基于混沌与有序轨道行为的晚型旋涡星系旋臂倾角限制

我们利用旋臂的三维自引力模型，构建了低核质量旋涡星系（即哈勃分类中的晚型星系）模型，并分析了从 10$\deg$ 到 60$\deg$ 的轨道动力学随倾角的变化。通过间接测试轨道自洽性，我们搜寻了主要周期轨道并研究了密度响应。对于倾角高达约 $\sim 20\deg$ 的情况，密度响应紧密支持势场，从而允许长寿命旋涡结构的形成。密度响应倾向于在势场中“避开”较大的倾角，而在相应的响应中保持较小的倾角。倾角大于 $\sim 20\deg$ 的旋臂将不是长寿命结构，而是瞬态结构。另一方面，通过对相空间进行广泛的轨道研究，我们还发现，对于倾角大于 $\sim 50\deg$ 的晚型星系，混沌变得普遍，破坏了围绕主要稳定周期轨道和准周期轨道的有序相空间，甚至破坏了这些轨道本身。这一结果与晚型星系的观测结果高度吻合，其中观测到的最大倾角约为 $\sim 50\deg$。