将刘维尔定理应用于 Gaia 数据

银河系中充满了球状星团与矮星系的潮汐瓦解遗迹。确定这些天体的性质——特别是初始质量与密度轮廓——与天文学和暗物质物理均相关。然而，大多数直接的质量测量无法应用于潮汐碎片，因为所关注系统已不再处于平衡态。由于相位空间密度在绝热相位混合中守恒，刘维尔定理提供了由 Gaia 等天文台测量的恒星运动学与瓦解系统原始质量之间的联系。准确恢复相位空间密度因测量误差与轨道积分带来的不确定性而复杂化，二者均有效地向系统注入熵，优先降低所测密度。在本文中，我们证明这两个问题可被克服。首先，我们在 Gaia 数据中测量球状星团 M4 的相位空间密度，并用刘维尔定理推导其质量。然后我们展示，对潮汐瓦解系统，可通过最小化冷恒星流的相位空间熵来推断轨道参数乃至相位空间密度。因此本工作作为一个原理证明：在天体物理感兴趣的系统中，可测量真实相位空间密度并重建星团的原始性质。