从经典造父变星看银河系翘曲的结构、运动学和时间演化

翘曲是银河系盘面一个众所周知的起伏。其结构已被广泛研究，但直到盖亚DR2数据发布，才得以揭示其在太阳邻域之外的运动学特征。在这项工作中，我们通过对经典造父变星的高度（$Z$）以及首次对其垂直速度（$V_z$）进行傅里叶分解，分析了它们所描绘的翘曲。我们发现了一个清晰但复杂的信号，这两个变量都揭示了一个不对称的翘曲。在$Z$中，我们发现翘曲在盘面外围的振幅几乎是对称的，两个极值在任何半径处都从未完全相对，并且节点线在$R>11$ kpc处呈现出沿恒星旋转方向的扭曲。对于$V_z$，除了常见的$m=1$模式外，还需要一个$m=2$模式来表示翘曲的运动学信号，这反映了其方位角不对称性。最大垂直速度线同样像节点线一样扭曲，并落后约$\approx 25^\circ$。我们开发了一种新的形式体系，通过对$Z$和$V_z$的傅里叶分解进行联合分析，来推导每个半径处每个傅里叶模式的模式速度和振幅随时间的变化$\dot{A}$。通过将其应用于造父变星，我们发现对于$m=1$模式，其沿恒星旋转方向的模式速度恒定为$9.2\pm3.1$ km/s/kpc，在$R\approx 14$ kpc范围内$\dot{A}$可忽略不计，而在更大半径处略有增加，这与先前的工作一致。