棒旋星系中的气体结构：棒强度的影响

利用流体动力学模拟，我们研究了棒旋星系中气体子结构的物理性质及其与棒强度的关系。假设气体介质是等温且无磁场的。棒势被建模为指数为 n 的 Ferrers 长球体。为了探索不同棒强度的情况，我们改变了相对于球状成分的棒质量 fbar 及其纵横比。我们推导出了作为 fbar 和纵横比函数的棒强度 Qb 表达式，以及最大棒扭矩发生的半径 r(Qb)。将这些表达式应用于观测时，表明真实星系中的棒最可能具有 fbar=0.25-0.5 和 n<1。尘埃带大致遵循一条 x1 轨道，并且在更强且更细长的棒下趋于更直，但对自引力的存在不敏感。只有当棒的质量或 elongation 不大时，才会形成传统的 x2 型核环。x2 型环的半径通常小于内林德布拉德共振，随 Qb 增加而系统性地减小，而在包含自引力时略大。这证明环的位置不是由共振决定的，而是由尘埃带激波处的角动量损失量决定的。核螺旋仅当环为 x2 型且尺寸足够大时才存在。与其他特征不同，核螺旋是瞬态的，它们开始时紧密缠绕且微弱，然后由于非线性效应解开并变强直至转变为激波，且 Qb 越大解开速率越高。研究发现，对于 Qb<0.2 的模型，流向星系中心的质量流入率小于 0.01 Msun/yr，而当 Qb>0.2 且包含自引力时，该速率大于 0.1 Msun/yr。