具有有限厚度的富气星系盘中的结构形成：从盘到环

引力不稳定性在富气高红移盘星系的结构形成中起着重要作用。在本文中，我们重新审视了轴对称微扰理论及其导致的结构增长，同时考虑了盘的真实厚度。在不稳定区域（对应于厚盘的 Toomre 参数低于临界值 Q_0,crit = 0.696），我们发现最快增长的微扰波长总是比经典无限薄盘近似中的波长大 1.93 倍。这一结果与采用的盘标高无关，因此也与温度和面密度无关。为了检验解析理论，我们将其与一个具有典型垂直 sech^2 密度剖面的等温引力不稳定气体盘的高分辨率流体动力学模拟进行了比较，并研究了其破碎成环随后碎裂成致密团块的过程。在第一阶段，形成了环，它们离散地组织起来，其间距对应于局部最快增长的微扰波长。我们发现，初始时必须用五个或更多的网格单元解析盘标高，以保证环结构的适当增长，这些环遵循解析预测。这些环随后收缩成一条细而密的线，同时从环间区域吸积更多气体。正是这些致密的圆形细丝，随后碎裂成大量团块。与通常假设的相反，团块的大小因此并非直接由最快增长的波长决定。