极向盘中的稳定性与旋涡结构

为了研究极向盘的稳定性性质，我们对受中心S0型分量扰动的扁平多方自引力气体盘进行了二维流体动力学模拟。我们的盘结构模拟了典型星系NGC 4650A。中心扰动最初在极向盘中激发了一个稳定的两臂紧卷前导旋涡。对于热盘（Toomre参数Q>1.7），该结构在4.5 Gyr的模拟时间内保持不变。对于较冷的盘，旋涡的自引力变得主导，它从中心扰动中解耦并增长，直至达到饱和阶段，此时形成一个开放的拖尾旋涡，与NGC 4650A中观测到的非常相似。发展非线性结构的时间尺度为1-2 Gyr；在2-3 Gyr内达到饱和。控制结构形成的主要参数是Toomre参数。结果对中心分量的性质出奇地不敏感。如果极向盘的质量远小于NGC 4650A中的盘，则会形成一个较弱的紧卷旋涡，类似于NGC 2787尘埃盘中通过尘埃吸收所见的旋涡。我们的结果是基于多方状态方程推导的，但当绝热指数在$\gamma = 1$（等温）和$\gamma = 2$（非常硬）之间变化时，结果似乎是普适的。