重新定义多成分恒星与气体盘的 $Q$ 参数

我们指出银河系盘 $Q$ 稳定性参数存在一个根本性的不匹配：Toomre 的 $Q = 1$ 定义了轴对称稳定性与不稳定性的边界，而模拟、观测和理论预期将 $Q$ 在 $Q > 1$ 的区域用作旋臂活动（例如摆动放大）的度量，但 $Q$ 并非为此目的而设计。我们建议重新定义 $Q$，使其既保持 $Q = 1$ 作为稳定性边界，又能一致地建立 $Q$ 与最大摆动放大因子之间的映射。利用 Goldreich-Lynden-Bell 形式体系，我们发现特别是气体盘的 $Q$ 一直存在不匹配，应将其重新定义为接近传统定义的平方。我们为简单盘、双成分盘和多成分盘提供了 $Q$ 的新公式，包括对垂向延展盘的讨论，并给出了一个简单的迭代公式，同时提供了相应代码。在我们的定义下，我们得到太阳邻域的 $Q \approx 1.58$，更接近模拟结果。我们比较了银河系和 M74，结果表明，与观测一致，对于恒星主导的模式，理论预测银河系具有更高的 $m$ 数（不支持双臂模式）。气体不稳定性出现在小得多的尺度上（$m \gtrsim 10$），我们将 M74 的气体模式和银河系中的局域支脉都归因于这种气体不稳定性，而非恒星旋臂。