Gaia DR3 数据与连接旋臂的短棒一致

我们使用数值模拟对 Gaia DR3 数据进行建模，旨在约束银河系棒和旋臂结构参数。我们表明，在类银河系星系盘模型中，形态和速度场都是时间的强函数，在几十个 Myr 内发生剧烈变化。这表明，通过找到与观测到的径向速度场 $v_R(x,y)$ 的良好匹配，我们可以约束棒-旋臂的取向。在模型中加入不确定性对于匹配数据是必要的；最重要的是，高于 10-15% 的日心距离不确定性会使棒的形状和 $v_R$ 四极子模式形态发生扭曲，并减小其相对于太阳-银心线的视角度。对于具有棒长 $R_b\approx3.6$ kpc 的模拟，我们发现了与 Gaia DR3 $v_R(x,y)$ 场的极佳匹配。我们认为，数据与短至约 3 kpc 的 MW 棒（对于中等强度的内盘旋臂结构，$A_2/A_0\approx0.25$）一致，或者，如果旋臂相当弱（$A_2/A_0\approx0.1$），则与长达约 5.2 kpc 的棒一致，并且最有可能正处于与旋臂断开的过程中。我们证明，棒角和距离不确定性可以同样地影响我们的模型与数据之间的匹配——较小的棒角（20 度而非 30 度）需要较小的距离不确定性（20% 而非 30%）来解释观测结果。我们模型的面密度分布的傅里叶分量表明，在太阳半径附近 MW 不存在强 $m=1$ 和/或 $m=3$ 旋臂。