剖析相空间蜗牛壳结构

正在进行的垂直相混合，在 $Z-V_{Z}$ 相空间中表现为蜗牛壳结构，已被 Gaia DR2 数据发现。为了更好地理解相混合过程的起源与性质，我们研究了太阳圈附近 $V_{R}-V_{\phi}$ 相空间拱形结构（包括经典的“移动星群”）中的垂直相混合特征。有趣的是，相空间蜗牛壳仅存在于 $|V_{\phi} - V_{\rm LSR}| \lesssim 30$ km/s 的拱形中，即处于动力学上“较冷”轨道的恒星。随着径向作用量（$J_{R}$，量化轨道“热度”）越来越大，蜗牛壳变得非常微弱并最终消失。因此，在未来的相混合研究中应更加关注较冷的轨道。我们还确认了 Hercules 星流具有两个分支（快速与慢速 $V_{\phi}$），这可能无法用单一机制解释，因为只有快速分支显示出显著的蜗牛壳特征。较热的轨道可能由于径向变化动力学范围大得多而促进了更快的相混合，从而已经完成了相缠绕。为了解释较热轨道中缺乏明确蜗牛壳的现象，星盘至少应在 $500$ Myr 前受到扰动。我们的结果比内部棒弯曲扰动情景更能支持近期的卫星-星盘碰撞情景作为相空间混合的起源。文中也讨论了在 $V_{\phi}$ 颜色编码相空间中更显著蜗牛壳的起源。