利用流形对银河系内盘进行建模 I——初步探索

我们利用不变流形研究了银河系内部由棒驱动的动力学。该理论已成功应用于描述外部星系中环和旋臂的形态和运动学，现在我们首次将其应用于银河系。我们计算了由位于棒两端的不稳定周期轨道的不变流形所约束的轨道。我们讨论了COBE/DIRBE棒和长棒是构成一个单一的棒还是两个独立的棒，并进行了一系列比较，这些比较共同有力地支持了前一种可能性。更具体地说，我们倾向于认为所谓的COBE/DIRBE棒是一个棒状/花生状核球，其外部薄的部分就是所谓的长棒。这种可能性与对外部星系的观测、轨道结构理论以及数值模拟都吻合得很好。然后，我们详细分析了五个代表性银河系势函数给出的形态和运动学。其中两个具有Ferrers棒，两个具有四极棒，最后一个具有复合棒。我们首先只考虑COBE/DIRBE棒，然后将其扩展以包含长棒的影响。我们发现，流形给出的大尺度结构描述了一个内环，其大小类似于近端和远端的3千秒差距臂，以及一个外环，其性质类似于银河分子环。我们还分析了这两个结构在不同银河系势函数下的运动学，发现它们再现了银河经度-速度CO图中主要的过密度区域。最后，我们考虑了对于哪些模型参数，流形的整体形态可以再现两条外旋臂。我们得出结论，这要么需要质量更大、旋转更快的棒，要么需要在势函数中包含一个描述旋臂的额外成分。