棒旋星系中的环与旋臂。I 基本构件

在本文中，我们提出了能够解释棒旋星系中旋臂以及内环和外环的形成与性质的基本构件。我们首先简要总结了我们在其他地方给出的完整理论描述的主要结果，并以更物理化的方式呈现它们，旨在无需对动力系统或轨道结构有深入了解即可理解。我们以这种方式引入了流形的概念，可以将其视为引导轨道的管道。这些流形的动力学可以支配棒旋星系中旋臂以及内环和外环的性质。我们发现，棒强度会影响 L1 和 L2 拉格朗日点的不稳定程度、流形管内的运动以及流形中的粒子绕星系中心完整旋转一周所需的时间。我们还表明，棒的强度，或者更准确地说，在共转区域及其稍远处非轴对称强迫的强度，决定了最终的形态。因此，较弱的棒会产生 R1 环或伪环，而较强的棒则驱动 R2、R1R2 和旋臂形态。我们研究了形态作为棒的主要参数的函数，并为此提供了描述性的二维图。我们还推导了如果 L1 和 L2 拉格朗日点变得稳定，流形形态和性质会如何改变。最后，我们讨论了耗散如何影响流形性质，并比较了类气体和恒星情况下的流形。与观测的比较，以及有待观测检验的明确预测，将在伴随的论文中给出。