N体星系盘中与螺旋和棒状密度波相关的相空间结构

本文利用一个结合了质量粒子和示踪粒子的银河系盘 N 体混合模拟，研究了不同局部邻域中的恒星相空间分布或速度分布。傅里叶光谱图中识别出的图案速度表明，在该模拟中，双臂和三臂螺旋密度波、棒状结构以及不对称运动是耦合在一起的，其中一种图案的共振位于其他图案的共振附近。我们根据不同局部邻域中的粒子构建了径向和切向（uv）速度分布。无论在星系盘中的什么位置，在这些局部速度分布中出现多个团块都是很常见的。在某一星系半径处观测到的速度分布特征，在邻近邻域（更大和更小的半径处）也能看到，但其平均 v 值有所偏移。如果一个团块的 v 速度分量决定了其恒星的平均轨道星系半径，那么这就是预料之中的。我们发现，速度分布中的空隙与螺旋臂中弯折或不连续处的半径相关。这些空隙似乎也与螺旋密度波的林达博共振（Lindblad resonances）相关，因此标志着星系盘中不同主导图案之间的边界。我们讨论了这些发现对基于局部速度分布解释银河系盘的启示。当附近存在一条强螺旋臂时，由紧邻棒的外林达博共振外部且棒与日地-银心线呈 45 度夹角的区域所产生的速度分布，与在太阳邻域中观察到的速度分布（在较低 uv 处呈三角形，并带有类似武仙座流的流）更为相似，这与在太阳邻域紧邻内侧观测到的半人马臂切线一致。