非等温星系盘中的恒星垂直密度分布

星系盘中恒星的垂直密度分布传统上通过假设恒星垂直速度弥散为等温来获得。SDSS、LAMOST、RAVE、Gaia 等近期观测表明，该弥散随距中面的高度而增加。在此我们研究这种非等温弥散对银河系薄盘恒星自洽垂直密度分布的动力学效应，该分布通过联立求解泊松方程和流体静力平衡方程得到。我们发现，在非等温情形下，由于更高的垂直压强，中面密度更低、标高更高，因而分布垂直方向上更为延展。对于典型的观测线性梯度 +6.7 km $s^{-1}kpc^{-1}$，在太阳半径处仅恒星盘的变化约为 35%，且随半径增大和所探索梯度增大而变得更高。该分布在高 z 处呈现翼状结构，与观测一致，并能被双 $sech^{2}$ 很好地拟合，这可能被误解释为存在第二个更厚的盘，特别是在外星系中。我们还考虑了一个更真实的盘，由处于暗物质晕场中引力耦合的恒星和气体组成。结果显示相同趋势，但由于气体和晕引力的相反约束效应，非等温弥散的效应减弱。此外，非等温弥散使总中面密度的理论估计（即 Oort 极限值）降低了 16%。