孤立类银河系星系盘中弯曲波的自发生成

我们在两个孤立类银河系星系模型的 $N$ 体模拟中研究了弯曲波（bending waves）的自发生成与演化。这两个模型的盘与暗晕质量比不同，因此它们形成棒和旋涡结构的倾向也不同。由粒子分布中的散粒噪声引发，弯曲波在两个模型中迅速形成并持续数十亿年。中等半径处的波表现为垂直位置和速度上的褶皱结构，这些结构缠绕紧密、形态上超前，且由 $m=1$ 方位角傅里叶分量主导。对这些波的频谱分析表明，它们是银河系中心半径-转动频率平面上两个连续分支模式的叠加。低频分支占主导地位，并负责产生褶皱、超前和扭曲的结构。随着时间推移，该分支的功率向外迁移，这为扭曲的内向外形成图景提供了证据。我们的功率谱在定性上与包含自引力的线性微扰理论和 WKB 分析的结果一致。因此，我们得出结论：模拟中的波是自引力的，而非纯粹运动学的。这些波让人联想到最近在斯隆数字巡天（Sloan Digital Sky Survey）银河系恒星计数中发现的波形图案，并在盘边缘平滑过渡为扭曲。来自 \textit{Gaia} 数据的速度测量对于检验这些褶皱的真实波动性质将起关键作用。我们还编制了一份在外部星系中观测弯曲波所需的“最低要求”清单。