一种基于 Tycho-Gaia 天体测量解数据计算银河系局部密度分布的方法

Tycho-Gaia Astrometric Solution (TGAS) 星表中大量恒星新的、更可靠的距离和自行数据，使得我们能够比以往更精确地计算局部物质密度分布。我们设计了一种方法，通过将观测恒星样本的垂直概率密度分布与根据其垂直坐标和速度计算出的理论概率密度分布进行比较，来计算垂直于银河系平面的稳态引力势分布。我们将该模型应用于理想化的测试恒星和真实的观测样本。使用两个模拟数据集进行的测试证明该方法是可行的，并提供了合理的结果。将该方法应用于 TGAS 数据，我们推导出太阳系附近的物质总密度为 $0.09\pm 0.02 \text{M}_\odot\text{pc}^{-3}$，这与文献中的结果一致。在 $|z|\le 0.75 \text{kpc}$ 范围内的物质面密度为 $42\pm 4 \text{M}_\odot\text{pc}^{-2}$。这略低于其他作者推导的结果，但在误差范围内与先前的估计一致。我们的结果没有显示太阳系附近存在大量暗物质的明确证据。然而，我们要指出，我们在 $|z| \leq 0.75$ kpc 处的计算依赖于对在 $|z| \leq 25$ pc 处计算的速度分布函数的外推。这种外推可能对我们关于恒星运动在 R 和 z 方向上完全解耦的假设，以及关于平衡态的假设非常敏感。事实上，我们发现 $|z|\le 0.75$ kpc 范围内的 $\rho (z)$ 在 $|z| = 0.1-0.4$ kpc 距离处相对于银河系平面是不对称的，这表明密度分布可能受到密度扰动的影响。