棒旋星系中核环的流体动力学模拟

尘埃带、核环和核螺旋是棒旋星系内部区域典型的气体结构。它们的形状和性质与宿主星系的物理参数相关。我们利用高分辨率流体动力学模拟研究简单棒旋星系模型中的二维气体流动。模拟中形成的核环可分为两类：一类近圆形，另一类高度拉长。我们发现当棒图样速度过高或核球中心密度过低时，近圆形环可能无法形成。我们还研究了星系模型中的周期轨道，发现内林德布拉德共振（ILR）的概念可由 $x_2$ 轨道的范围推广。我们模拟中所有近圆形核环都位于 $x_2$ 轨道（或 ILRs）的范围内。然而，仅知道共振不足以确定这些核环的精确位置。我们提出近圆形核环的骨架是 $x_2$ 轨道族，即近圆形核环仅允许出现在 $x_2$ 轨道的径向范围内。近圆形核环恰好形成于下落气体的剩余角动量平衡离心力的半径处，这可由从旋转曲线测量的参数 $f_{\rm ring}$ 描述。高图样速度模型中对气体的引力矩更大，导致环尺寸比低图样速度模型更小。我们的结果对利用核环通过二维气体运动学测量真实棒旋星系的参数具有重要启示。