星系动力学中球对齐轴对称恒星流体力学 Jeans 方程的高效求解

在速度椭球各向异性（三积分）且与球极坐标系统对齐的假设下，我给出了轴对称恒星流体力学 Jeans 方程的一种灵活解。我描述并验证了一种鲁棒且高效的数值计算算法。我概述了内禀速度矩的求值以及所有一阶与二阶速度矩的投影，包括视线速度与平面自行。这种球对齐 Jeans 各向异性建模（JAM_sph）方法可细致描述真实星系的光度与运动学。它允许空间变化的各向异性或恒星质光比梯度，也可纳入一般暗物质分布与超大质量黑洞。JAM_sph 方法补充了我此前推导的柱对齐 JAM_cyl 与球 Jeans 解，本文亦对其作了总结。比较 JAM_sph 与 JAM_cyl 所得结果可用于评估推断动力学量的稳健性。作为示例，我使用两种方法对具有高质量积分视场光谱的 Atlas3D 样本（260 个早型星系）进行建模。我发现二者给出的总密度对数斜率在统计上不可区分。这或可解释此前报道的 JAM 方法在恢复真实或模拟星系密度轮廓上的成功。JAM_sph 的参考软件实现已包含在公开可用的 JAM 软件包中。