伴星系在星系盘中诱导的结构

利用N体模拟，我们研究了一个伴星系在绕星系盘作衰减偏心轨道运动时，通过反复飞掠在星系盘上诱导的结构。我们的系统由恒星盘、核球和活的暗物质晕组成，我们研究了系统对伴星系一系列飞掠的动力学响应，同时改变i) 盘的温度（由Toomre Q参数表征）和ii) 伴星系的质量与初始轨道。我们使用了一种新的三维笛卡尔网格程序：MAIN（网格自适应近似逆N体求解器）。回顾了MAIN的主要特点，重点介绍了使用一种新的对称因子化近似稀疏逆矩阵（SFASI）结合多重网格方法，该方法能够高效求解三个空间变量下的泊松方程。我们发现：i) 伴星系需要被赋予一个相当窄的质量窗口内的初始质量，才能通过反复飞掠机制在主星系的盘中产生显著且更持久的非轴对称结构（棒和旋臂）。ii) 一个关键现象是伴星系激发模式与盘自激发模式之间的拮抗作用。需要$Q >1.5$的值，才能使伴星系激发模式的增长压倒盘自激发模式的增长。iii) 我们给出证据表明，伴星系诱导的旋臂结构最好用密度波来表示，其模式速度在一个从内林德布拉德共振延伸到接近但位于共转圈内部的区域内几乎恒定。