星系纤维状结构中非热平衡态的动力学起源

观测强烈表明，星系分子云中的纤维状结构处于非热平衡态。作为纤维状结构的简单模型，我们通过多种方法的动力学数值模拟，研究了一个二维自引力点粒子系统：直接N体运动方程积分、粒子网格模拟以及一种最近发展的在粒子网格方法中包含多粒子碰撞的数值方案。通过研究高斯密度峰的坍缩，我们发现，在维里振荡衰减之后，系统会稳定在一个非热平衡的稳态，其径向密度分布与观测到的分布相似，从而暗示了实际纤维状结构中观测到的非热平衡态具有动力学起源。此外，对于足够冷的坍缩，密度分布与动力学温度呈反相关，即表现出温度反转，这也是在一些纤维状结构观测中已发现的特征。在初始等温柱体受到强扰动后所达到的状态中也出现了同样的情况。最后，我们结合其他领域（包括非天体物理领域）的最新发现讨论了我们的结果，并论证了在任何具有长程相互作用的物理系统中都可能观测到同类的非热平衡态。