体中产生涡旋。涡旋运动通过哈里森-里斯机制产生磁场;通过星系坍缩和发电机放大，磁场进一步增强。采用速度依赖的单尺度模型（VOS）的弦网络，并纳入循环动力学，我们计算周围的时间去耦产生的磁场：这些只是强大的和连贯的足以占目前观察到的磁场在螺旋星系，如果有效的发电机与$Γ_{dy}^{-1}\approx 0.3$陀螺仪存在。
2007-09-06 astro-ph hep-th
Magnetizing the universe
宇宙磁性的起源是天体物理学中的一个基本问题。我们在这里回顾一些想法如何大规模磁场在宇宙中，特别是在星系和星系团可能会出现。流行的范例涉及种子磁场的产生，随后是种子场的湍流发电机放大。我们首先概述了各种种子场生成机制，包括比尔曼电池。一般来说，这些场比观测到的场小得多，因此它们需要通过发电机作用进一步放大。波动发电机背后的基本思想，适用于集群磁性和平均场螺旋发电机适用于盘星系，概述。发电机范式的主要困难被认为是。特别重要的是要了解发电机的非线性饱和，以及产生的场是否在大尺度上足够相干，以解释星系和星系团中观察到的场。同时，原始场的另一种可能性缺乏坚实的理论支持，但可以产生非常有趣的观测结果。
2008-02-20 astro-ph
Anisotropy and Corotation of Galactic Cosmic Rays
由于银河系中磁场的影响，银河系宇宙射线的强度几乎是各向同性的。在这里，我们提出了二维高精度的各向异性测量的能量从几个到几百太电子伏特（TeV），使用大数据样本的西藏空气簇射阵列。除了揭示已知的各向异性的更精细的细节，银河宇宙线各向异性在恒星时间的一个新的组成部分被发现周围的天鹅座地区的方向。对于能量高达几百TeV的宇宙射线，各向异性的所有成分都消失了，显示出银河系宇宙射线与当地银河系磁环境的共转。这些结果对全面了解宇宙射线、超新星、磁场、日光层和银河系动力学环境具有广泛的意义。
2006-10-23 astro-ph
On the Origin of the Galactic Magnetic Field
银河系的磁场通常被认为是由于发电机作用于某个大尺度的种子场。这个想法的一个主要困难是，合理的种子场强度的估计往往是相当低的，在$\sim10^{-20}$高斯的数量级。在这里，我们研究的贡献，由于夹带在风从原恒星形成的第一发电机折叠时间的星系的存在。使用一个最小的估计的原恒星磁场，我们发现，如果每一个原恒星euclides一个单一的电流环，足以保持磁通冻结在风中，比大规模的平均偶极子场从所有这样的电流环将至少5个数量级大于以前的种子场估计。在质量损失的延长期内，允许原恒星中合理数量的磁活动，会将其增加到$\sim10^{-12}$高斯的偶极子种子场。对于产生种子场的目的来说，这一初始的通量注入是发生在新形成的星系盘中，还是发生在恒星形成的原星系云中是无关紧要的。将这个偶极场压缩成薄圆盘将导致大尺度的$B_r\sim 10^{-10.5}$高斯。最初，较小尺度上的场强会更大，但远不及目前的水平。
1992-10-30 astro-ph
Galactic modulation of extragalactic cosmic rays: Possible origin of the knee in the cosmic ray spectrum
宇宙线谱中$\sim 3 \times 10^{15}$ eV附近的谱突变（称为“拐点”）的存在是宇宙线天体物理学中最大的问题之一。与此同时，膝盖能量以上（10 $^{15}$和10 $^{18}$ eV之间）的宇宙射线的起源也仍然没有解决。在本文中，我们研究了假设的河外CR如何被银河风调制后，CR谱中的膝关节的贡献。我们数值计算调制的能量谱的假设宇宙射线进入星系从外面的"银河系球“，银河风终止。我们发现，所观察到的膝盖结构再现调制分量和银河宇宙射线起源于超新星遗迹的叠加。
2005-02-09 astro-ph
Non-normal and Stochastic Amplification in Turbulent Dynamo: Subcritical Case
我们的注意力集中在随机发电机方程与非正规算子，使洞察的作用，随机性和非正规性的银河系磁场的产生。这封信的主要观点是讨论传统线性本征值分析无法解释的大尺度磁场的产生。我们提出了一个简单的随机模型的薄盘轴对称$αΩ$发电机涉及三个因素：（a）产生的非正常的微分旋转，（b）的非线性反映如何影响的磁场的湍流发电机系数，（c）随机扰动。我们表明，即使是\textit{subcritical case,}有三种可能的机制产生的磁场。第一种机制是确定性的，它描述了湍流$α-$效应和扩散率的瞬态增长和非线性饱和之间的相互作用。结果表明，平凡状态是非线性不稳定的小，但有限的初始扰动。第二和第三种是随机机制，解释了微分旋转产生的非正态效应与随机加性和乘性涨落的相互作用。特别是，我们表明，在\textit{subcritical case}的平均磁能可以随时间呈指数增长，由于与$α-$效应的乘性噪声。
2003-01-28 astro-ph
Some Aspects of Galactic Cosmic Ray Acceleration
我给银河宇宙线（GCR）加速问题的两个方面的概要：中能伽马射线窗口的重要性，和几个具体的天体物理源，值得进一步调查。
2003-09-28 astro-ph
Folded Fields as the Source of Extreme Radio-Wave Scattering in the Galactic Center
一个强有力的例子是，来自银河系中心大约半度范围内的源的无线电波经历了极端的衍射散射。然而，当采用电子密度波动的标准（"Kolmogorov“）模型来解释散射与自由-自由无线电发射的观测结果时，就会出现问题。具体地说，电子密度波动的柯尔莫哥洛夫谱的外尺度被限制得很小，以至于很难确定合适的天文设置。此外，不可接受的高湍流加热率的结果，如果外部规模的速度场与密度波动相一致。我们提出了一个替代模型的基础上折叠磁场结构，已在小型发电机的数值模拟报告。几乎等温的密度变化薄电流片足以解释的散射。不存在过度湍流加热的问题，因为速度波动的外部尺度比电流片的宽度大得多。我们推测，星际磁场可能具有反映其起源的几何形状：由银河发电机维持的磁场可能具有较大的相关长度，而由局部高能事件引起的磁场可能呈现折叠结构。
2006-02-24 astro-ph
The cosmic ray luminosity of the nearby active galactic nuclei
皮埃尔·俄歇天文台观测到的大范围空气簇射的指向与Veron-Cetty和P. Veron星表中附近活动星系核的位置在3.1度范围内吻合。如果只产生能量在60 EeV以上的宇宙线粒子，那么作为宇宙线事件源的活动星系核的宇宙线光度只占光学光度的0.0001。如果产生的宇宙线粒子的光谱dE/E^3高达~100 GeV，那么宇宙线的光度将远远高于活动星系核的光学光度。
2008-04-29 astro-ph
Spectra and Growth Rates of Fluctuating Magnetic Fields in the Kinematic Dynamo Theory with Large Magnetic Prandtl Numbers
银河系存在一个微弱的磁场，这一点已被观测数据反复证实。这个领域的起源还没有被解释在一个完全令人满意的方式，代表了天体物理发电机理论的主要挑战之一。在银河发电机理论和原始起源理论中，小尺度磁涨落都是主要的影响因素。本文致力于建立一个系统的小尺度场的二阶统计理论。这些领域的统计研究的运动学近似和大普朗特数的情况下，这是相关的银河系和原银河系等离子体。平流速度场被假定为高斯和短时相关。对这种运动学发电机模型的理论理解是任何有前景的非线性发电机理论的必要前提。该理论是为任意程度的可压缩性和正式的d维，它概括了以前已知的结果，elancing的解决方案的结构，并揭示了一些新的效果。的磁能谱进行了研究，因为它们的增长和扩展的规模在初始阶段的字段放大。得到了精确的格林函数解。谱理论的补充研究磁场关联函数的配置空间，发电机问题可以映射到一个特定的一维量子力学问题。后一种方法是最适合的运动发电机在长时间限制的描述，即当磁激励已蔓延到所有规模存在于系统中。提出了一种计算长时间内磁场增长率的简单方法。
2002-03-05 astro-ph cond-mat.soft nlin.CD
Magnetohydrodynamic experiments on cosmic magnetic fields
众所周知，宇宙磁场，即行星、恒星和星系的磁场，是由运动的导电流体中的磁流体发电机效应产生的。宇宙磁场通过磁旋转不稳定性（MRI）使吸积盘中的角动量向外输运，在宇宙结构的形成中也起着积极的作用，这一点鲜为人知。在理解这两个过程方面已经取得了相当大的理论和计算进展。除此之外，在过去的十年里，人们在液态金属实验中研究这两种效应方面做出了巨大的努力。1999年，在里加和卡尔斯鲁厄的大型液态钠装置中观测到了磁场自激现象。最近，在法国的“冯卡门钠”（VKS）实验中也获得了自激。在马里兰大学的湍流球形Couette流的背景上发现了一个MRI样模式。磁共振成像作为流体动力学稳定流的第一个不稳定性的证据是在“波茨坦罗森多夫磁不稳定性实验”（PROMISE）中获得的。本文综述了发电机和MRI相关实验的历史，并讨论了未来的工作方向。
2008-10-13 astro-ph physics.flu-dyn
Energy fluxes in helical magnetohydrodynamics and dynamo action
用微扰场论计算了螺旋磁流体动力学中的重整化粘度、重整化电阻率和各种能流。计算是一阶微扰。动力学和磁螺旋度不影响重整化参数，但它们会引起磁能的逆级联。大尺度磁场的来源是：（1）由非螺旋相互作用引起的从大尺度速度场到大尺度磁场的能流;（2）由螺旋相互作用引起的磁能的反向能流。基于我们的通量结果，我们构造了一个银河发电机的初步模型。我们的计算产生发电机的时间尺度为一个典型的星系是$10^8$年的顺序。我们的场论计算还表明，磁螺旋度的通量是向后的，与早期的观测结果的基础上的绝对平衡理论。
2004-04-25 astro-ph cond-mat nlin.CD
Magnetic Fields in the Early Universe
观测到的银河系磁场可能有一个原始的起源。我简要地回顾了观测结果，它们在发电机理论方面的解释，以及宇宙学磁场的当前限制。几种可能的机制产生的原始磁场进行了讨论。湍流和宏观领域的微观领域的演变描述的壳模型，它提供了一个近似的完整的磁流体力学，并表明存在的磁能逆级联。宇宙学种子场在原星系尺度上大约是$10^{-20}$ G的量级，正如银河系磁场的发电机解释所要求的那样，似乎是相当可信的。
1997-07-28 astro-ph hep-ph
Magnetic Helicity Conservation and Astrophysical Dynamos
我们建立了一个磁螺旋度守恒发电机理论，其中包括一个计算的磁螺旋度电流。在这个模型中，流体螺旋度在大尺度磁场产生中起很小的作用。相反，发电机过程是由一个新的数量，来自速度关联函数的二阶导数的不对称性，密切相关的“扭曲和折叠”发电机模型。正如预期的那样，湍流阻尼项几乎不变。具有空间恒定流体螺旋度和消失电阻率的数值模拟预计不会产生与湍流能量密度均分的大尺度场。在这种情况下驱动一个快速发电机的前景是不确定的，但如果可能的话，那么这个场在很大程度上必须是无力的。另一方面，有一个有效的模拟$α-Ω$发电机。湍流由剪切流中的某些各向异性局部不稳定性驱动的系统，如真实恒星和吸积盘，以及一些计算机模拟，可能成功地驱动强大尺度磁场的产生，前提是$\partial_rΩ< \partial_θv_zω_θ>>0$。我们表明，这一标准通常是满足的。这样的发电机将包括一个持久的、空间相干的垂直磁螺旋度流，其符号与$-\partial_rΩ$相同，即吸积盘为正，太阳为负。我们评论的作用，随机磁螺旋电流在存储湍流能量在无序磁场，这将产生均分，无序的领域在湍流介质中，也是一个下降的长波长尾巴的功率谱。因此，对银河系“种子”场的计算在很大程度上是不相关的。
2000-12-18 astro-ph physics.plasm-ph
