Galactic Dynamos
本文综述星系发电机理论，指出高磁雷诺数下饱和磁场能量密度下降的未解难题，强调小尺度发电机与星系周介质的关键作用，并展望未来研究聚焦宇宙学演化与CGM交互。
2023-08-30 astro-ph.GA
A new constraint on mean-field galactic dynamo theory
呼吁从平均场论的分析结果，我们表明，使用一个通用的星系模型，银河发电机行动可以抑制小尺度的磁波动。这是由Rädler效应或$Ω\times J$效应的磁性类似物引起的，其中旋转引起的对平均场湍流输运的修正导致我们解释为在小尺度磁场存在下标准$α$效应的有效降低。
2017-04-10 astro-ph.GA
Global galactic dynamo driven by cosmic-rays and exploding magnetized stars
我们报告的第一个全球银河系规模的CR-MHD模拟宇宙射线驱动的发电机的第一个结果。研究了与宇宙射线气体动力学耦合的磁化星际介质的动力学。我们假设，爆炸的恒星沉积小规模，随机取向，偶极磁场到差分旋转ISM，连同一部分的宇宙射线，在超新星冲击加速。我们进行数值模拟的援助下，一个新的并行MHD程序PIERNIK。我们发现，爆炸的磁化恒星对银河系盘的初始磁化为宇宙线驱动发电机形成了有利的条件。我们证明，偶极磁场提供小SN残留规模，可以被放大指数，由CR驱动的发电机，到目前的均分值，并同时转化为大的银河系规模。在演化星系中产生的磁场结构在正面视图中呈螺旋形，在侧面视图中显示出所谓的X形结构。
2009-11-05 astro-ph.GA
The Galactic Dynamo and Superbubbles
在以前关于我们银河系磁场起源的银河发电机理论中，磁通冻结的问题被忽略了。因此，质量流方程一般也被省略了，特别是在星系引力场作用于质量流的晕中。在本文中，它已被证明，这种忽视可能会产生严重的后果，从那些银河发电机模拟，包括晕。这些发电机理论的修改建议，涉及驱逐的磁场线的非常小的位，而不是在以前的理论封装的完整的磁力线批发驱逐。这种驱逐是由超级气泡产生的尖峰不稳定性完成的，当它们从星系盘和它们的外壳碎片中破裂时。这会导致仍然保留在椎间盘中的力线出现{ \it切割}。随后，正常的圆盘湍流旋转{ \it切割}线，从而耗散它们的平均通量，将它们从发电机理论中移除。这个新的过程所需的时间长度相当，但比以前的盘式发电机的增长时间稍长，但避免了以前的困难与磁通冻结和磁通驱逐。
2015-12-10 astro-ph.GA
Cosmic ray diffusion in magnetic fields amplified by nonlinear turbulent dynamo
本研究探索无强平均磁场时非线性湍流发电机放大磁涨落中的宇宙线扩散，通过测试粒子模拟识别三种扩散机制，发现扩散空间不均匀性及不同能量CR的扩散行为差异，强调磁场不均匀性的基础作用。
2024-09-12 astro-ph.GA astro-ph.HE
Direct numerical simulations of the galactic dynamo in the kinematic growing phase
我们提出了一个星系发电机模型的运动学模拟的基础上大尺度的差异旋转和小尺度的螺旋形波动，由于超新星爆炸。我们报告的第一次直接数值模拟的完整的银河发电机使用非参数化的全球性的方法。我们认为，螺旋度注入的规模是足够大的直接解决，而不是参数化。虽然实际的超级气泡的特性只能接近，我们表明，数值模拟产生的磁结构，这是接近的观察和以前的参数化平均场模型。特别是，四极对称性和螺旋属性的字段被再现。此外，我们的模拟表明，垂直流入的存在起着至关重要的作用，以增加磁增长率。这一观测结果可能表明下行流（可能与星系喷泉有关）在维持星系磁场方面的重要作用。
2009-01-04 astro-ph.GA
Supernova-driven interstellar turbulence and the galactic dynamo
星际介质的分形形状和多组分性质，以及其广泛的动力学尺度，给理论和数值天体物理学带来了巨大的挑战。在这里，我们将审查最近的进展，直接模拟星际磁流体湍流，重点是超新星爆炸的能量注入的作用。发电机理论的影响将在平均场方法的背景下讨论。与测试场方法得到的结果面临的分析预测和估计从准线性理论。模拟结果加强了对湍流银河发电机的经典理解，更重要的是，产生了新的定量见解。导出的比例关系，使自信的全球平均场建模。
2011-01-20 astro-ph.GA
Statistical tests of galactic dynamo theory
平均场星系发电机理论是解释旋涡星系中规则磁场普遍存在的主要理论，但它与观测结果的系统比较仍然是不完整和不完整的。在这里，我们比较预测的平均场发电机模型的观测数据的磁俯仰角和强度的平均磁场。我们证明了一个标准的$α^2Ω$发电机模型产生的俯仰角的规则磁场附近的星系是合理的与现有的数据相一致。发电机估计的磁场强度一般是在几个观测值的一个因素。理论俯仰角和观测俯仰角之间的合理一致性通常要求湍流相关时间$τ$在10 - 20百万年的范围内，与标准估计值一致。此外，良好的协议还要求电离气体尺度高度的均方根湍流速度的比值随半径的增加。因此，我们的研究结果拓宽了可能性，以约束星际介质（ISM）参数的观测磁场。这项工作是迈向星系发电机理论的系统统计检验的一步。随着使用当前和未来的仪器获得更大的数据集，这种研究变得越来越可行。
2016-09-19 astro-ph.GA
Non-linear Galactic Dynamos and the Magnetic Rädler Effect
我们表明，平均场发电机理论的Rädler效应的磁模拟导致了一个非线性的逆反应，淬火一个大规模的银河发电机，并可能导致饱和的大规模磁场在近均分湍流动能密度。在包含小尺度磁波动的旋转流体中，平均电动势中的各向异性项通过科里奥利效应引起，这些项导致主要是$αΩ$型星系发电机的增长率降低（Chamandy & Singh 2017）。通过包括由大尺度磁场的湍流缠结产生的小尺度磁波动，人们获得负反馈效应，该负反馈效应使发电机失超并导致大尺度场的饱和。对于真实的银河系参数值，这种饱和机制与动态$α$ -猝灭机制具有竞争性。此外，在动力学$α$ -猝灭模型的背景下，获得了一个单独的非线性项，其具有与Vishniac & Cho（2001）的螺旋度通量项相同的形式，但其取决于小尺度磁波动的强度。我们简要地讨论了星系的磁Rädler效应的观测意义。
2018-08-24 astro-ph.GA
Exact spirally symmetric galactic dynamos
本文扩展的结果，早期的文件尺度不变的星系螺旋磁模式随时间变化，尺度不变，螺旋。给出的例子都是精确的，因为它们可以用超几何函数来描述。我们将讨论限制在无限导电介质中，以避免早期的近似，这种近似将解限制在与平面成大约20度的圆锥上。磁盘螺旋，“X型”极向场，以及最近发现的旋转测量屏幕在边缘上的星系晕都恢复在这样的解决方案。
2018-02-21 astro-ph.GA
Non-linear magnetic buoyancy instability and galactic dynamos
本文通过一维和三维非理想MHD模拟研究星系盘中磁浮力不稳定性与α²Ω发电机的相互作用，揭示较差转动和宇宙线可驱动磁场振荡及四极-偶极宇称切换，并解释侧向星系晕中的交替磁场结构。
2025-04-10 astro-ph.GA
Non-linear galactic dynamos: A toolbox
我们比较各种模型和近似的非线性平均场发电机在盘星系，以评估其适用性和准确性，从而提出了一套简单的解决方案，适合在各种情况下模拟大规模的银河系磁场。发电机饱和机制被认为是磁螺旋度平衡涉及螺旋度通量（动态$α$淬火）和代数$α$淬火。非线性的解决方案，然后与边缘运动学和渐近解进行比较。我们还讨论了无$z$近似的精度。虽然这些工具在近似程度和复杂性上有很大的不同，但它们都导致了平均磁场的非常相似的解。特别是，我们表明，代数$α$淬火的非线性可以得到一个更物理的动力学$α$淬火模型在近方位磁场的限制。这表明，例如，基于简单的代数非线性的星系盘发电机的早期结果可能是可靠的，而基于简单的估计，甚至线性模型往往是一个很好的起点。我们建议改进的无$z$和代数$α$淬火模型，并将银河流出到一个简单的分析发电机模型，以表明流出可以产生领先的磁盘表面附近的磁螺旋。简单的发电机模型开发应用于估计的磁桨距角和臂间的对比度在饱和磁场强度的现实参数值。
2014-06-24 astro-ph.GA
Cosmic-ray driven dynamo in galaxies
介绍了由Parker（1992）提出的宇宙线驱动发电机的全球银河尺度数值模型的最新进展。本文对由气体、磁场和CR分量组成的星际介质动力学进行了一系列直接CR+MHD数值模拟。我们考虑到CR加速随机分布的超新星（SN）遗迹，并假设SNe存款小规模，随机取向，偶极磁场到ISM。大尺度磁场的放大时间尺度产生的CR驱动发电机是可比的银河系旋转周期。该过程有效地将SN残余物的小尺度磁场转换成银河系尺度的磁场。由此产生的磁场结构类似于在边缘星系中观察到的X形磁场。
2011-02-07 astro-ph.GA
3D global simulations of a cosmic-ray-driven dynamo in dwarf galaxies
根据当前的等级星系形成范式，恒星形成的矮星系可以被看作是更大质量星系的高红移构建块的本地代理。它们是低质量的物体，因此它们的旋转速度非常低。几个星系被观测到有相当强的磁场。这些强有序磁场的例子似乎与恒星形成率很高有关，但不是非常高。我们研究这些磁场是否可以由宇宙射线驱动发电机产生。矮星系的环境不利于大规模发电机的作用，因为要产生规则的磁场分量，需要非常缓慢的旋转。我们建立了一个矮星系的3D全球模型，该模型由两个引力分量组成：恒星和暗物质晕，由先前提出的纯现象学轮廓描述。我们解决了一个系统的磁流体动力学（MHD）方程，其中包括一个额外的宇宙射线组件所描述的流体近似。我们发现宇宙射线驱动的发电机可以以指数增长率放大磁场。$e$折叠时间与初始旋转速度相关。我们的模型的方位角通量的最终平均值是几个$μ$ G的顺序和系统达到其均分水平。结果表明，宇宙线驱动发电机是一个可以解释矮星系磁场的过程。
2014-01-21 astro-ph.GA
On the Combined Role of Cosmic Rays and Supernova-Driven Turbulence for Galactic Dynamos
在附近星系中观测到的大尺度相干磁场被认为是由平均场发电机产生的。这是由湍流电动势（EMF，$\overline{\mathcal{E}} $）控制的，该电动势由超新星（SN）爆炸驱动的螺旋湍流在差速旋转的星际介质（ISM）中产生。在本文中，我们的目的是调查的可能性发电机行动凭借浮力由于宇宙射线（CR）的组成部分注入通过SN爆炸。我们通过分析ISM局部剪切盒的磁流体动力学模拟来做到这一点，其中湍流是通过随机SN爆炸驱动的，并且爆炸的能量分布在CR和/或热能分量中。我们使用磁场排列扩散公式来计算CR的传播。我们将CR组件模型中的磁场演变与我们之前未涉及CR的模型进行了比较。我们证明，CR组件的列入略有提高发电机的增长。我们进一步使用测试场方法计算了潜在的发电机系数，并认为大尺度平均磁场的整个演化可以用$α-Ω$发电机模型再现。我们还表明，包含CR分量导致之间的不平衡的湍流抽运磁场组件和附加的发电机作用的Rädler效应。
2020-10-07 astro-ph.GA
Galactic Spiral Patterns and Dynamo Action II: Asymptotic Solutions
Chamandy et al.（2013，以下简称Paper I）通过数值模拟开始了对受星系螺旋图案影响的平均场星系发电机的探索，在这里继续进行渐近解。所用的平均场发电机模型推广了标准理论，包括平均电动势对平均磁场和湍流参数变化的延迟响应（时间非局域性或τ效应）。所考虑的螺旋模式对发电机的影响是螺旋形区域（可能与气体螺旋臂重叠或位于臂间区域）中α效应的增强。平均磁场的轴对称和受控非轴对称模式进行了半解析研究，以澄清和加强数值结果。良好的定性协议之间的渐近解和数值解的文件I的全球性，刚性旋转的材料螺旋（密度波）。在除共旋半径外的所有银河系中心距离上，我们发现磁臂在方位角上偏离α臂，因此磁场强度的脊比α臂缠绕得更紧。此外，有限的发电机弛豫时间τ（与湍流相关时间有关）的影响是使磁臂在与银河系旋转相反的方向上相移，即使在共同旋转半径。这种机制可以用来解释在某些旋涡星系中观测到的磁臂和物质臂之间的相移。
2013-07-11 astro-ph.GA
Turbulent Magnetic Dynamos with Halo Lags, Winds, and Jets
本文基于经典方程提出了尺度不变/自相似星系磁发电机模型，并将其与最近观测到的边缘旋涡星系磁场进行了定性比较。我们根据轴对称发电机磁场的分离源、平流通量和亚尺度湍流对轴对称发电机磁场进行分类。在合理的物理条件下，我们忽略扩散项。存在由全局守恒量确定的时间依赖性。我们发现，磁标度的高度增加半径和风速。基于次尺度涡度增加的发电机作用，我们认为活动星系核外流是大尺度星系发电机的一个重要组成部分。这使我们{ \it predict}相干星系磁场的形态（即扩展的极化通量）和活动星系核的存在之间的相关性。
2021-07-22 astro-ph.GA
Asymptotic behaviour of galactic small-scale dynamos at modest magnetic Prandtl number
Nordita, KTH Royal Institute of Technology and Stockholm University（诺迪塔，皇家理工学院和斯德哥尔摩大学）；HPCLab, Department of Computer Science, Aalto University（阿尔托大学计算机科学与工程高性能计算实验室）；School of Mathematics, Statistics and Physics, Newcastle University（纽卡斯尔大学数学、统计与物理学院）；Department of Astrophysics, American Museum of Natural History（美国自然历史博物馆天体物理学系）
研究发现银河小尺度发电机在中等磁雷诺数下湍流场强度趋于渐近极限，为全球银河模型提供了关键磁场特征。
2026-02-14 astro-ph.GA cs.DC
Cosmic ray driven dynamo in barred and ringed galaxies
本文研究了在势的非轴对称分量（即棒和/或椭圆扰动）存在下棒星系和环星系的磁场和星际介质（ISM）的全局演化。磁流体动力发电机是由宇宙射线（CR）驱动的，这些宇宙射线由超新星（SN）遗迹持续提供给磁盘。此外，弱，偶极和随机取向的磁场注入星系盘在SN爆炸。为了将我们的结果与观测到的星系特性直接进行比较，我们构建了高频偏振射电辐射的真实地图。主要结果是，在棒星系和环状星系中，CR驱动发电机可以在几个Gyr内将弱磁场放大到几个$μ$ G。更重要的是，模拟的磁场配置类似于在棒星系和环状星系中观察到的偏振强度图。
2011-01-02 astro-ph.GA
Galactic spiral patterns and dynamo action I: A new twist on magnetic arms
我们通过允许平均电动势（emf）的时间非局部性来概括平均场星系发电机的理论。由于平均电动势对平均磁场变化的响应时间有限，这在随机流中出现，并导致平均场的电报方程。由此产生的发电机模型还包括由磁螺旋度平衡引起的非线性发电机效应。在这个框架内，相干的大尺度磁螺旋臂叠加在主导轴对称磁结构被认为是。一个非轴对称强迫的平均场发电机的螺旋图案（无论是静态或瞬态）调用，目的是解释的现象的磁臂。对于一个固定的发电机强制由一个刚性旋转的材料螺旋，我们发现共转非轴对称磁模式奴役的轴对称模式和强烈的共转半径附近的峰值。对于由银河系差速旋转缠绕的瞬时物质臂的强迫，磁螺旋能够调整缠绕，以便它在任何时候都类似于物质螺旋。有深刻的影响与时间的非局部性，即有限的“发电机弛豫时间”。对于刚性旋转螺旋的情况，有限的弛豫时间导致每个磁臂相对于旋转大部分滞后于对应的材料臂。对于一个短暂的物质螺旋，有限的发电机弛豫时间导致磁臂和物质臂之间的大的负（在旋转的意义上）相移，类似于NGC 6946和其他星系中观察到的。我们证实，足够强的随机种子场可以导致全球逆转的规则场沿半径的长期生存取决于特定的功能，一个给定的星系。
2012-10-30 astro-ph.GA
Superbubbles, Galactic Dynamos and the Spike Instability
我们提请注意一个问题时，它被应用到银河系磁场的假设下，完美的磁通冻结的起源与阿尔法-欧米茄发电机。标准理论包括排出不需要的通量，并且由于通量冻结，锚定在该通量上的质量也必须被排出。强大的银河系引力场使得这在能量上是不可能的。它表明，如果只有短片段的不需要的场线被驱逐，那么质量可以沿着这些场线，而不需要太多的能量。这种只有很短的力线的驱逐可以通过与巨大的天体物理超级气泡相关的尖峰不稳定性来完成。这种不稳定性的物理进行了讨论，其结果使估计作出的数量尖峰在星系中。看起来，在十亿年的发电机时间里，可能有足够的尖峰将所有不需要的线切割成几千秒差距那么短的碎片。然后，这些切割的片段可以通过阿尔法-欧米茄扩散在发电机时间内随机旋转，并且有足够的旋转来去除不需要的通量，而不驱逐场本身。尖峰过程似乎足够强大，可以让阿尔法-欧米茄发电机在没有边界条件问题的情况下产生银河场。
2015-02-11 astro-ph.GA physics.plasm-ph
Cosmic-ray driven dynamo in the interstellar medium of irregular galaxies
不规则星系通常比螺旋星系、S0星系和椭圆星系更小，质量也更小。射电观测表明，磁场存在于不规则星系中，其值与螺旋星系中的磁场相似。然而，不规则星系的星际介质中的条件不利于磁场的放大，因为旋转慢，剪切率低。本文研究了不规则星系的星际介质中宇宙线驱动的发电机。在慢旋转和弱剪切条件下研究了其效率。在我们的模型中也考虑了恒星的形成，并通过爆炸和活动调制的频率来参数化。数值模型包括一个由宇宙射线驱动的磁流体动力发电机，宇宙射线通过随机爆炸的超新星注入星际介质。在模型中，我们还包括必要的元素，如垂直重力盘，微分旋转近似的剪切盒，和电阻率导致磁重联。我们发现，即使是缓慢的银河系旋转与低剪切率放大磁场，和快速旋转与低值的剪切提高发电机的效率。我们的模拟已经表明，大量的磁能离开模拟箱成为星系际磁场的有效来源。
2010-09-27 astro-ph.GA
On the origin of magnetic driven winds and the structure of the galactic dynamo in isolated galaxies
我们调查建立的银河发电机和随后的起源磁驱动流出。我们使用一个孤立的盘星系与现实的环银河介质（CGM）的设置。我们发现很好的协议的银河发电机与理论和观测预测的径向和环向分量的磁场作为半径和光盘尺度高度的函数。我们发现了几个场反转，表明偶极结构在早期和四极结构在晚期。结合磁桨距角和发电机控制参数$R_α$、$R_ω$和$D$，我们提出了$α^2$ - $Ω$发电机的有力证据。在中心形成的棒导致通过绝热压缩进一步放大磁场，随后驱动流出。由于帕克不稳定性的磁场线上升到磁盘的边缘，突破和自由扩展的CGM驱动的磁压力。最后，我们研究了磁场和恒星形成率之间的相关性。在全球范围内，我们发现，磁场增加的恒星形成率表面密度的函数之间的$0.3$和$0.45$的斜率与理论和观测的预测很好地吻合。在局部，我们发现当恒星形成增加时，磁场会减少。我们发现，这种效果是相关的扩散的磁场从螺旋臂的臂间区域，我们明确包括通过解决感应方程和占非线性项。
2019-07-26 astro-ph.GA
Ab initio Simulations of a Supernova Driven Galactic Dynamo in an Isolated Disk Galaxy
利用孤立银河系质量星系形成模拟和磁流体动力学（MHD）超新星反馈的新处方，我们研究了孤立螺旋星系的磁场演化。我们的主要结果是，一个星系发电机可以播种和驱动超新星爆炸，导致磁场的强度和形态是与观测一致。在我们的模型中，超新星提供热能，和低水平的磁场以及它们的喷出物。热膨胀驱动了湍流，湍流具有双重作用，既能有效地将磁场混入星际介质，又能通过湍流发电机将其放大。MHD超新星反馈的计算处方已在公开可用的ENZO代码中实现，并在本文中进行了充分的描述。这改进了ENZO现有的来自恒星和活动星系的流体动力学反馈模块。我们发现，该领域达到$μG$ -水平超过GYR时间尺度在整个磁盘。磁场还发展出大尺度结构，这似乎与盘的旋臂密度结构有关。我们发现，播种的银河发电机超新星喷出物预测气体金属丰度和磁场强度之间的持久相关性。我们还生成全天空地图的法拉第旋转措施从模拟预测的磁场，并提出了一个直接与观测比较。
2017-06-28 astro-ph.GA
Some consequences of shear on galactic dynamos with helicity fluxes
由超新星（SN）驱动的湍流和差分旋转维持的银河发电机模型揭示了大尺度场的维持需要小尺度磁螺旋度的通量才能维持。在这里，我们概括了一个最低限度的分析版本，这样的银河发电机探索一些迄今未包括的贡献剪切的总湍流能量和湍流相关时间，与螺旋度通量保持风，扩散，或磁浮力。我们构建了一个分析框架，模拟湍流能量和相关时间作为SN速率和剪切的函数。我们比较我们的处方与以前的方法，只包括旋转。该解决方案分别取决于旋转周期和涡流周转时间，而不仅仅是在他们的比率（罗斯比数）。我们认为，这两个时间尺度是允许独立的模型，也是一种情况下，它们是相互依赖的半径时，一个径向依赖SN速率模型被调用。对于一个固定的旋转周期（或固定的半径）的情况下，我们表明，剪切的影响是戏剧性的低Rossby数，减少湍流的相关时间，这反过来又大大降低了发电机的饱和值相比的情况下，剪切被忽略。我们还表明，即使在没有风或扩散通量，磁浮力可能能够维持足够的螺旋度通量，以避免淬火。
2017-04-11 astro-ph.GA
Metric-torsion preheating: cosmic dynamo mechanism?
早期Bassett等人[Phys Rev D 63（2001）023506]研究了几种不同模型中预热和充盈期间大规模磁场的放大。他们认为，在电导率的存在下，共振效应被削弱。由Garcia de Andrade [Phys Lett B 711：143（2012）]最近导出的具有挠率的时空中的发电机方程，证明了在闵可夫斯基时空中具有纯挠率的宇宙中，宇宙磁场由于欧姆效应或非导电效应而增强，这表明度规挠率效应是值得研究的.本文研究了度规-挠率预热微扰，它导致有挠率宇宙中的种子宇宙磁场为$B_{seed}\sim{10^{-37}Gauss}$量级，比由$10^{-15}Gauss$的纯度规预热得到的退耦值弱几个数量级。尽管磁场很弱，但这个种子场可以为银河发电机播种。
2014-12-29 astro-ph.GA
A global galactic dynamo with a corona constrained by relative helicity
我们提出了一个全球性的轴对称湍流发电机在一个星系的电晕处理超新星（SNe）和磁旋转不稳定性（MRI）驱动的湍流参数下一个共同的形式主义。发电机的非线性淬火缓解列入小规模的平流和扩散的磁螺旋通量，这使得规范不变的磁螺旋被转移到磁盘外，从而建立了一个电晕过程中的发电机行动。与时间相关的发电机方程表示在一个可分离的形式，并通过使用发电机方程的稳态解构造的特征向量展开求解。的发电机解决方案的参数演化，使我们能够估计的最终结构的全球磁场和饱和值的湍流参数$α_m$，甚至在解决的动力学方程的磁盘和日冕中的磁场演化，以及$α$淬火。然后，我们同时解决这些方程研究大尺度磁场的饱和，其依赖于小尺度磁螺旋通量和相应的演变的无力场的日冕。在1 Gyr的时间尺度内，发现盘中的四极大尺度磁场达到均分强度。所得到的日冕中的大尺度磁场的强度比圆盘内部的磁场弱得多，并且对发电机的运行只有微弱的影响。
2015-12-09 astro-ph.GA
Numerical dependencies of the galactic dynamo in isolated galaxies with SPH
该研究利用SPMHD开展53组孤立旋涡星系模拟，探究星系发电机的数值依赖性，明确反馈对磁场放大的双重作用，量化了磁能占比、普朗特数与磁雷诺数等关键参数的分布特征。
2022-08-16 astro-ph.GA
Helical randomization of magnetized Galactic and galaxy clusters plasmas: from magnetorotational disc dynamo to the Faraday rotation and synchrotron emission skies
该研究结合数值模拟与观测，揭示磁化银河系和星系团等离子体从确定性混沌到强湍流的转变机制，提出分布式混沌量化随机化过程，且模拟结果与观测吻合良好。
2024-11-27 astro-ph.GA
Steady Galactic Dynamos and Observational Consequences I: Halo Magnetic Fields
我们研究的稳定，轴对称，平均场发电机的螺旋星系晕的全球后果。我们使用的经典理论，但添加的可能性，使用的速度场分量作为参数，除了螺旋度和扩散率。分析是基于最简单的版本的理论，并使用尺度不变的解决方案。速度场（受限制）是一个规模不变的领域在一个“模式”的框架，在一个完整的动力学理论的地方。参考的“模式框架”可以是系统框架，也可以是某种刚性旋转的螺旋模式框架。磁场的一种类型的解决方案产生离轴、绕线的磁场线。这些预测符号变化的法拉第屏幕旋转措施在每个象限的晕的边缘上的星系。在CHANGE-ES巡天中观测到了这种自转测量振荡。
2017-06-19 astro-ph.GA
Nonlinear Galactic Dynamos and the Magnetic Pitch Angle
螺旋星系的大尺度磁场$\overline{\bf{\it{B}}}$的俯仰角$p$先前已经从观测中推断出系统性地大于标准平均场发电机理论预测的幅度。如果发电机增长已经饱和，这种差异会更加明显，这是合理的假设，因为这种场通常被推断为接近星际湍流的能量均分。这个“俯仰角问题”的探讨，使用本地数值平均场发电机的解决方案，以及渐近解析解。它首先表明，在饱和或运动制度的解决方案取决于只有五个发电机参数，其中两个是严格约束的星系旋转曲线的观测。剩余的3维（无量纲）参数空间可以使用理论论证在一定程度上被约束。$|p|$的预测值可以与$\sim40^\circ$一样大，这与从观测推断的最大值相似，但仅适用于参数空间的小且非标准区域。我们认为，基于独立的证据，这种非标准的参数值是合理的。然而，这些值位于允许的参数空间的边界附近，这表明可能需要合并其他物理效应。因此，我们提出了可能的方向，为扩展所考虑的基本模型。
2015-07-17 astro-ph.GA
Synthesizing Observations and Theory to Understand Galactic Magnetic Fields: Progress and Challenges
通过观测来约束磁场起源的发电机理论是必不可少的，但具有挑战性，部分原因是观测者测量的基本量和建模者预测的基本量是不同的。我们澄清这些差异，并勾勒出弥合分歧的方法。基于档案和以前未发表的数据，我们然后编译的星系磁场附近的旋涡星系的各种重要属性。我们一贯计算强度的总，有序的，和定期的领域，螺距角的有序和定期的领域，我们总结了目前的知识方位角模式，场宇称，和非轴对称螺旋功能称为磁臂的属性。我们回顾发电机理论的相关方面，重点是平均场模型和它们对星系盘和晕中大尺度磁场的预测。此外，我们测量HI气体的速度色散在臂和臂间区域在三个星系，M 51，M 74，和NGC 6496，因为螺旋调制的均方根湍流速度已被提出作为一个驱动程序的非轴对称在大型发电机。我们没有发现这种调制的证据，并对其强度设置了上限，这有助于缩小解释磁臂的机制列表。发电机模型解释观测方面的成功和剩余的挑战进行了简要总结，并提出了可能的策略。有了像平方公里阵列（SKA）这样的新仪器，来自数千个星系的磁性和非磁性数据集将变得可用，可以与理论进行比较。
2019-12-21 astro-ph.GA astro-ph.HE
Magnetic field spreading from stellar and galactic dynamos into the exterior
Nordita, KTH Royal Institute of Technology and Stockholm University（诺迪塔，皇家理工学院和斯德哥尔摩大学）；The Oskar Klein Centre, Department of Astronomy, Stockholm University（奥斯卡·克莱因中心，天文学系，斯德哥尔摩大学）；McWilliams Center for Cosmology & Department of Physics, Carnegie Mellon University（麦克威廉斯宇宙学中心与物理系，卡内基梅隆大学）；School of Natural Sciences and Medicine, Ilia State University（自然科学与医学院，伊利亚州立大学）；Oskar Klein Centre for Cosmoparticle Physics, Department of Physics, Stockholm University（宇宙粒子物理学奥斯卡·克莱因中心，物理系，斯德哥尔摩大学）；Dipartimento di Fisica e Astronomia, Universita di Bologna（物理与天文系，博洛尼亚大学）；INAF Istituto di Radioastronomia（意大利国家天体物理研究所射电天文台）；Université Paris Cité, CNRS, Astroparticule et Cosmologie（巴黎西岱大学，法国国家科学研究中心，亚原子物理与宇宙学）；Laboratory of Astrophysics, École Polytechnique Fédérale de Lausanne（天体物理学实验室，洛桑联邦理工学院）
研究指出，在无喷流情况下，恒星和银河自发电磁场向外扩散时，传统模型不适用，磁场衰减特性改变，四极子磁场可能产生更慢衰减的环形电流，且磁场被限制在磁层内，远场指数衰减。
2026-03-19 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Dynamo activities driven by magneto-rotational instability and Parker instability in galactic gaseous disk
我们进行了全球三维磁流体动力学模拟发电机活动的银河系气体盘不假设赤道对称。数值结果表明，方位磁场的增长不对称的赤道平面。随着磁旋转不稳定性（MRI）的增长，磁场的平均强度被放大，直到磁压力变得大到气体压力的10%。当盘表面附近的局部等离子体$β$（$ = p_{\rm gas}/p_{\rm mag}$）小于5时，在盘的一个旋转周期内，磁通量通过帕克不稳定性从盘逃逸。相干磁场的浮力逃逸通过产生具有相反极性的圆盘磁场以满足磁通量守恒来驱动发电机活动。来自盘的方位磁通量的浮动和随后通过MRI对盘磁场的放大驱动方位磁场在10个旋转周期的时间尺度内的准周期性反转。由于旋转速度随半径减小，方位磁场反转之间的间隔随半径增大。从数值结果计算的旋转措施显示对称性对应的偶极场。
2013-01-08 astro-ph.GA
Exact axially symmetric galactic dynamos
我们给出了一个选择的确切发电机轴对称的星系尺度。这些包括一些稳定的例子，其中至少有一个是完全解析的简单功能，并已在其他地方讨论。大多数解都是用特殊函数来表示的，例如相关的拉格朗日函数或超几何函数。它们可以被认为是精确的，在这个意义上，它们是已知的，原则上达到任何期望的精度。这里开发的新的方面是目前的规模不变的解决方案，零电阻率是自相似的时间。时间依赖性是幂律或指数因子，但由于解的几何形状在时间上是自相似的，我们不需要固定时间来研究它。我们的研究结果表明（不需要调用任何其他机制）X形磁场和（轴对称）磁旋臂（这两者都是很好的观察和记录）和预测扭转旋转措施的星系晕（现在观察到的变化-ES样本），以及事实上，平面磁螺旋被提升到星系晕。
2018-01-26 astro-ph.GA
Bridging the Kinetic-Fluid Gap: Ion-Driven Magnetogenesis to Prime Cosmic Dynamos
Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所）
本研究通过离子动能机制揭示了宇宙磁场生成的关键过程，证明离子主导的丝状不稳定性可将磁能放大至离子尺度，填补微观与宏观动力学之间的鸿沟。
2026-02-11 astro-ph.GA physics.plasm-ph
From primordial seed magnetic fields to the galactic dynamo
回顾了宇宙中相干磁场的起源和维持，并强调了理论理解中可能出现的挑战。我们从磁场起源于早期宇宙的某个层次这一有趣的可能性开始。这可能发生在暴胀、电弱或夸克-强子相变期间。这些机制可以产生可能很强的场，但通常具有比银河系尺度小得多的相干尺度。它们随后的湍流衰减降低了它们的强度，但增加了它们的相干性。然后，我们转向天体物理电池，它可以产生种子磁场。这里相干尺度可以很大，但场强通常很小。这些种子场需要进一步放大，并通过发电机来维持，以解释星系中观测到的磁场。小规模和大规模的湍流发电机背后的基本思想进行了概述。小尺度发电机可能有助于理解年轻星系的第一次磁化，而大尺度发电机对于产生比搅拌尺度更大的场很重要，就像在附近的盘星系中观察到的那样。目前的理论挑战，湍流发电机遇到的可能的解决方案进行了讨论。
2019-04-09 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Simulations of galactic dynamos
我们回顾我们目前的理解银河发电机理论，特别注意数值模拟的平均场方程和原始的三维方程相关的描述磁场演化的湍流。我们强调在解释星系中的非轴对称磁场的理论困难，并讨论了这样的结果在旋转措施分析的观测基础。接下来，我们讨论了非线性理论，磁螺旋度守恒和磁螺旋度通量的作用。这导致了银河系磁场可能是双螺旋的可能性，具有相反的螺旋度符号和大小长度尺度。我们讨论了它们的观测特征，最后讨论了解释原始磁场起源的可能性。
2014-02-02 astro-ph.CO astro-ph.GA
Turbulent transport coefficients in galactic dynamo simulations using singular value decomposition
盘星系中的相干磁场被认为是由运行在其星际介质中的大尺度（或平均场）发电机产生的。平均磁场增长的一个关键驱动因素是湍流电动势（EMF），它代表了相关的小尺度（或波动）速度和磁场对平均场的影响。电动势通常表示为平均磁场及其导数的线性展开，其中发电机张量作为展开系数。在这里，我们采用奇异值分解（SVD）的方法来直接测量这些湍流输运系数的湍流星际介质，实现了大规模发电机的模拟。具体地说，奇异值分解是用来最小二乘拟合的时间序列数据的EMF与平均场及其衍生物，以确定这些系数。我们证明了从SVD系数重建的EMF的空间分布与直接从模拟中获得的空间分布相匹配。此外，作为一个直接的测试，我们使用的系数来模拟一个1-D平均场发电机模型，并发现发电机模型和直接模拟之间的平均磁场的演变的整体相似性。我们还比较了结果与使用简单回归和以前使用测试场（TF）方法获得的结果，找到合理的定性协议。总的来说，SVD方法提供了一个有效的后处理工具，以确定湍流输运系数的模拟。
2019-09-18 astro-ph.GA
Toward a hybrid dynamo model for the Milky Way
基于法拉第旋转测量和偏振同步辐射的快速增加的全天空数据，银河系的磁场现在以前所未有的细节和复杂程度建模。我们的目标是补充这种启发式的方法与物理动机，定量银河发电机模型-模型，而且允许作为一个整体的系统的演变，而不仅仅是解决感应方程为一个固定的静态光盘。平均场磁流体动力学的框架和扩展到一个混合进化的领域的基础上，我们进行三维全球模拟的银河系盘。体现平均场发电机的闭合系数根据超新星驱动星际湍流的解析箱模拟进行校准。新兴的发电机解决方案包括一个混合物的占主导地位的轴对称S 0模式，偶宇称，和一个次主导的A0模式，奇宇称。值得注意的是，这种模式的叠加在银河系圆盘的一侧产生了一个强大的局部垂直场。此外，我们发现显着的径向螺距角，这与半径衰减-解释张开的光盘。根据以前的工作，磁不稳定性似乎仅限于搅拌较少的外银河系盘。它们的主要作用是在大半径处产生强磁场，使得磁场的径向尺度长度从4 kpc（对于单独的平均场发电机的情况）增加到混合模型中的约10 kpc。还有一些方面（例如，螺旋臂、X形晕场、波动场），这些都没有被当前的模型捕获，需要进一步发展，以实现完全动态的演变。尽管如此，所提出的工作表明，银河发电机的混合建模是可行的，可以作为未来工作的基础。
2013-10-23 astro-ph.GA
A small-scale dynamo in feedback-dominated galaxies as the origin of cosmic magnetic fields - I. The kinematic phase
宇宙中磁场的起源和演化仍然是一个悬而未决的问题。他们在星系中的观测结果表明，在高红移和现在，已经存在很强的磁场。然而，无论是原始磁场还是电池过程都不能解释如此高的磁场强度，这意味着在高红移星系中存在一个快速增长的发电机过程，并随后维持衰变。我们调查的反馈机制中发挥的特殊作用，在创建强大的流体湍流，允许一个磁发电机出现。执行孤立的冷却气体晕的磁流体动力学模拟，我们比较磁场演化的各种初始场拓扑结构和各种恒星反馈机制。我们发现，反馈确实可以驱动强大的气体湍流和发电机行动。我们看到典型的性质的柯尔莫哥洛夫湍流与$k^{-5/3}$动能谱，以及一个小规模的发电机，与$k^{3/2}$磁能谱预测的Kazantsev发电机理论。我们还调查模拟与最后的静止阶段。随着湍流的减少，银河喷泉会变成一个薄的、旋转支撑的圆盘。磁场发展出一个大尺度的、有序的结构，具有均匀对称性，这与附近螺旋的磁场观测结果非常一致。我们的研究结果表明，弱的初始种子场首先放大了一个小规模的发电机在暴力，反馈为主的早期阶段的星系形成的历史，其次是一个更安静的演变，在那里的领域已经慢慢衰减或维持通过大规模发电机的行动。
2017-04-19 astro-ph.GA
Magnetic Spiral Arms and Galactic Outflows
在一些旋涡星系的气体臂之间已经观察到了星系磁臂，它们的起源仍然不清楚。我们认为，磁旋臂可以自然地产生在臂间区域，因为银河喷泉流或风很可能是弱于臂。银河系外流导致两个抵消效应：小尺度磁螺旋度的消除，这有助于避免发电机的灾难性熄灭，以及大尺度磁场的平流，这抑制了发电机的行动。对于现实的银河系参数，净后果的外流更强的气体武器是更高的饱和大规模的场强在臂间区域相比，在武器。通过将相当现实的螺旋结构和进化模型纳入我们的发电机模型，可以产生磁臂和气体臂的交错图案。
2014-09-17 astro-ph.GA
Observational Signatures of Galactic Turbulent Dynamos
我们分析的观测签名的星系磁场的自洽产生的磁流体动力学模拟的星际介质通过湍流驱动的超新星（SN）爆炸和差分旋转。特别是，我们研究的法拉第旋转措施（RM），同步辐射，斯托克斯参数的时间演化的典型结构中形成的观察。为此，我们定义了两个不同的模型，热和宇宙射线（CR）的电子分布。我们的研究结果表明，RM的地图具有剪切和呈现各向异性的差分旋转的结构，它们取决于热电子模型的选择，以及SN率。同步辐射图在性质上类似于沿视线的平均磁场图，结构仅受CR模型的轻微影响。斯托克斯参数和相关的量，如线性偏振的程度，是高度依赖于频率和分辨率的观察。
2022-12-05 astro-ph.GA
Global simulations of the magnetic field evolution under the influence of the cosmic-ray-driven dynamo
我们提出了三维全球数值模拟的宇宙线（CR）驱动的发电机在棒星系。本文研究了在非轴对称势分量存在下棒星系星际介质的演化，酒吧磁流体动力发电机是由CRs驱动的，CRs由超新星（SN）遗迹持续提供给磁盘。模拟开始时没有磁场，但十分之一的SN爆炸是小规模随机定向偶极磁场的来源。在所有的模型中，我们假设10^51尔格SN动能输出的10%转化为CR能量。为了将我们的结果直接与观测到的星系特性进行比较，我们构建了偏振射电辐射的真实地图。主要结果是，在棒星系中，CR驱动的发电机可以在几个Gyr内将弱磁场放大到几μG。得到的e-折叠时间等于300 Myr，磁场在t ~ 4.0 Gyr时达到均分。最初，完全随机的磁场演变成大尺度结构。可以观察到相对于银道面的均匀（四极型）磁场配置。此外，模拟的磁场配置类似于在棒星系中观察到的偏振强度的地图。极化矢量沿杆和旋臂之间分布。此外，在整个模拟时间内观察到磁臂相对于气体密度分布中的螺旋图案的漂移。
2011-06-01 astro-ph.GA
Turbulence-induced magnetic fields and the structure of Cosmic Ray modified shocks
我们提出了一个模型的扩散冲击加速（DSA）中的冲击前兆随机磁场产生通过纯流体机制的所谓的小规模发电机。这与先前的DSA模型形成对比，DSA模型考虑了通过宇宙射线流不稳定性放大的磁场;即，或者通过磁场中的单个粒子共振散射，或者通过与大规模宇宙射线流相关联的宏观电流。相反，在我们的图片中，发电机工作所需的螺线管速度扰动是通过宇宙线前兆的压力梯度和流入流体中的密度扰动的相互作用产生的。我们的估计表明，这种机制提供了快速增长的磁场，是非常普遍的。我们认为，对于超新星冲击，该机制能够产生上游磁场，其强度足以将宇宙射线加速到10^16 eV左右。不需要任何其他机制的动作。
2009-10-31 astro-ph.GA astro-ph.HE
Galactic winds and the origin of large-scale magnetic fields
对矮星系的观测表明存在大尺度磁场。然而，这些星系的大小和缓慢的旋转似乎不足以支持一个平均场发电机的行动，以激发这样的领域。在这里，我们提出了一个新的机制来解释大规模的磁场在星系太小，以支持平均场发电机行动。关键的想法是，我们不确定大规模和平均磁场。在我们的方案中，磁结构起源于一个小规模的发电机，它产生小规模的磁场在银盘和银河风，运输到星系晕在那里的大湍流扩散的规模和秩序的字段。其结果是，磁场变得大规模，但其平均值仍然在严格意义上为零。我们验证了这一想法的数值模拟两个不同的简化配置，薄盘模型使用无$z$近似，和轴对称模型使用圆柱$r,z$坐标。这些都允许减少的问题，以两个空间维度。总之，这些模型支持这样一个命题，即总的趋势将在一个完全的3D模型中持续下去。我们证明，一个明显的大规模的模式可以在星系晕的发电机管理参数的广泛选择。我们相信，我们的机制可以解释在矮星系晕中观察到的场的存在。我们强调，所提出的方案的详细建模需要三维模拟，并调整矮星系的具体发电机管理参数。
2016-10-24 astro-ph.GA
Towards robust simulations of the galactic dynamo: a cross-code comparison between Eulerian and Lagrangian schemes
University of Maryland（马里兰大学）；Harvard & Smithsonian（哈佛-史密森尼天体物理中心）；University of North Carolina at Chapel Hill（北卡罗来纳大学教堂山分校）；University of Bologna（博洛尼亚大学）；INAF, Astrophysics and Space Science Observatory Bologna（意大利国家天体物理研究所博洛尼亚天文台）；Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP)（波茨坦阿斯特拉物理学莱布尼茨研究所）；Leiden University（莱顿大学）
本文首次系统比较欧拉与拉格朗日MHD代码（ART、RAMSES、AREPO、SWIFT）模拟星系发电机，发现磁场放大强烈依赖数值格式，并证明降低AREPO网格速度可与其他静态网格代码结果一致。
2026-10-05 astro-ph.GA
A dynamo amplifies the magnetic field of a Milky-Way-like galaxy
螺旋星系的磁场是如此的强，以至于它们不可能是原始的。它们的典型值比早期宇宙预测的任何值都高出10亿倍以上。解释这种巨大的增长并将其纳入星系演化理论是天体物理学长期面临的挑战之一。到目前为止，银河系磁场持续增长的最成功的理论是阿尔法-欧米茄发电机。这个理论预言了星系磁场的特征性偶极或四极形态，这在外部星系中已经被观察到。然而，到目前为止，还没有直接的示范平均场发电机操作的直接，多物理模拟的螺旋星系。我们在这项工作中这样做。我们采用孤立的，恒星形成的螺旋星系，包括一个磁化的气体盘，一个暗物质晕，恒星和恒星反馈的数值模型。自然地，所产生的磁场具有包括强随机分量的复杂形态。使用小尺度上的磁场的平滑，我们能够从湍流分量中分离出平均值，并单独分析它们。我们发现，一个平均场发电机自然发生的结果，星系的动力学演化和放大的磁场的数量级超过半个陀螺仪。尽管这些模型的高度动态的性质，场的平均分量的形态是相同的分析预测。这一结果强调了平均场发电机在星系演化中的重要性。而且，通过演示磁场在复杂的银河系环境中的自然增长，使我们更接近理解磁场的宇宙起源。
2020-06-22 astro-ph.GA
An analytical dynamo solution for large-scale magnetic fields of galaxies
本文给出了饱和状态下轴对称薄圆盘规则磁场的一个有效的全局解析渐近银河发电机解。这个解决方案是由两个著名的本地银河发电机解决方案，参数化的光盘半径相结合。也就是说，通过将发电机方程作为扰动扩散方程处理而获得的临界（零增长）解使用非线性解来归一化，该非线性解利用“非$z$”近似和动态$α$ -猝灭非线性。这个整体的解决方案被发现是相当准确的详细的数值解相比。因此，它是潜在的有用的工具，预测观测签名的磁场的星系。特别是，这样的解决方案可以在宇宙学模拟中绘制到星系上，以构建合成偏振同步加速器和法拉第旋转测量（RM）数据集。此外，我们探讨我们的数值解的属性，以及它们对某些参数值的依赖性。我们说明和评估的程度，数值解的基础上的各种水平的近似，常见的发电机文献，同意彼此。
2016-09-01 astro-ph.GA
Batchelor, Saffman, and Kazantsev spectra in galactic small-scale dynamos
在星系团中的磁场，也可能在星际介质中的磁场被认为是由一个小规模的发电机产生的。理论上，在其运动学阶段，它的特点是由卡赞采夫频谱，峰值在电阻标度。它只是比随机和因果连接的磁场所预期的萨夫曼谱略浅。因果不连通的场具有更陡的巴彻勒谱。在这里，我们表明，所有这三个频谱都存在于小规模的发电机。在运动学阶段，Batchelor谱发生在比湍流的能量承载尺度更大的尺度上，而Kazantsev谱发生在湍流的惯性范围内的更小尺度上--即使对于统一的磁性普朗特数。在饱和状态下，发电机在大尺度上发展出一个萨夫曼谱，暗示着长程相关性的建立。在大的磁性普朗特数，细长的结构被认为是在合成同步辐射图显示奇偶偶E偏振。我们还观察到一个显着的过剩，在E极化奇偶奇B极化在subresistive尺度，并在更大的规模不足。这一发现与观测到的银河微波前景发射的过量不一致，后者被认为与更大的尺度有关。E和B偏振可以是高度非高斯的，并且在发电机的运动状态中是偏斜的。然而，对于尘埃辐射，偏振辐射总是接近高斯，并且E偏振中的过量辐射要弱得多。
2022-11-04 astro-ph.CO astro-ph.GA physics.plasm-ph
Evolving Galactic Dynamos and Fits to the Reversing Rotation Measures in the Halo of NGC 4631
NGC 4631的旋转测量（RM）合成图显示，在kpc尺度上，该星系北晕的短轴随着距离的增加而发生显著的符号反转。为了解释这一新现象，我们在尺度不变性的假设下求解发电机方程，寻找旋转对数螺线解。速度场代表吸积到磁盘上，从磁盘流出，和旋转只在磁盘的解决方案被发现，产生RM与反转的迹象被视为edgeon.Model RM地图创建的各种输入参数使用法拉第屏幕和缩放到相同的振幅的观测地图。然后制作残差图像并进行比较以找到最佳拟合。仅旋转的解，即相对于图案均匀旋转的解，一般来说，并不适合NGC 4631的观测。然而，外流模型确实提供了与磁场的合理拟合。最好的结果，为特定区域，在北部晕建模被发现与吸积。由于在NGC 4631中有大量的风和吸积证据，这种建模技术有可能区分星系中的主导流。
2019-05-29 astro-ph.GA
Turbulent dynamo in a weakly ionized medium
小尺度湍流发电机是宇宙磁化的重要过程。在部分电离的天体物理等离子体中，磁能的发电机增长强烈地依赖于离子和中性粒子之间的耦合状态以及离子-中性粒子碰撞阻尼效应。Xu\& Lazarian（2016）在理论上预测了弱电离介质中湍流发电机的新阻尼阶段。通过对双流体发电机进行三维数值模拟，首次从数值上确定了发电机阻尼阶段的物理条件和磁场强度随时间线性增长的规律。电机放大的磁场具有作为阻尼尺度的特征长度，该特征长度随时间增加，并且在给定足够低的电离分数和弱的初始磁场的情况下，在大约8个最大涡流翻转时间之后可以达到湍流的注入尺度。由于中性粒子和离子之间的弱耦合，中性粒子携带的大部分湍流能量不能转化为磁能，导致发电机末端的磁场相对较弱。这一结果对部分电离星际介质中磁场的增长和银河系宇宙射线的激波加速有重要意义。
2019-01-09 astro-ph.GA physics.plasm-ph
Magnetic fields near the peripheries of galactic discs
磁场被观测到超出了光学探测到的星系盘的外围，而它们的起源和典型大小的数值模型仍然缺乏。以前，对银河发电机的研究一直避免考虑星系盘的边缘，因为对星际介质的局部性质的了解非常有限（尽管逐渐增加）。在这里，我们调查的可能性，磁场可以产生在周边的磁盘，以银河系为例。我们认为一个简单的不断发展的星系发电机模型中的“无z”制定，适用于星系的周边地区，电离气体盘的径向和垂直剖面的各种假设。磁场可能会随着星系的演化而增长，甚至在银盘的更偏远的部分，半径达到15到30千秒差距，在大约10 Gyr之后变得相当大。这一结果与所采用的电离气体组分的半厚度分布和面密度分布关系不大。该模型对初始场的振幅及其最大强度位置的变化具有鲁棒性。银盘遥远部分的磁场可以通过当地发电机的作用从种子场原位产生。另一种可能性是在星系中心区域产生场，然后通过发电机和湍流扩散率的共同作用将场输送到盘的外围。我们的研究结果表明，在盘星系的外围出现和加强磁场的可能性，并强调需要与新的和预期的射电望远镜（LOFAR，MWA和SKA）的观测测试。
2014-07-21 astro-ph.GA
On the spatial and temporal non-locality of dynamo mean-field effects in supersonic interstellar turbulence
银河系的星际介质和附近的盘状星系拥有大规模的微高斯强度的相干磁场，这可以通过平均场发电机的作用来解释。在我们以前的工作中，我们的目标是量化发电机的影响，是自洽出现在现实的直接磁流体动力学模拟，但我们概括了我们的方法的情况下，非本地（非瞬时）封闭关系，在空间（时间）的卷积积分。为此，我们利用我们的全面模拟框架的超新星调节湍流多相星际介质。通过引入空间（时间）调制的平均场，我们将以前使用的测试场方法扩展到频谱领域-提供卷积核的傅立叶表示。由此产生的发电机平均场系数，我们得到广泛匹配的期望，并允许严格限制在银河系发电机的尺度分离的程度。一个令人惊讶的结果被发现的抗磁泵浦项，其幅度增加时，去较小的规模。我们的研究结果是迄今为止银河系中发电机平均场效应的最全面的描述。调查相关的参数空间和淬火行为，这将最终使发展的无反射子网格处方，否则未解决的全球星系模拟。
2020-03-05 astro-ph.GA
