由剧烈引力动力学形成具有长寿命旋臂的盘状结构
星系天体物理
2020-10-14 v2 宇宙学与河外天体物理
统计力学
摘要
通过简单的动力学实验，我们研究了引力与气体动力学在初始非平衡、均匀且旋转的孤立大质量过密度区演化中的联合效应。系统平均场势的快速变化使仅通过牛顿引力相互作用的类点粒子（PPs）形成以旋转运动为主的准静态厚盘，外围环绕远非平衡的旋臂。另一方面，气体组分经历压缩激波与辐射冷却，形成扁平得多的盘，其中旋转运动相干且速度弥散小于 PPs。在此气体盘周围形成了长寿命但非定常的旋臂：这些旋臂由气体粒子构成，它们在引力坍缩阶段获得了特定的相空间关联从而相干运动。这种相空间关联是旋臂剧烈起源的标志，并意味着物质运动与能量传输。在更大尺度上，径向速度分量显著大于旋转分量处，气体沿 PPs 所迹的同一非平衡旋臂运动。最后我们概述了结果的天体物理与宇宙学意义。
引用
@article{arxiv.2008.02605,
title = {Formation of disks with long-lived spiral arms from violent gravitational dynamics},
author = {Francesco Sylos Labini and Luis Diego Pinto and Roberto Capuzzo-Dolcetta},
journal= {arXiv preprint arXiv:2008.02605},
year = {2020}
}
备注
23 pages, 26 figures. To be published in Physical Review E. Movies of the simulations are available at https://tinyurl.com/rvyg5br. The revised version matches the published version