Gaia 相空间螺旋结构源于弯曲波

我们讨论恒星盘中的纯垂直弯曲波演化形成类似于 Antoja 等人(arXiv:1804.10196)在 Gaia 数据释放 2 中发现的相空间螺旋的物理机制。这些螺旋通过将太阳邻域恒星投影到 $z-v_z$ 平面而发现。投影到 $z-v_z$ 平面上的恒星数密度中出现微弱螺旋,这可由相缠绕的简单模型解释。当按 $z-v_z$ 平面上的bin以中位 $v_R$ 或 $v_\phi$ 着色时,可见更显著的螺旋。我们使用玩具模型和完全自洽模拟表明,这些螺旋由恒星盘的垂直弯曲振荡自然发展而来。其 underlying 物理源于如下观测:恒星的垂直能量(本质上是其在 $z-v_z$ 平面中的“半径”)与其角动量或引导半径相关。此外,在固定物理半径处,引导半径决定了方位角速度。这些性质共同暗示了面内运动与垂直运动之间的关联,直接导致了 Gaia 螺旋。我们表明有效势中的三次 $R-z$ 耦合项对于理解螺旋的形态至关重要。这表明相空间螺旋可能是探测银河系势的有力工具。此外,我们认为自引力对于正确模拟弯曲波及其伴随的相空间螺旋的演化是必要的。