推动无碰撞和弱碰撞自引力系统非平衡动力学的前沿

在标准宇宙学范式中，结构形成通过星系和暗物质星系的引力相遇和合并发生。因此，这些无碰撞自引力系统在最不平衡或准平衡状态下居多。最近的观测显示，即便是我们自己的银河系也拥有非平衡特征。这促使我们从标准平衡星系动力学转向较少探索的非平衡动力学。这篇论文提出了新的理论来描述受扰动星系(通过相混合、朗道阻尼等)在冲击、准慢和近共振情形下的松弛/均衡。我们还阐述了宿主星系响应对扰星的反馈如何导致其的世界面演(动力学阻尼)。首先，我们提出了穿透性冲击相遇的非扰动处理，是对仅适用于远距离相遇的标准理论的推广。接着，提出了描述盘状星系对外部扰动(例如，卫星撞击)相混合的通用扰动形式，描述称为相-spiral 的非平衡特征的形成与演化，这些特征类似于银河系中被 Gaia 发现的特征。最后，我们提出了近共振星系响应和动力学阻尼的自洽扰动理论和非扰动轨道方法。这些理论首次解释了动力学浮力和核心停滞的起源，这些现象在 cored 星系中大扰星动力学阻尼的 N-body 模拟中被观察到，在标准的 Chandrasekhar 和共振理论中尚未得到解释。这些过程对天体物理学意义深远，例如它们可以阻滞甚至可能扼杀心动力学阻尼中质量巨大的扰星在 cored 星系中的合并。