Cosmological magnetic fields: their generation, evolution and observation

被引：589
作者：
Durrer, Ruth [1 ,2 ]
Neronov, Andrii [3 ,4 ]
机构：
[1] Univ Geneva, Dept Phys Theor, CH-1213 Geneva, Switzerland
[2] Univ Geneva, Ctr Astroparticle Phys, CH-1213 Geneva, Switzerland
[3] Univ Geneva, Observ Geneva, ISDC Data Ctr Astrophys, CH-1290 Versoix, Switzerland
[4] Univ Geneva, Ctr Astroparticle Phys, CH-1290 Versoix, Switzerland
来源：
ASTRONOMY AND ASTROPHYSICS REVIEW | 2013年 / 21卷
基金：
瑞士国家科学基金会;
关键词：
Cosmology; Magnetic fields; Early Universe; Cosmic microwave background; Gamma rays; EXTRAGALACTIC BACKGROUND LIGHT; ENERGY COSMIC-RAYS; ELECTROWEAK PHASE-TRANSITION; LARGE-SCALE STRUCTURE; FARADAY-ROTATION SEARCH; ACTIVE GALACTIC NUCLEI; TEV GAMMA-RAYS; INTERGALACTIC MEDIUM; AREA TELESCOPE; FILLING FACTOR;
D O I：
10.1007/s00159-013-0062-7
中图分类号：
P1 [天文学];
学科分类号：
0704 ;
摘要：
We review the possible mechanisms for the generation of cosmological magnetic fields, discuss their evolution in an expanding Universe filled with the cosmic plasma and provide a critical review of the literature on the subject. We put special emphasis on the prospects for observational tests of the proposed cosmological magnetogenesis scenarios using radio and gamma-ray astronomy and ultra-high-energy cosmic rays. We argue that primordial magnetic fields are observationally testable. They lead to magnetic fields in the intergalactic medium with magnetic field strength and correlation length in a well defined range. We also state the unsolved questions in this fascinating open problem of cosmology and propose future observations to address them.
引用
收藏
页数：109
相关论文
共 307 条
  • [1] First observation of the Greisen-Zatsepin-Kuzmin suppression
    Abbasi, R. U.
    Abu-Zayyad, T.
    Allen, M.
    Amman, J. F.
    Archbold, G.
    Belov, K.
    Belz, J. W.
    Ben Zvi, S. Y.
    Bergman, D. R.
    Blake, S. A.
    Brusova, O. A.
    Burt, G. W.
    Cannon, C.
    Cao, Z.
    Connolly, B. C.
    Deng, W.
    Fedorova, Y.
    Finley, C. B.
    Gray, R. C.
    Hanlon, W. F.
    Hoffman, C. M.
    Holzscheiter, M. H.
    Hughes, G.
    Huentemeyer, P.
    Jones, B. F.
    Jui, C. C. H.
    Kim, K.
    Kirn, M. A.
    Loh, E. C.
    Maestas, M. M.
    Manago, N.
    Marek, L. J.
    Martens, K.
    Matthews, J. A. J.
    Matthews, J. N.
    Moore, S. A.
    O'Neill, A.
    Painter, C. A.
    Perera, L.
    Reil, K.
    Riehle, R.
    Roberts, M.
    Rodriguez, D.
    Sasaki, N.
    Schnetzer, S. R.
    Scott, L. M.
    Sinnis, G.
    Smith, J. D.
    Sokolsky, P.
    Song, C.
    [J]. PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2008, 100 (10)
  • [2] Indications of Proton-Dominated Cosmic-Ray Composition above 1.6 EeV
    Abbasi, R. U.
    Abu-Zayyad, T.
    Al-Seady, M.
    Allen, M.
    Amman, J. F.
    Anderson, R. J.
    Archbold, G.
    Belov, K.
    Belz, J. W.
    Bergman, D. R.
    Blake, S. A.
    Brusova, O. A.
    Burt, G. W.
    Cannon, C.
    Cao, Z.
    Deng, W.
    Fedorova, Y.
    Finley, C. B.
    Gray, R. C.
    Hanlon, W. F.
    Hoffman, C. M.
    Holzscheiter, M. H.
    Hughes, G.
    Huentemeyer, P.
    Jones, B. F.
    Jui, C. C. H.
    Kim, K.
    Kirn, M. A.
    Loh, E. C.
    Liu, J.
    Lundquist, J. P.
    Maestas, M. M.
    Manago, N.
    Marek, L. J.
    Martens, K.
    Matthews, J. A. J.
    Matthews, J. N.
    Moore, S. A.
    O'Neill, A.
    Painter, C. A.
    Perera, L.
    Reil, K.
    Riehle, R.
    Roberts, M.
    Rodriguez, D.
    Sasaki, N.
    Schnetzer, S. R.
    Scott, L. M.
    Sinnis, G.
    Smith, J. D.
    [J]. PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2010, 104 (16)
  • [3] ANALYSIS OF LARGE-SCALE ANISOTROPY OF ULTRA-HIGH ENERGY COSMIC RAYS IN HiRes DATA
    Abbasi, R. U.
    Abu-Zayyad, T.
    Allen, M.
    Amann, J. F.
    Archbold, G.
    Belov, K.
    Belz, J. W.
    Bergman, D. R.
    Blake, S. A.
    Brusova, O. A.
    Burt, G. W.
    Cannon, C.
    Cao, Z.
    Deng, W.
    Fedorova, Y.
    Findlay, J.
    Finley, C. B.
    Gray, R. C.
    Hanlon, W. F.
    Hoffman, C. M.
    Holzscheiter, M. H.
    Hughes, G.
    Huentemeyer, P.
    Ivanov, D.
    Jones, B. F.
    Jui, C. C. H.
    Kim, K.
    Kirn, M. A.
    Koers, H.
    Loh, E. C.
    Maestas, M. M.
    Manago, N.
    Marek, L. J.
    Martens, K.
    Matthews, J. A. J.
    Matthews, J. N.
    Moore, S. A.
    O'Neill, A.
    Painter, C. A.
    Perera, L.
    Reil, K.
    Riehle, R.
    Roberts, M. D.
    Rodriguez, D.
    Sasaki, M.
    Schnetzer, S. R.
    Scott, L. M.
    Sinnis, G.
    Smith, J. D.
    Sokolsky, P.
    [J]. ASTROPHYSICAL JOURNAL LETTERS, 2010, 713 (01) : L64 - L68
  • [4] Search for correlations between HiRes stereo events and active galactic nuclei
    Abbasi, R. U.
    Abu-Zayyad, T.
    Allen, M.
    Amman, J. F.
    Archbold, G.
    Belov, K.
    Belz, J. W.
    BenZvi, S. Y.
    Bergman, D. R.
    Blake, S. A.
    Boyer, J. H.
    Brusova, O. A.
    Burt, G. W.
    Cannon, C.
    Cao, Z.
    Deng, W.
    Fedorova, Y.
    Findlay, J.
    Finley, C. B.
    Gray, R. C.
    Hanlon, W. F.
    Hoffman, C. M.
    Holzscheiter, M. H.
    Hughes, G.
    Huentemeyer, P.
    Ivanov, D.
    Jones, B. F.
    Jui, C. C. H.
    Kim, K.
    Kirn, M. A.
    Knapp, B. C.
    Loh, E. C.
    Maestas, M. M.
    Manago, N.
    Mannel, E. J.
    Marek, L. J.
    Martens, K.
    Matthews, J. N.
    Moore, S. A.
    O'Neill, A.
    Painter, C. A.
    Perera, L.
    Reil, K.
    Riehle, R.
    Roberts, M. D.
    Rodriguez, D.
    Sasaki, N.
    Schnetzer, S. R.
    Scott, L. M.
    Seman, M.
    [J]. ASTROPARTICLE PHYSICS, 2008, 30 (04) : 175 - 179
  • [5] A study of the composition of ultra-high-energy cosmic rays using the high-resolution fly's eye
    Abbasi, RU
    Abu-Zayyad, T
    Archbold, G
    Atkins, R
    Bellido, J
    Belov, K
    Belz, JW
    BenZvi, S
    Bergman, DR
    Boyer, J
    Burt, GW
    Cao, Z
    Clay, R
    Connolly, BM
    Dawson, B
    Deng, W
    Fedorova, Y
    Findlay, J
    Finley, CB
    Hanlon, WF
    Hughes, GA
    Huntemeyer, P
    Jui, CCH
    Kim, K
    Kim, MA
    Knapp, B
    Loh, EC
    Maetas, MM
    Martens, K
    Martin, G
    Manago, N
    Mannel, EJ
    Matthews, JAJ
    Matthews, JN
    O'Neill, A
    Perera, L
    Reil, K
    Riehle, R
    Roberts, MD
    Sasaki, M
    Seman, M
    Schnetzer, SR
    Simpson, K
    Smith, JD
    Snow, R
    Sokolsky, P
    Song, C
    Springer, RW
    Stokes, BT
    Thomas, JR
    [J]. ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2005, 622 (02) : 910 - 926
  • [6] TeV gamma-ray sources from a survey of the Galactic plane with Milagro
    Abdo, A. A.
    Allen, B.
    Berley, D.
    Casanova, S.
    Chen, C.
    Coyne, D. G.
    Dingus, B. L.
    Ellsworth, R. W.
    Fleysher, L.
    Fleysher, R.
    Gonzalez, M. M.
    Goodman, J. A.
    Hays, E.
    Hoffman, C. M.
    Hopper, B.
    Huentemeyer, P. H.
    Kolterman, B. E.
    Lansdell, C. P.
    Linnemann, J. T.
    McEnery, J. E.
    Mincer, A. I.
    Nemethy, P.
    Noyes, D.
    Ryan, J. M.
    Parkinson, P. M. Saz
    Shoup, A.
    Sinnis, G.
    Smith, A. J.
    Sullivan, G. W.
    Vasileiou, V.
    Walker, G. P.
    Williams, D. A.
    Xu, X. W.
    Yodh, G. B.
    [J]. ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2007, 664 (02) : L91 - L94
  • [7] Abergel A, 1996, ASTRON ASTROPHYS, V308, pL5
  • [8] Correlation of the highest-energy cosmic rays with the positions of nearby active galactic nuclei
    Abraham, J.
    Abreu, P.
    Aglietta, M.
    Aguirre, C.
    Allard, D.
    Allekotte, I.
    Allen, J.
    Allison, P.
    Alvarez-Muniz, J.
    Ambrosio, M.
    Anchordoqui, L.
    Andringa, S.
    Anzalone, A.
    Aramo, C.
    Argiro, S.
    Arisaka, K.
    Armengaud, E.
    Arneodo, F.
    Arqueros, F.
    Asch, T.
    Asorey, H.
    Assis, P.
    Atulugama, B. S.
    Aublin, J.
    Ave, M.
    Avila, G.
    Baecker, T.
    Badagnani, D.
    Barbosa, A. F.
    Barnhill, D.
    Barroso, S. L. C.
    Bauleo, P.
    Beatty, J. J.
    Beau, T.
    Becker, B. R.
    Becker, K. H.
    Bellido, J. A.
    BenZvi, S.
    Berat, C.
    Bergmann, T.
    Bernardini, P.
    Bertou, X.
    Biermann, P. L.
    Billoir, P.
    Blanch-Bigas, O.
    Blanco, F.
    Blasi, P.
    Bleve, C.
    Bluemer, H.
    Bohacova, M.
    [J]. ASTROPARTICLE PHYSICS, 2008, 29 (03) : 188 - 204
  • [9] Correlation of the highest-energy cosmic rays with nearby extragalactic objects
    Abraham, J.
    Abreu, P.
    Aglietta, M.
    Aguirre, C.
    Allard, D.
    Allekotte, I.
    Allen, J.
    Allison, P.
    Alvarez, C.
    Alvarez-Muniz, J.
    Ambrosio, M.
    Anchordoqui, L.
    Andringa, S.
    Anzalone, A.
    Aramo, C.
    Argiro, S.
    Arisaka, K.
    Armengaud, E.
    Arneodo, F.
    Arqueros, F.
    Asch, T.
    Asorey, H.
    Assis, P.
    Atulugama, B. S.
    Aublin, J.
    Ave, M.
    Avila, G.
    Baecker, T.
    Badagnani, D.
    Barbosa, A. F.
    Barnhill, D.
    Barroso, S. L. C.
    Bauleo, P.
    Beatty, J.
    Beau, T.
    Becker, B. R.
    Becker, K. H.
    Bellido, J. A.
    BenZvi, S.
    Berat, C.
    Bergmann, T.
    Bernardini, P.
    Bertou, X.
    Biermann, P. L.
    Billoir, P.
    Blanch-Bigas, O.
    Blanco, F.
    Blasi, P.
    Bleve, C.
    Bluemer, H.
    [J]. SCIENCE, 2007, 318 (5852) : 938 - 943
  • [10] Measurement of the Depth of Maximum of Extensive Air Showers above 1018 eV
    Abraham, J.
    Abreu, P.
    Aglietta, M.
    Ahn, E. J.
    Allard, D.
    Allekotte, I.
    Allen, J.
    Alvarez-Muniz, J.
    Ambrosio, M.
    Anchordoqui, L.
    Andringa, S.
    Anticic, T.
    Anzalone, A.
    Aramo, C.
    Arganda, E.
    Arisaka, K.
    Arqueros, F.
    Asorey, H.
    Assis, P.
    Aublin, J.
    Ave, M.
    Avila, G.
    Baecker, T.
    Badagnani, D.
    Balzer, M.
    Barber, K. B.
    Barbosa, A. F.
    Barroso, S. L. C.
    Baughman, B.
    Bauleo, P.
    Beatty, J. J.
    Becker, B. R.
    Becker, K. H.
    Belletoile, A.
    Bellido, J. A.
    BenZvi, S.
    Berat, C.
    Bergmann, T.
    Bertou, X.
    Biermann, P. L.
    Billoir, P.
    Blanch-Bigas, O.
    Blanco, F.
    Blanco, M.
    Bleve, C.
    Bluemer, H.
    Bohacova, M.
    Boncioli, D.
    Bonifazi, C.
    Bonino, R.
    [J]. PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2010, 104 (09)
12345678910