含速度弥散的Maclaurin盘动力学分析及其对棒旋形成的影响

我们利用 $N$ 体模拟研究了Toomre $Q$ 参数对Maclaurin盘棒旋形成动力学的影响。根据Toomre判据，需由 $Q\geq 1$ 表征的局域速度弥散以抑制局域轴对称不稳定性，但这反过来使粒子轨道偏离近圆极限，而该极限正是粒子固有频率的计算基础。我们通过将速度弥散作为压力势纳入含引力势的有效势中来解决此问题。借助该表述，可恢复圆轨道近似。只要 $Q\geq 1$，有效势假说便能较好地描述棒旋过程及已建立棒旋的角运动与本轮运动对 $Q$ 的依赖性。这表明初始 $Q$ 的影响印刻于整个盘动力学中，而非仅作为稳定性指标。此外，我们对盘-晕系统进行了稳定性检验。晕的存在使盘更易形成棒旋，其临界 $Q$ 高于孤立盘，这归因于较差自转更高效构建不稳定非轴对称螺旋模，而后者正是棒旋不稳定性的要素。