利用潮汐流的动作空间聚类推断银河系势

我们提出了一种通过同时拟合多条潮汐流来约束银河系晕引力势的新方法。该方法需要所有待拟合恒星的完整三维位置和速度，但不需要识别任何特定的流或确定任何恒星的流成员资格。我们利用这样一个原理：当用于计算动作的势最接近真实势时，流恒星的动作分布最为聚集。聚类程度通过 Kullback-Leibler 散度 (KLD) 进行量化，这也为我们的参数估计提供了条件不确定性。我们表明，对于球对称等时势中的玩具 Gaia 类数据，最大化动作分布相对于平滑分布的 KLD 可以恢复势参数的真实值。精度取决于观测误差和样本中的流数量；使用 KIII 巨星作为示踪天体，我们测量样本恒星平均半径处的 enclosed mass，准确度为 3%，精密度为 20-40%。尺度半径的恢复精密度为 25%，但由于我们模拟样本中恒星的星系中心距离范围较小（1-25 kpc，约三个尺度半径，平均值为 6.5 kpc），其偏差偏高 50%。考虑到观测误差，需要约 15 条流（每条流至少 100 颗恒星）才能获得 enclosed mass 和尺度半径的上下界；需要 20-25 条流才能稳定置信区间的大小。如果提供延伸至 100 kpc（10 个尺度半径）恒星的径向速度，所有参数的确定准确度可达 10%，精密度可达 20%（enclosed mass 的准确度为 1.3%），这突显了需要进行地基光谱后续观测以完善 Gaia 观测到的暗弱晕星径向速度星表的需求。