三轴恒星系统的规则与混沌动力学

我们利用Laskar频率映射技术研究具有中心密度尖点和大质量黑洞的三轴星系动力学。对于10^4条轨道的系综，我们数值计算了运动的三个基本频率，从而能够描绘出Arnold网。我们还计算了随机轨道在频率空间中的扩散速率。在构建相空间结构中具有根本重要性的对象是三维共振环面；即使这些环面是稳定的，它们也不一定像仅具有两个自由度的系统中那样与周期轨道相关联。盒状轨道通常具有随机性，但一些管状轨道也具有随机性。在给定能量下，盒状轨道扩散速率的谱在至少六个数量级上可以很好地近似为幂律。具有高中心浓度——陡峭的中心尖点或大质量黑洞——的模型表现出最大的随机性。质量占星系质量0.3%的黑洞在诱导随机扩散方面与最陡峭的中心密度尖点同样有效。当中心黑洞质量超过星系质量的2%时，盒状相空间中会发生向全局随机性的转变。我们预测，由于暗弱椭圆星系具有较高的中心密度和较短的穿越时间，其平均动力学演化程度更高。对于绝对星等暗于约-19或-20等的星系，演化时间估计短于星系寿命，这与在该光度下许多椭圆星系性质观测到的变化一致。