星系盘的自旋结构及其对转动速度曲线的影响

根据在多个波长域使用的不同观测技术，大多数旋涡星系都具有平坦的转动速度曲线。在这项工作中，我们表明非线性项能够平衡波的色散效应，从而在不引入除集中于核球与盘中的重子物质之外的任何其他物质的情况下，重现观测到的转动曲线轮廓。为了证明所考虑的模型能够恢复平坦的转动曲线，我们选择了银河系作为最佳已测绘星系来应用该模型。使用多达 $10^7$ 个粒子的引力 N 体模拟，我们以两种不同的方法在银河系情况下检验了这一动力学模型。在直接方法中，作为模拟运行的输入条件，我们设定了先前作为非线性 Schr"{o}dinger 方程显式解而获得的螺旋面密度分布（而非广泛使用的指数盘近似）。在演化方法中，我们以不同的初始质量与转动速度分布初始化运行，以捕捉旋臂的自然形成，并确定它们在盘演化中的作用。在这两种情况下，我们都能够在约 $\sim10^9$ 年的模拟结束时刻重现稳定且不膨胀的盘结构，且未包含晕。尽管该给定模型未考虑恒星的速度弥散与有限盘厚度，此处呈现的结果仍意味着非线性效应可显著改变维持星系盘稳定构型所需的暗物质数量。