气体对星系中旋臂图案速度的动力学效应

在旋涡结构的密度波理论中，宏象双旋臂图案被视为在星系盘中以恒定且确定的图案速度刚体转动。尽管困难，旋臂图案速度的观测测量已在少数星系中实现，例如我们考虑的NGC 6946、NGC 2997和M 51。我们检验对于给定的观测旋转曲线和图案速度值，理论色散关系是否允许对应于稳定波的波数存在实解。我们发现，如文献中通常所做的那样，当将盘视为仅由恒星组成时，通常不支持观测图案速度下的稳定密度波。相反，包含低速度弥散分量即气体，对于获得稳定密度波是必不可少的。此外，我们获得了在某个半径处对应于稳定密度波的允许图案速度的理论范围，并核查对于所考虑的三个星系，观测图案速度落在其各自规定的范围内。表明即使在星系盘中包含少量（~15%）质量分数的气体，也会对色散关系产生显著的动力学效应，从而对在真实的、富气体旋涡星系中可能观测到的图案速度产生显著影响。