M51 旋臂模式速度的径向依赖性

宏伟设计旋涡星系 M51 长期以来一直是旋涡结构理论的关键目标。对这一标志性旋涡星系的研究可以探讨强旋涡结构是瞬态的（例如相互作用驱动）还是持久的。作为揭示 M51 结构起源的线索，我们使用径向 Tremaine-Weinberg (TWR) 方法研究旋臂模式速度径向变化的证据。我们在追踪星际介质主导分子成分的 CO 观测数据上实施该方法。该方法数值实现的结果——结合正则化（平滑固有噪声解）——表明，在我们推导的主轴位置角 PA=170° 时，4 kpc 内存在两个不同的模式速度，两者都终止于共转半径，且都显著高于传统采用的全局值。对旋转曲线的检查表明，2 kpc 内部的模式速度缺乏内林德布拉德共振 (ILR)，这与 HST 近红外观测中看到的前导结构一致。我们还发现了通过扩展正则化区域测量的 4 至 5.3 kpc 之间较低模式速度的初步证据。与原始 TW 方法一样，主轴位置角 (PA) 的不确定性是计算中最大的误差来源；在本研究中，当 δPA=±5° 时，PA=170° 的速度参数会引入约 20% 的误差。作为这种标准不确定性的补充，PA=175°（同样被数据允许）的解在 4 kpc 内仅显示一个模式速度，我们考虑这种情况类似于径向变化的 PA。