棒旋星系中的双重 X/花生状结构——来自 N 体模拟的启示

在边缘或近边缘投影视角下观测到的大量棒旋星系以及银河系中，均存在盒状、花生状或 X 形的“核球”。它们是恒星棒中动力学不稳定性的产物，导致恒星棒弯曲并在垂直方向上增厚。近期研究在邻近星系中发现了在嵌套构型下、于不同径向尺度上产生的两个此类特征。本文利用一个在无碰撞 N 体模拟中、于活动暗物质晕内孤立演化的纯盘星系，以与真实星系观测完全类似的方式进行分析，探究此类双重花生的形成过程。我们在模拟中发现了一个稳定的双重构型，包含隶属于同一星系棒的两个 X/花生结构——以相同的图样速度旋转——但在形态、形成时间与演化上各不相同。内部常规的花生状结构由棒的弯曲早期形成，并在稳定后几乎不再演化；该特征在尺寸、强度与形态上与邻近星系中观测到的花生结构一致。然而，外部结构呈现出强烈的 X 形或“蝴蝶结”形态，它在内部花生之后形成，并在 1 至 1.5 Gyr 内逐渐延伸几乎到达棒的末端，即出现 ansae 的径向尺度。我们得出结论：尽管两个结构均形成于同一棒并与之动力学耦合，它们却由本质不同的机制所支撑。