正常旋涡星系中的恒星轨道研究 II：旋臂结构与动力学参数的限制

利用一组正常旋涡星系的详细势模型，我们分析了随着旋臂的结构与动力学参数（质量、图案速度和俯仰角）被逐步修改时的盘恒星轨道动力学。通过这一对有序与混沌行为的综合研究，我们构建了一组轨道支撑的星系模型以及轨道自洽旋臂模型的合理参数。我们发现，为维持对旋臂的轨道支撑，旋臂质量 M$_{sp}$ 必须随俯仰角 $i$ 的增大而减小；若 $i$ 小于 $\sim10\deg$，对于 Sa、Sb 和 Sc 型星系，M$_{sp}$ 可分别高达盘质量的 $\sim7\%$、$\sim6\%$、$\sim5\%$。若 $i$ 增大至 $\sim25\deg$，最大 M$_{sp}$ 为盘质量的 $\sim1\%$，与形态类型无关。超出这些限值，旋臂可能表现为暂现特征。关于极端混沌行为所施加的限制，我们发现对盘星系旋臂参数的最大合理值存在强约束，超越该值混沌行为变得普遍。我们发现，对于 Sa、Sb 和 Sc 星系，当 $i$ 分别小于 $\sim20\deg$、$\sim25\deg$、$\sim30\deg$ 时，M$_{sp}$ 可高达盘质量的 $\sim10\%$。若相应的 $i$ 约为 $\sim40\deg$、$\sim45\deg$、$\sim50\deg$，M$_{sp}$ 为盘质量的 $\sim1\%$、$\sim2\%$、$\sim3\%$。超出这些值，混沌主导相空间，摧毁主周期轨道及邻近的准周期轨道。