Star Formation and Magnetic Field Amplification due to Galactic Spirals
通过对比有无旋臂的星系MHD模拟，发现旋臂通过聚集气体使恒星形成率提高2.6倍，并驱动大尺度发电机在1 Gyr内将磁场放大至约1微高斯。
2025-06-19 astro-ph.GA
Magnetic and gaseous spiral arms in M83
使用各向同性和各向异性小波变换来分解各种示踪剂中螺旋星系M83的图像，以量化0.2至10 kpc尺度范围内的结构。我们使用了VLA、Effelsberg和ATCA望远镜在λ6 cm和13 cm处获得的射电偏振观测结果，以及首次发表的APEX 870 μm亚毫米观测结果，以及热尘埃、电离气体、分子气体和原子气体的发射图。尘埃、气体和总磁场示踪物的空间功率谱相似，而有序磁场示踪物的空间功率谱则有显著差异。所有物质示踪剂与总磁场之间的子波互相关很高，而有序磁场的结构与其他示踪剂的结构相关性较差。--M83中的磁场配置包含明显的磁臂。它们中的一些从相应的材料臂移位，而另一些与材料臂重叠。λ6 cm处的磁场矢量与外材料臂对齐，而内臂和棒区域中出现显著偏差，可能是由于非轴对称气流。在条区域外部，材料和磁性螺旋臂的典型螺旋角彼此非常接近，约为10°。磁场矢量的典型螺旋角比材料螺旋臂的螺旋角大约20°。M83中的一个主磁臂从气体臂上移开，而另一个主磁臂与气体臂重叠。我们提出，由平均场发电机产生的规则螺旋磁场被压缩在材料臂中，并与它们部分对齐。银河发电机作用与瞬时螺旋图案的相互作用是产生像M83这样复杂的螺旋图案的一个有希望的机制。
2015-11-19 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
Saturation of Zeldovich Stretch-Twist-Fold Map Dynamos
Zeldovich的拉伸-扭转折叠（STF）发电机提供了一个突破，概念理解的快速发电机，包括波动或小规模发电机。我们研究的两种类型的贝克的地图发电机，这已被用来模拟Zeldovich的STF发电机过程的演变和饱和行为。与直接数值模拟相比，使用这样的地图可以在更高的磁雷诺数$R_M$下分析发电机。在2-条带地图发电机中，存在恒定的建设性折叠，而4-条带地图发电机也允许场反转的可能性。通过计算一个由$R_M$参数化的扩散步骤，我们发现对于两种发电机，磁场$B(x)$仅在临界$R_M=R_{crit} \sim 4$以上被放大。我们探讨了这些发电机的饱和在3种方式;通过重整化减少的有效$R_M$（情况一）或由于在现场放大的效率降低拉伸（情况二），或两种效果的组合（情况三）。对于情况I，我们表明，$B(x)$在饱和状态下，这两种类型的地图，回到边际本征函数，这是获得的关键$R_M=R_{crit}$。这与初始$R_M=R_{M0}$无关。另一方面，在第二种情况下，对于2条地图，我们表明，$B(x)$现在饱和保持结构的运动学特征函数。因此，在情况I中能量被转移到更大的尺度，但在情况II中保持在最小的电阻尺度。对于4-条带映射，虽然具有类似于运动学特征函数的结构，但$B(x)$随时间振荡。有趣的是，情况III的饱和状态显示出中间行为，$B(x)$现在类似于中间$R_M=R_{sat}$的运动学…
2017-07-17 astro-ph.GA physics.plasm-ph
Magnetic Fields in Spiral Galaxies
射电同步辐射是研究星系中磁场强度和结构的有力工具。非偏振同步辐射追踪各向同性的湍流场，这些湍流场在旋臂和旋条（20-30 μG）和中心星爆区（50-100 μG）最强。这些气田在动力学上很重要;它们影响天然气流动，并驱动中部地区的天然气流入。--偏振发射跟踪有序场，其可以是规则的或各向异性的湍流，其中后者通过压缩或剪切作用源自各向同性的湍流场。最强的有序场（10-15 μG）通常出现在臂间区域。在具有强密度波的星系中，在旋臂的内边缘也观察到有序场。螺旋模式的有序场存在于大设计、棒星系和絮状星系以及中心区域。相互作用星系中的有序场具有不对称的分布，是过去星系之间或星系际介质相互作用的示踪物。在边缘星系周围的射电晕中，观测到了X形图案的有序磁场。--法拉第旋转测量星系盘的漫射偏振无线电辐射揭示了大规模的螺旋模式，可以通过方位角模式的叠加来描述;这些是平均场发电机产生的规则场的特征。气体旋臂之间的“磁臂”也可能是发电机作用的产物，但需要稳定的螺旋模式才能发展。到目前为止，在两个星系中发现了缠绕在旋臂上的螺旋扭曲场环。像在银河系中发现的大规模场反转，还不能在外部星系中检测到。--将利用即将建成的平方公里阵列等射电望远镜研究宇宙磁场的起源和演变。
2016-01-08 astro-ph.GA
Magnetic arms of NGC6946 traced in the Faraday cubes at low radio frequencies
星系中的磁场存在于不同的空间尺度上。大规模的磁场被认为是由$α-Ω$发电机产生的。小尺度星系磁场（1千秒差距及以下）可以通过纠缠大尺度磁场或小尺度湍流发电机产生。场结构的分析与偏振无线电连续辐射的帮助下，阻碍了法拉第色散的影响（由于波动的磁场和/或热电子密度），从大到小的规模转移信号。在长观测波长下，大尺度的磁场可能变得不可见，如用韦斯特博克射电综合望远镜在17-23厘米波长范围内观测到的螺旋星系NGC~6946的分光偏振数据立方体的情况。单独应用RM合成并不能克服这个问题。我们建议通过小波变换将法拉第数据立方体分解成不同空间尺度的数据立方体。在NGC~6946中观察到的“磁臂”在较短波长下的特征变得可见。我们的方法使我们能够在长波长的数据立方体中搜索大规模的场模式，如新一代射电望远镜所提供的那样。
2018-08-16 astro-ph.GA astro-ph.IM
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
Magnetic fields in the nearby spiral galaxy IC 342: A multi-frequency radio polarization study
用Effelsberg和VLA望远镜在四个波段观测到IC 342的总射电和偏振射电连续辐射。同步辐射辐射的径向尺度长度的频率依赖性表明宇宙射线电子的能量依赖性传播，可能通过流不稳定性。总磁场的均分强度通常为15 μ G，有序场的均分强度为5 μ G。法拉第旋转的偏振角揭示了一个基本的规则场，只有约0.5 μ G的强度与大规模的轴对称螺旋图案，签名的平均场发电机，和一个约10倍强的字段，波动的规模为几个100 pc。IC 342中心区域棒星系周围的磁场类似于大型棒星系;它的规则螺旋磁场指向外，与盘中的磁场相反。圆盘中的偏振辐射集中在：（1）一条窄臂，宽约300皮秒差距，相对于东臂向内位移约200皮秒差距，表明磁场被密度波压缩;（2）在北旋臂周围具有300-500 pc宽的宽旋臂，其偏振发射，偏振角，法拉第旋转测量的尺度约为2kpc，表明帕克不稳定性产生了螺旋扭曲的通量管：（3）在西北部的臂间区域有一个初步的“磁臂”：（4）外星系有几个宽的旋臂，与总中性气体中的旋臂有关;（5）西南星系外围的短特征，可能因潮汐相互作用而扭曲。- 平均场发电机产生和发展“磁臂”可能需要一个在几个星系旋转周期内稳定的螺旋图案。IC 342中的发电机缓慢而微弱，可能受到沙洲、潮汐相互作用或瞬时螺旋模式的干扰。
2015-05-28 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
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
Transition from small-scale to large-scale dynamo in a supernova-driven, multiphase medium
本文在超新星驱动的多相星际介质中同时模拟小尺度和大尺度发电机，揭示SSD在20 Myr内饱和且对LSD不敏感，而LSD在SSD存在时增长更慢、约5 Gyr后因α-淬灭饱和，并发现OB星协聚集超新星会提高两种发电机的增长率。
2023-11-20 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
Formation of gaseous arms in barred galaxies with dynamically important magnetic field : 3D MHD simulations
本文用三维非线性MHD方法模拟了棒星系内部的大尺度磁场及其演化，并考虑了磁场对气体的反作用。该模型不考虑发电机过程。为了将我们的模拟结果与观测结果进行比较，我们在模拟磁场的基础上构建了高频（无法拉第旋转）极化无线电发射的地图。该模型考虑了投影的影响和实际观测的有限分辨率。我们进行了棒星系的三维MHD数值模拟和偏振图。主要结果是，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。他们表现出沿着酒吧和武器形成类似于所观察到的相干结构的偏振矢量。在本文中，我们还解释了以前未解决的问题之间的差异的速度和磁场配置在这类星系。棒的动力学影响使气体形成向外传播的螺旋波。每个气体旋臂都伴随着一个磁性对应物，它在臂间区域分离并存活。由于非轴对称棒流的强压缩、剪切和微分旋转，模型磁场的总能量不断增加，而方位磁通则略有增加，直到$0.05\Gyr$，然后饱和。
2009-05-06 astro-ph.GA
Magnetic arms generated by multiple interfering galactic spiral patterns
干涉的两臂和三臂螺旋模式以前被推断存在于许多星系中，也存在于数值模拟中，并被用来解释重要的动力学性质，如缺乏对称性，螺旋臂的扭结和臂中的恒星形成。本文推广了Chamandy等的非轴对称银河系平均场发电机模型，使其在动力学α_k效应中考虑到多个共存的螺旋图案，从而在大尺度磁场中存在具有若干新性质的磁旋臂.由两臂和三臂（或两臂和四臂）图案的演化叠加产生的大尺度磁场随着叠加而随时间演化。当由两个干涉图案而不是由一个图案单独作用时，磁臂可以更强并且在半径和方位角上更延伸。瞬态形态特征出现在磁臂中，包括分叉、断开的臂以及臂强度和俯仰角的时间和空间变化。大尺度磁场和磁臂结构（脊）的俯仰角小于通常从Chamandy等人的模型参数的螺旋星系观测中推断出的俯仰角，但是可以变得与某些（仍然现实的）参数的典型推断值相当。磁场有时在α_k臂之间最强，而不像在具有单一图案的标准模型中，磁场在α_k臂内最强。此外，对于两个和三个臂模式的模型，一定量的m=1的方位角对称性被发现存在于磁场中，这通常不是由单个两个或三个臂模式强迫的情况。（节略）
2013-10-28 astro-ph.CO astro-ph.GA
MEDUSA I. Tracing magnetic field structures in tidal arms of the dwarf-dwarf merger NGC 1487
Ruhr Astroparticle and Plasma Physics Center (RAPP Center)（鲁尔高能粒子与等离子体物理中心）；CSIRO Space and Astronomy（澳大利亚联邦科学与工业研究组织空间与天文部门）；Thüringer Landessternwarte（图林根州立天文台）；Max-Planck-Institut für Radioastronomie（马克斯·普朗克射电天文研究所）；Ruhr University Bochum, Faculty for Physics & Astronomy, Theoretical Physics IV: Plasma Astroparticle Physics（波鸿鲁尔大学物理与天文学学院理论物理学第四系：等离子体高能天体物理学）；SKA Observatory, SKA-Low Science Operations Centre（平方公里阵列射电望远镜天文台，SKA低频科学运行中心）；INAF – Osservatorio Astronomico di Cagliari（意大利国家天体物理研究所卡利亚里天文台）；Astronomical Observatory of the Jagiellonian University（雅盖隆大学天文台）
通过分析NGC 1487的射电连续谱和极化数据，研究其磁场强度及大尺度湍流磁场成分，揭示低质量星系合并如何快速产生相干大尺度磁场结构。
2026-02-23 astro-ph.CO astro-ph.GA
Revisiting Kinematic Fast Dynamo in 3-dimensional magnetohydrodynamic plasmas: Dynamo transition from non-Helical to Helical flows
本文利用可控流体螺旋度的运动学快速发电机模型，首次系统揭示了流体螺旋度对短尺度发电机从非发电机到发电机状态转变的强影响，并展示了磁场几何结构从非扭转到扭转再到雪茄状的过渡。
2022-11-22 astro-ph.GA physics.comp-ph physics.flu-dyn
3D MHD simulations of magnetic fields and radio polarization of barred galaxies
我们提出的结果三维，完全非线性MHD模拟的大尺度磁场演化的棒星系。该模型没有考虑发电机过程。我们发现，所获得的磁场配置是高度相似的观测到的酒吧星系的偏振强度的地图，因为模拟矢量形成相干结构沿酒吧和螺旋臂。由于杆的动力学影响，气体形成径向向外的螺旋波。每一个旋臂都形成了磁臂，它在磁盘中的停留时间比气体螺旋结构长得多。此外，由于非轴对称棒流的强压缩和剪切以及差动旋转，磁场的模拟总能量分别增加。
2009-01-12 astro-ph.GA
Structure, dynamical impact and origin of magnetic fields in nearby galaxies in the SKA era
磁场是星际介质的重要组成部分。除了它们对恒星形成的重要性外，它们还控制着宇宙射线的传输，与银河系外流和风的发射和调节有关，而这反过来又是塑造晕磁场结构的关键。绘制许多邻近星系中星际磁场的小尺度结构对于理解气体和磁场之间的相互作用，特别是气体流动如何受到影响至关重要。阐明磁性在以下方面的作用，例如，触发恒星形成，形成和稳定螺旋臂，驱动外流，通过重新连接和磁化星系际介质加热气体，有可能彻底改变我们对ISM和星系演化的物理图像。在最近的星系中以高频率（>= 3 GHz）和高空间分辨率（<= 5”）进行的射电偏振观测是这里的关键。我们提出的SKA1星系调查也将是了解星系发电机的重要一步，这对星系演化模型和天体物理磁流体力学都很重要。场放大湍流气体运动，这是至关重要的有效发电机的行动，迄今为止只在模拟研究，而令人信服的证据湍流场的观测仍然缺乏。
2015-01-02 astro-ph.GA
The Similar Signatures of Coplanar Gas Inflow and Disk Warps in Galactic Gas Kinematic Maps
流体动力学模拟表明，当共面气体螺旋进入盘的内部区域时，星系气体盘形成。最近，我们提出了一个简单的“修正的吸积盘“模型的粘性星系盘中，恒星的形成是由径向流动的气体。然而，很少有观测证据表明，这种流入，预计只有几公里的$^{-1}$在磁盘的中心区域，即在三个磁盘尺度长度，但可以达到50-100公里的顺序$^{-1}$在最外层磁盘。系统流入的2-D速度场的影响进行检查，它表明，这些是非常相似的磁盘的几何翘曲所产生的，与扭曲变形的运动学主轴和短轴。这使得在实践中很难区分它们。通过比较附近星系样本的运动学轴和旋臂的旋向，我们发现（假设旋臂通常是拖尾的），翘曲的影响实际上很可能超过径向流入的影响。然而，通常的做法是把运动学长轴和短轴的这些扭曲变形看作仅仅是由于扭曲，这会导致对于中低倾角的星系，大大低估任何系统性的流入。
2023-01-16 astro-ph.CO astro-ph.GA
New knowledge of the Galactic magnetic fields
我们银河系的磁场是宇宙射线传输的主要媒介。在过去的十年里，从银河系磁场的测量中获得了许多新的知识。在银盘中，从大量新发现的旋臂星的RM中，沿着旋臂的大尺度磁场被描绘在比以往更大的区域中，在臂和臂间区域中交替方向。在星系晕中的环形场被揭示为在银河平面之上和之下具有相反的方向，这是在晕中操作的A0模式发电机的指示。从脉冲星RM数据获得的大规模领域的强度已被发现以指数方式增加对银河系中心。与小尺度下陡峭的Kolmogorov谱相比，大尺度磁场的空间磁能谱呈现出较浅的破碎。
2008-12-31 astro-ph.GA
Galactic magnetic fields II. Applying the model to nearby galaxies
本研究将论文I中开发的简单轴对称星系发电机模型应用于四个近邻星系，计算得到的磁场等属性与观测结果吻合较好，同时发现模型预测的磁倾角远小于观测值，提示需引入旋臂相关等效应完善模型。
2025-08-03 astro-ph.GA
Lagrangian statistics of a shock-driven turbulent dynamo in decaying turbulence
在超新星激波和星系团中观测到$n$ G级的小尺度波动磁场，其放大可能是由比尔曼电池机制引起的。然而，如果没有湍流发电机，这些磁场就不能进一步放大，湍流发电机通过拉伸-扭曲-折叠（STF）机制产生磁能。因此，我们在这里提出了新的三维磁流体动力学（MHD）模拟的激光驱动的冲击波传播到分层，多相介质，调查后冲击波湍流磁场放大通过湍流发电机。这里使用的配置目前正在国家点火装置（NIF）的激波风洞中进行测试。为了探索激波后湍流区的统计特性，我们使用$384 \times 512 \times 384$示踪剂通过拉格朗日框架跟踪其演变，从而提供了一个高保真的分析冲击介质。我们的模拟表明，磁场的增长，伴随着近萨夫曼动能衰减（$E_{\textrm{kin}} \propto t^{-1.15})$没有湍流驱动，表现出略有不同的特性相比，周期性的盒子模拟。在其演化过程中似乎不存在明显的阶段，因为在湍流衰减过程中观察到磁场放大的激波通道和时间非常短（湍流翻转时间的$\sim\!0.3$）。然而，增长率仍然是一致的压缩（无卷曲）湍流驱动亚音速，可压缩湍流的预期。唯象理解的磁场和速度场的动态也阐明通过拉格朗日频谱，这是一致的预期的惯性范围缩放的欧拉-拉格朗日桥。
2023-02-16 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Resolved magnetic structures in the disk-halo interface of NGC 628
磁场对于充分理解星际介质（ISM）是必不可少的，它在星系盘晕界面中的作用仍然知之甚少。已知恒星的形成会将热气垂直地排入晕圈，这些外流对平均场发电机理论有重要的影响，因为它们可以有效地消除磁螺旋度。我们用卡尔G。Jansky甚大天线阵（JVLA）在S波段和Effelsberg 100米望远镜在2.6千兆赫和8.35千兆赫的频率。我们获得了一些最敏感的无线电连续图像的总强度和线性偏振强度的任何外部星系观察到迄今为止，除了高质量的图像的法拉第深度和偏振角，从中我们获得的证据驱动器的磁盘晕连接的磁湍流。这样的驱动器包括经由与HI孔重合的显著法拉第深度梯度检测到的超级气泡。我们观察到一个方位角的周期性图案在法拉第深度的图案波长为3.7 $\pm$ 0.1千秒差距，表明帕克不稳定性。法拉第深度和磁螺距角之间缺乏显著的反相关性表明这些环本质上是垂直的，几乎没有螺旋扭曲，这与IC 342不同。我们发现，磁俯仰角是系统大于形态的极化臂，这给出了证据的大规模发电机的行动，其中定期磁场不耦合到气流，并获得了显着的径向分量的俯仰角。我们还发现了一个孤独的区域有序的磁场的高度极化和一个小的俯仰角，一个功能，迄今为止还没有在任何其他星系中观察到，可能是由一个不对称的HI孔的星系北部。
2017-01-17 astro-ph.GA
Two-Dimensional Magnetohydrodynamic Simulations of Barred Galaxies
已知棒星系拥有磁场，可能会影响棒星系子结构的性质，如尘埃带和核环。我们使用二维高分辨率磁流体动力学（MHD）模拟研究磁场对这种子结构的形成和演化以及对星系中心的质量流入率的影响。气体介质被假定为无限薄，等温，非自引力，并通过初始均匀，方位角磁场线程。我们发现，存在一个最外层的x1-轨道，相对于该轨道，气体对恒星棒势的响应在内部和外部之间是完全不同的。在这个轨道内，气体被冲击到尘埃带，并坠入形成核环。磁场在尘埃带中被压缩，降低了它们的峰值密度。磁应力进一步消除了激波处气体的角动量，暂时导致尘埃带弯曲成“L”形，最终导致一个比未磁化模型更小、更集中分布的环。当初始场与热能具有均分值时，磁化模型中的质量流入率相应地比未磁化模型中的大两个数量级以上。另一方面，在最外层x1轨道之外，由于棒势和背景剪切的联合作用，MHD发电机在共转和棒端区域附近工作，有效地放大了磁场。被放大的磁场形成具有强磁场和低密度的拖尾磁臂。磁臂的基部具有薄层，其中具有相反极性的磁场经由撕裂模式不稳定性重新连接。这就产生了许多密度很大的磁岛，这些磁岛沿着磁臂传播，将外盘变成一种高度混沌的状态。
2012-03-31 astro-ph.CO astro-ph.GA
The fine structure of the mean magnetic field in M31
National Institute of Science Education and Research, An OCC of Homi Bhabha National Institute（国家科学教育与研究所）；Max-Planck-Institut für Radioastronomie（马克斯·普朗克射电天文研究所）；Newcastle University（纽卡斯尔大学）
研究M31中均磁场的精细结构，利用傅里叶分析和贝叶斯推断揭示轴对称模式及高阶模式的贡献，发现磁场强度随方位变化，影响m=1模式。
2025-11-11 astro-ph.GA
Magnetic Field Structure of the Large Magellanic Cloud from Faraday Rotation Measures of Diffuse Polarized Emission
我们提出了一个研究磁场的大麦云（LMC），在1.4 GHz的帕克斯射电望远镜和澳大利亚望远镜紧凑阵列获得的漫偏振同步辐射数据进行。观察到的扩散偏振发射很可能起源于星系近侧的LMC盘上方。一致的负旋转措施（RM）来自漫发射表明，在LMC的近侧晕的视线磁场是指向相干远离我们。结合位于星系后面的河外源的RM，我们表明，大麦哲伦星系的大尺度磁场很可能是四极几何，与发电机理论的预测一致。在较小的尺度上，我们确定了两个明亮的极化细丝东南的LMC，与中性氢武器。细丝的磁场可能与小麦哲伦云的方向一致。我们认为，在过去的10^9年里，小麦哲伦云和大麦哲伦云之间的潮汐相互作用很可能塑造了这些细丝中的磁场。
2012-09-05 astro-ph.GA
The Primordial Origin Model of Magnetic Fields in Spiral Galaxies
本文提出了一个旋涡星系中全球磁场复合组态的原基起源模型。研究表明，均匀倾斜磁场缠绕成旋转盘星系后，可以演化成由盘星系中的双对称螺旋（S=BSS）、轴对称螺旋（A=ASS）、平面反转螺旋（PR）和/或环（R）场以及中心垂直（V）场组成的复合磁结构。通过MHD模拟，我们证明了这些复合星系场确实是由弱的原始均匀场产生的，并且不同的组态可以共存于同一个星系中。我们表明，螺旋场触发双臂气体武器的增长。中心积累的垂直场发生扭曲，产生喷流。我们发现初始均匀场越垂直，银盘中形成的磁场越强。
2010-06-28 astro-ph.GA
Possible evidence of ongoing planet formation in AB Aurigae. A showcase of the SPHERE/ALMA synergy
上下文行星形成预计发生在一个行星系的第一个百万年，通过各种过程，这仍有待通过观测进行检验。目的。最近利用ALMA发现，在120 AU的空腔内有两个气体螺旋臂，并与尘埃螺旋相连，围绕御夫座AB的著名原行星盘为研究导致巨型行星形成的机制提供了强烈的动力。一个位于旋臂内的候选原行星已经在早期基于相同ALMA数据的研究中被宣称。方法.我们在甚大望远镜（VLT）上使用SPHERE在偏振光和非偏振光下对AB Aur进行近红外（IR）高对比度成像，以研究圆盘的形态并寻找行星形成的迹象。结果SPHERE为AB Aur提供了有史以来最深的散射光图像。在许多尚未被理解的结构中，我们不仅确定了内部的旋臂，而且还解决了东螺旋中大约30 au的扭曲形式的特征。螺旋的扭曲是完美地再现与行星驱动的密度波模型时，投影效应占。我们测量的方位角位移相对于对应的ALMA数据，这是一致的开普勒运动的4年基线上的这个功能。另一个点sxce在内环边缘附近被探测到，这可能是散射的结果，而不是来自行星光球的直接发射。我们暂时推导出这两个功能的质量约束。结论.这种扭曲及其明显的轨道运动很可能是原行星候选者与其在气体和尘埃分布中留下的螺旋状痕迹之间存在联系的第一个直接证据。
2020-05-18 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Driving galactic winds with magnetic fields at low and high redshift
虽然发挥了关键作用，我们了解星系的演化，观察到的星系外流的确切方式仍然是远远没有被理解，因此我们的理解相关的反馈机制，控制星系的演化仍然是困扰着许多谜。在这项工作中，我们提出了一个简单的玩具模型，可以提供洞察如何在星系（酒吧，螺旋臂，翘曲）的非轴对称的不稳定性可以导致局部指数磁场增长的径向流量超过均分值至少两个数量级的时间尺度上的几个$100$万年。我们的预测表明，该过程可以导致星系流出的棒旋星系的质量加载因子$η\approx 0.1$，与我们的数值模拟。此外，我们的外流机制可能有助于了解大部分裸露的螺旋星系，显示出星系外流的迹象，在CHANG-ES调查。扩展我们的模型表明，在高红移星系的重要性，通过假设磁能和湍流能量均分。在我们的模型中对恒星形成率（SFR）的简单估计以及来自恒星形成主序在红移$z\sim2$处的互相关质量，使我们能够通过非轴对称不稳定性和随后的径向流入发电机来估计流出率和质量加载因子，给出了M $_{\star}=10^9 - 10^{12}$ M $_{\odot}$范围内星系的$η\approx 0.1$质量加载因子，与Sinfoni和KMOS $^{3\mathrm{D}}$最近的结果一致。
2020-12-23 astro-ph.GA
Extragalactic Magnetism with SOFIA (Legacy Program) -- I: The magnetic field in the multi-phase interstellar medium of M51
最近利用HAWC+/SOFIA对星系进行的高分辨率远红外（FIR）偏振观测为冷密分子盘中河外磁场的研究提供了便利。我们研究了在弥散（射电）和冷密分子盘（FIR）中追踪的大设计正面螺旋星系M51的kpc尺度磁场是否存在显著的结构差异。星际介质。我们的分析揭示了一个复杂的情况下，无线电和FIR偏振观测不一定跟踪相同的磁场结构。我们发现，臂中的磁场在154 μ m处比在3和6 cm处缠绕得更紧;在星系外围的FIR处（R > 7 kpc）测量到的磁俯仰角的统计学显著低值。在臂间区域未检测到这种差异。我们发现，在FIR和无线电的极化分数和总强度与气体柱密度和12 CO（1-0）速度色散的强相关性。我们的结论是，武器示出了相对增加的小尺度湍流B-场的区域，随着柱密度和分子气体的分散速度。与HI中性气体没有相关性。恒星形成率显示出与无线电极化强度的明显相关性，这在FIR中没有发现，指向一个小规模的发电机驱动的B场放大场景。这项工作表明，多波长偏振观测是解开恒星形成，磁场和气体运动学在多相ISM之间的联锁关系的关键。
2021-09-08 astro-ph.GA astro-ph.IM
The magnetic field of the Milky Way: an observational perspective
Radboud University（拉德堡德大学）
本文从观测角度综述了银河系大尺度磁场的研究进展，包括其结构、湍流特性以及与星际介质的关联，并展望了未来观测数据增长带来的机遇。
2026-06-01 astro-ph.GA
Cosmic Magnetism
磁场涉及到每一个尺度上的每一个天体物理过程：从行星和恒星内部到中子星、恒星风泡和超新星遗迹;从星系盘、核、旋臂和晕中的星际介质到星系团内和星系间介质。它们基本上参与了每一个粒子的加速过程，因此是宇宙中非热物理学的基础。关键问题包括磁场的起源，它们在宇宙时间中的演化，改变其强度的放大和衰减过程，以及它们对恒星形成和星系演化等其他过程的影响。天体物理等离子体为检验磁发电机理论提供了一个独特的实验室。对磁场的研究需要从无线电到红外线、光学、紫外线、X射线和伽马射线的波长范围的观测。加拿大在宇宙磁学研究方面有着非常强的记录，并在几个正在进行和即将进行的全球计划中发挥着重要的领导作用。本白皮书将回顾宇宙磁场研究中要解决的科学问题，并将描述望远镜和建模能力提供的观测和理论机会和挑战。
2019-11-05 astro-ph.GA astro-ph.IM
Magnetic Helicity and Large Scale Magnetic Fields: A Primer
实验室、行星、恒星和星系等离子体的磁场通常在大的时间或空间尺度上表现出明显的有序性，而宿主系统内的运动则是随机的。这样的有序场可以在行星、恒星和星系的情况下测量，或者通过它们的动力学影响的作用（如喷流）间接推断。对于没有确定的磁活动周期的天体，大规模磁场是在原地放大的，还是来自天体历史上以前阶段的残留物，这一点经常引起争论。磁螺旋度是对磁场线扭曲和连接的度量，是理解两种起源机制的大尺度场演化的统一工具。它的重要性源于它的两个基本性质：（1）磁螺旋度通常比磁能更好地守恒;（2）当系统将这种螺旋结构松弛到可用的最大尺度时，与固定量的磁螺旋度相关的磁能最小化。在这里，我将讨论如何磁螺旋度来帮助我们了解的饱和度和维持大规模发电机，需要本地或全球的螺旋度通量，以避免发电机淬火，以及相关的观测后果。我还讨论了如何磁螺旋度作为一个障碍，湍流扩散的大规模领域，从而在某些情况下，帮助化石遗迹大规模场起源模型。本文还简要地讨论了大尺度场与吸积盘理论之间的联系。这里的目标是提供一个概念性的入门，以帮助读者有效地渗透文献。
2014-03-17 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Magnetic Fields in the Milky Way and in Galaxies (revised version of September 2023)
本文综述银河系及星系磁场的观测、结构与动力学意义，指出发电机机制可解释旋涡星系磁场，但起源和星系际大尺度磁场仍待LOFAR与SKA揭示。
2023-10-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
Formation and Early Evolution of Protoplanetary Disks under Nonuniform Cosmic-Ray Ionization
本文在 Athena++ 中开发全隐式宇宙射线输运模块，通过三维分子云核坍缩模拟表明，非均匀电离会削弱盘尺度磁角动量输运，使原行星盘更易引力失稳并形成显著旋臂。
2025-05-14 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.HE
