来自动态模态分解的星系相空间螺旋本征函数

我们研究了银盘垂直运动的均匀平板模型和等温平面模型模拟的时空结构。我们使用动态模态分解（DMD）计算两个模型的模拟分布函数的本征函数，称为 DMD 模态。对于均匀平板情形，我们将 DMD 模态与系统的解析正态模态比较，以评估 DMD 在无碰撞自引力系统中的可行性。随后是等温平面模型，我们关注自引力对相混合的影响。我们计算了系统在不同相互引力与外部势相对主导性下的 DMD 模态，以研究相应的模态结构与寿命的变化。我们发现存在一个相对主导性区间，约为外部势与相互引力 4:1 时，DMD 模态在 $(z,v_z)$ 平面中呈螺旋状，且几乎无阻尼。这引出了如下命题：在弱到中等自引力下经历相混合的系统可具有以此类模态形式持续存在的螺旋结构。我们随后以猜想作结：此类机制可能作用于 Gaia 数据发布 2 中观测到的相空间螺旋，且用 DMD 研究更复杂的模拟可能有助于理解导致观测螺旋的扰动的时机与形态。