棒旋星系中心区域：二维非自引力流体动力学模拟

棒旋星系的内区包含离轴激波、核环和核旋臂等子结构。这些子结构可能影响恒星形成，并通过决定质量内流速率来控制中心黑洞的活动。我们利用高分辨率、基于网格的流体动力学模拟研究了这些子结构的形成及其性质。假设气体介质是无限薄、等温且非自引力的。恒星和暗物质由一个包含四个分量的静态引力势表示：恒星盘、核球、中心黑洞和棒。为了研究不同的星系环境，我们改变了气体声速 c_s 以及中心黑洞质量 M_BH。一旦流动达到准稳态，随着 c_s 的增加，离轴激波倾向于向棒的主轴靠近。核环的尺寸随 c_s 增加而缩小，但与 M_BH 无关，这表明环的位置并非由林德布拉德共振决定。低 c_s 模型中的环很窄，因为环主要由处于 x2 轨道上的气体占据，并且与核旋臂充分解耦；而在高 c_s 模型中，由于大的热扰动，环变得很宽。核旋臂仅在 c_s 较小或 M_BH 较大时持续存在；否则，它们将被处于偏心轨道上的环物质完全摧毁。核旋臂的形状和强度敏感地依赖于 c_s 和 M_BH：当 c_s 和 M_BH 都较小时，核旋臂是前导的；当 c_s 较小而 M_BH 较大时，是弱后随的；当 c_s 和 M_BH 都较大时，是强后随的。虽然在低 c_s 模型中，由于窄核环的存在，流向核区的质量内流速率非常小，但当 c_s 较大时，该速率大于 0.01 Msun/yr，这为塞弗特星系中的核活动提供了一种可能的解释。