Richtung kosmologischer Simulationen des magnetisierten intracluster Mediums mit aufgelöster Coulomb-Kollisionsskala

Zusammenfassung Wir präsentieren die ersten Ergebnisse einer extrem hochauflösenden, nichtstrahlenden magnetohydrodynamischen kosmologischen Zoom-Simulation eines massiven Clusters mit einer virialen Masse von M vir = 2,0 × 10 15 Sonnenmassen. Wir verwenden eine Massenauflösung von 4 × 10 5 M ⊙ mit einer maximalen räumlichen Auflösung von etwa 250 pc in den zentralen Regionen des Clusters. Wir verfolgen den detaillierten Verstärkungsprozess in einem aufgelösten kleinskaligen turbulenten Dynamo im intracluster Medium (ICM) mit stark exponentiellem Wachstum bis Rotverschiebung 4, nach der das Feld schwach im adiabatischen Kompressionslimit bis Rotverschiebung 2 wächst. Die Energie im Feld wird leicht reduziert, während sich das System der Rotverschiebung null nähert, was mit der adiabatischen Dekompression übereinstimmt. Die Feldstruktur ist im Zentrum hoch turbulent und zeigt Feldumkehrungen auf einer Längenskala von mehreren Dutzend Kiloparsec und eine Antikorrelationsbeziehung zwischen den radialen und angularen Feldkomponenten in der zentralen Region, die durch kleine turbulente Dynamo-Aktivität geordnet ist. Das großräumige Feld auf Megaparsec-Skalen ist nahezu isotrop, was darauf hindeutet, dass der Strukturbildungsprozess bei der Bildung massiver Galaxienhaufen jede Erinnerung sowohl an die anfängliche Feldkonfiguration als auch an die verstärkte Morphologie über den turbulenten Dynamo unterdrückt. Wir zeigen, dass extrem hochauflösende Simulationen des magnetisierten ICM innerhalb Reichweite sind, die gleichzeitig die kleinskalige magnetische Feldstruktur auflösen können, was von großer Bedeutung für die Injektion und den Transport von Kosmischen Strahlen im ICM ist. Diese Arbeit ist ein wichtiger Grundstein für Folgestudien mit einer sofortigen Behandlung von Kosmischen Strahlen, um die Elektronensynchrontron- und Gammastrahlenausstrahlung im Detail zu modellieren.