Simulations of spiral galaxies with an active potential: molecular cloud formation and gas dynamics
我们描述了模拟的气体盘的积极的螺旋潜力的响应。该势是由N体计算得到的,并导致了多臂的时间演化模式。气体形成了典型的大设计星系的长螺旋臂,尽管螺旋图案是不对称的。与具有一致的2/4臂模式的大设计螺旋星系的主要区别在于,气体通常不会穿过螺旋臂,而是落入发展中的潜在最小值,并且只有当局部最小值溶解时才会释放。在这种情况下,密度气体与螺旋势重合,而不是像大设计螺旋那样偏移。因此,我们认为螺旋激波和恒星形成之间没有偏移,也没有明显的共旋半径。当大块物质被剪断离开旋臂时,在大设计的螺旋中出现的刺,在这里报道的活跃的、随时间演变的螺旋中是罕见的。相反,当潜在的螺旋势由于N体动力学而溶解时,螺旋臂就会形成大的分支。我们发现,分子云质谱的活动潜力是类似的云在大设计计算,主要取决于环境压力,而不是潜在的性质。最大的分子云发生在螺旋臂碰撞时,而不是在螺旋臂内凝聚。
2008-01-23 astro-ph
Star formation and Asymmetry in the spiral arms of M51-- Variable star formation caused by more than one spiral density wave
在M51的内部3 kpc,我们发现对数螺旋提供了很好的拟合,在分子气体中的CO(J=1-0)发射线沿螺旋臂的BIMA观察到的峰强度。然而,我们测量到星系一侧观察到的臂的位置和密度与另一侧的臂相比存在显着的不对称性。在1和2.2千秒差距的半径之间,在CO中追踪的气体分布是不平衡的,其中一个臂中的密度是另一个臂中的两倍。在同一区域,旋臂在旋转180度后,与星系另一侧的旋臂位置偏移20度。我们使用的比率的CO排放的Pa α氢复合线,以估计沿着每个arm. Except一个狭窄的区域,在约2kpc的恒星形成是令人惊讶的效率低下的恒星形成的效率,气体耗尽的时间约为2亿年,尽管在武器的分子气体密度的变化很大。我们用一个简单的模型解释了两个臂的双对称结构的偏差,该模型包括一个额外的三臂螺旋密度波。这个模型解释了一侧臂与另一侧臂之间的角度偏移,分子气体的不平衡分布,以及星系核东北部的臂间恒星形成。由于恒星形成效率不受气体密度变化的影响,而气体密度的变化可以通过一个额外的三臂密度波的存在来解释,我们认为恒星形成率是可变的,当两个螺旋密度波的最大值重合或相长相加时,恒星形成率最高。
2003-06-20 astro-ph
Spiral Molecular Front in Galaxies: Quick Transition from Atomic to Molecular Hydrogen in Spiral Arms
我们导出了螺旋星系M51中分子分数fmol(分子气体密度与总气体密度之比)的二维图,并研究了分子锋(MF)的行为,其中MF代表fmol从接近零到1急剧变化的地方,反之亦然。我们发现,MF现象不仅发生在径向,而且在方位角方向通过螺旋臂,和fmol变化迅速的臂间过渡区。方位角MF的存在表明原子气体(HI)在通过旋臂时迅速转变为分子气体(H_2)。我们基于HI到H_2的相变理论对MF进行了数值模拟,并再现了观测结果。我们估算了该跃迁的方位标度长度小于200秒差距,对应于约200万年的H_2气体形成时间。分子臂的方位角宽度估计为至多2.5kpc,其中气体可以保持在分子相约2500万年。
2002-02-10 astro-ph
Tracing the spiral arms in IP Pegasi
我们报告的时间分辨光谱分析的IP飞马座在爆发与日食映射技术,调查的位置和所观察到的螺旋结构的几何形状。我们能够获得一个改进的视图的螺旋结构的光变曲线的援助下提取的速度箱匹配的螺旋臂的速度的观察范围结合双默认地图定制重建的不对称结构。双臂螺旋结构在所有的日食图中都可以清楚地看到。这些臂位于距盘中心不同的距离处。"蓝“臂(R= 0.55 +/- 0.05 R_{L1})比”红“臂(R= 0.30 +/- 0.05 R_{L1})更远离椎间盘。有证据表明,沿螺旋图案的发射气体的速度低于相同的圆盘半径的开普勒速度。外臂的差异较小(测量的速度比开普勒低10%-15%),而内臂的差异更为显著(观察到的速度比开普勒低40%)。我们从日食图的方位角强度分布中测量出螺旋的张开角为θ = 25 +/- 3度。在不同的爆发阶段的数据与类似的测量结果的比较表明,在IP Peg的螺旋臂的开口角减小,而爆发的吸积盘冷却和收缩,与潮汐驱动的螺旋波的预期演变。沿着螺旋图案的次开普勒速度和螺旋的张开角与爆发阶段之间的明确相关性有利于将这些不对称结构解释为潮汐引起的螺旋冲击。
2005-07-07 astro-ph
Application of the global modal approach to spiral galaxies
本文以NGC 488、NGC 628、NGC 1566、NGC 2985、NGC 3938和NGC 6503六个旋涡星系为例,检验了整体模态方法在旋涡结构密度波理论中的适用性。星系展示了各种各样的螺旋模式,从规则的开放和紧密缠绕的螺旋模式到多臂螺旋结构。利用观测到的恒星速度色散和自转曲线的径向分布,我们构造了每个星系中星系盘的平衡模型,并利用线性全局模态分析和非线性流体动力学模拟分析了螺旋扰动的动力学。该理论定性地再现了星系盘中旋臂的观测特性。也就是说,该理论预测了在星系NGC 1566中观察到的大设计螺旋结构,在星系NGC 488和NGC 2985中的紧密缠绕螺旋,在星系NGC 628中的第三个螺旋臂的双臂螺旋图案,以及在星系NGC 3938和NGC 6503中的多臂螺旋结构。一般来说,更大质量的圆盘由双臂螺旋模式主导。具有较低质量和较低速度色散的螺旋模式对于具有不同臂数的螺旋模式同时是不稳定的,这导致更复杂的图案。
2005-09-23 astro-ph
Ram-Ppressure Effects on Dense Molecular Arms in the Central Regions of Spiral Galaxies by Intracluster Medium
我们通过流体动力学模拟研究了团内风对旋涡星系内盘的冲压压力效应。即使风是温和的,没有强大到足以剥离气盘,冲压压力干扰轨道的臂间气体显着。这导致星系内部几千秒差距区域出现不对称的致密分子臂。这种机制可以解释在室女座螺旋中经常观察到的中心区域的不对称CO气体分布。
2002-01-08 astro-ph
Open Cluster Birth Analysis and Multiple Spiral Arm Sets in the Milky Way
The Milky Way spiral arm dynamics is studied using the birth place of open clusters . We separately study the nearby spiral arms, and find evidence for multiple spiral sets. In particular, the Sagittarius-Carina arm appears to be a superposition of two sets. The first has a pattern speed of Omega_P,Carina,1=16.5^{+1.2}_{-1.4sys}+/-1.1_{stat} (km/s)/kpc, while the second has Omega_P,Carina,2=29.8^{+0.6}_{-1.3sys}+/-1.3_{stat} (km/s)/kpc. The Perseus arm located at larger galactic radii exhibits only one clear set with Omega_P,Perseus=20.0^{+1.7}_{-1.2sys}+/-1.6_{stat} (km/s)/kpc. The Perseus an…
2005-03-06 astro-ph
The Milky Way Spiral Arm Pattern
利用一个真实的银河系中气体流动的动力学模型,构造了一个完整的分子(CO)气体三维分布图。这张图显示了两个突出的螺旋臂,从棒的末端开始,平滑地连接到在银河系外的氢原子中观察到的四臂螺旋图案。与以前的尝试不同,我们的新地图揭示了银河系棒区和圆盘远端的气体分布。这是第一次,我们可以跟踪气体中的旋臂,因为它们从银河系中心后面经过。
2008-12-18 astro-ph
The Discovery of Spiral Arms in the Starburst Galaxy M82
本文报道了在星暴星系M82的近红外(NIR)图像中发现的两个对称旋臂。当从NIR图像中减去轴对称指数盘时,恢复螺旋臂。臂从近红外线棒的末端出现,可以追踪到三个圆盘刻度。臂的缠绕与螺距角14度的m=2对数螺旋模式一致。尽管在近红外图像上检测到了这些臂,但它们比圆盘更蓝。如果星系的北侧离我们更近,就像通常假设的那样,观察到的旋转方向意味着拖曳臂。近边缘的方向,高磁盘表面亮度,并在光学图像中存在一个复杂的网络的尘埃丝,负责缺乏检测的武器在以前的研究。
2005-06-13 astro-ph
One-Armed Spiral Waves in Galaxy Simulations with Counter-Rotating Stars
出于观察盘星系与反旋转的恒星,我们已经运行了二维的,无碰撞的N体模拟盘星系与显着的反旋转组件。对于我们所有的模拟,Toomre稳定性参数的初始值为Q = 1.1。反向旋转颗粒的百分比范围为25%至50%。一个固定的单臂螺旋波观察到形成在每次运行,持续从几个到五个旋转周期,在半质量半径测量。在一个运行中,螺旋波最初是一个领先的手臂,随后转化为trailingarm.We还观察到在运行中的螺旋方向的变化,最初包含相同数量的粒子在两个方向上的轨道。我们的模拟结果支持的解释,由于两个流的不稳定性的一个武装波。
1997-05-12 astro-ph
Spiral Structure and Galaxy Environment
在330个Sa-Sc型正常螺旋中,具有“环”、“中间”和"螺旋“臂的天体所占比例与环境无关。类似的结论似乎适用于123个SBa-SBc型有棒螺线的臂变种。它的结论是,在北部Shapley-Ames星系,螺旋臂的螺旋和环品种之间的区别是,在目前可用的数据的准确性,独立的星系环境。这一结果表明,螺旋臂的详细形态主要取决于母星系的特征,而不是银河系的环境。
2002-04-30 astro-ph
Analysis of spiral arms using anisotropic wavelets: gas, dust and magnetic fields in M51
我们已经开发出一种技术,隔离细长的结构在银河系的图像,如螺旋臂,使用各向异性小波,并将其应用到地图的CO,红外和无线电连续发射的大设计的螺旋星系M51。确定了几个$\kpc$长的CO、红外线和无线电连续发射的脊之间的系统性移位,以及沿着螺旋臂的螺距角的几十度的大变化。我们发现两种类型的臂的极化无线电发射:一个有一个脊靠近脊的CO,具有类似的螺距角的CO和极化螺旋和定期磁场;另一个并不总是与CO臂和其螺距角不同的方向,其定期磁场。规则磁场脊、致密气体和温暖尘埃之间的偏移与螺旋密度波触发恒星形成的预期序列相一致,气体进入激波和巨大分子云形成之间的延迟为数千万年,云形成和年轻星团出现之间的间隔相似。在CO臂的位置处,规则磁场的取向与螺旋臂的螺旋角相同,但是远离气体臂,规则场的取向显著变化。螺旋激波压缩可以解释一种强极化射电辐射臂的产生,但另一种不同的机制可能是造成第二种极化臂的原因。
2006-09-28 astro-ph
The formation of molecular clouds in spiral galaxies
我们提出了光滑粒子流体动力学(SPH)模拟分子云形成的旋涡星系。这些模拟模拟了非自引力气体盘对星系势的响应。螺旋激波导致气体中的高密度,以及螺旋臂中的相当大的结构,我们将其确定为分子云。我们认为这些结构的形成是由于撞击流的动力学,它扰动了通过旋臂的气体流动。此外,螺旋激波诱导大的速度分散在螺旋臂,与分子云中观察到的速度分散的幅度。我们估计分子氢的形成,通过后处理我们的结果,并假设气体是等温的。如果气体是冷的($T\le100$ K),气体在螺旋激波中被充分压缩,以便在致密的螺旋臂团中形成分子氢。这些分子云大部分被限制在旋臂中,因为大多数分子气体在离开旋臂时被光解为氢原子。
2006-07-14 astro-ph
The detection of spiral arm modulation in the mass distribution of an optically flocculent galaxy
NGC 4062(一种光学絮凝剂)中的螺旋臂调制首次被检测到; NGC 4062和NGC 5248(光学图像中的经典大设计)的傅立叶光谱几乎相同。
2000-10-26 astro-ph
Peculiarities in the stellar velocity distribution of galaxies with a two-armed spiral structure
本文通过考虑具有不同整体傅立叶振幅C_2的螺旋形恒星密度波,扩展了我们以前对双臂螺旋星系盘内恒星速度分布特性的数值研究。我们证实了我们以前的结论,即在旋臂外缘附近,恒星速度椭球的最小主轴与最大主轴之比σ_1:σ_2变得异常小。恒星速度椭球被拉长的程度(与轴对称盘的未扰动值相比)随着螺旋密度波的强度而增加。特别地,C_2=0.06螺旋线可使未扰动的σ_1:σ_2值减小20%,而C_2=0.13螺旋线可使未扰动的σ_1:σ_2值减小3倍。异常小的σ_1:σ_2比值可以用来追踪{ \it恒星}螺旋密度波的位置。在旋臂的外缘附近,σ_{rr}:σ_{rr}比具有更复杂的特性,并呈现出不太确定的极小值。我们发现,在旋臂附近,epicpherical近似被破坏,不能用于C_2 >= 0.05-0.06的旋涡星系或旋涡恒星密度波振幅(相对于未扰动背景)为0.1或更大的星系。
2008-11-18 astro-ph
A test of arm-induced star formation in spiral galaxies from near-IR and H$α$ imaging
我们已经在H $α$和近红外K波段(2.2 μ m)成像了20个螺旋星系的样本,以确定这些天体中恒星形成的位置和强度,相对于老恒星星族的扰动。我们发现,恒星形成率显着增强K波段臂附近。我们还发现,在手臂区域的恒星形成率的这种增强与测量手臂中冲击的相对强度的数量相关。假设K波段的光主要来自古老的恒星星族,这表明密度波触发了旋臂附近的恒星形成。
2002-08-21 astro-ph
Analytical Expressions for Spiral Arm Gravitational Potential and Density
当模拟星际物质在银河引力势中旋转的三维流体动力学时,由于恒星旋臂的引力扰动有一个解析表达式是有用的。我们提出了这样一个表达式,可以很容易地在假设的武器特性的变化和这些特性检查的流体动力学的灵敏度。该解析表达式还使得以图案角速度旋转力场很容易,而计算开销很小。
2002-07-29 astro-ph
Supermassive Black Holes in Spiral Galaxies
我们已经开始了一项HST计划,通过测量扩展的吸积盘产生的线发射来直接确定螺旋星系中黑洞的质量。对于我们样本中的每个星系,我们测量了旋转曲线,并确定了内部5-50 pc内的质量分布。我们已经模拟了恒星质量的组成部分,使用现有的HST图像的光度数据,并使用这两个数据集,我们推导出每个星系中的黑洞的质量。这些结果将是非常重要的,在澄清的作用,黑洞在供电的活动星系核,将揭示吸积机制的有效性,并最终将是重要的,在解决的根本问题,统一的塞弗特1和塞弗特2星系。
2004-05-13 astro-ph
Star formation rates, efficiencies and initial mass functions in spiral galaxies (I Method)
本文导出了一种利用宽波段光度学计算相对恒星形成率(臂相对于臂间盘)和相对恒星形成效率以及旋臂振幅随银河中心半径变化的新方法。本文讨论了由H_α光度测量获得恒星形成率的经典方法,并导出了一种新的方法来诊断可能存在的由于臂和臂间盘初始质量函数不同而引起的恒星形成偏差。作为一个例子,这些方法被应用到螺旋星系NGC 4321和NGC 4254,获得他们的臂振幅,相对臂/臂间恒星形成效率,相对臂/臂间初始质量函数为每个臂,作为一个函数的银河系中心半径。这两个物体都提供了证据,证明大质量恒星的形成是在螺旋臂中触发的,这与螺旋密度波理论相一致,并且在臂中的初始质量函数与盘的其余部分不同,在这个意义上,臂中有更大比例的大质量恒星。这种有偏差的恒星形成出现在臂的区域,那里触发了大质量恒星的形成,然后与密度波系统有关,并且可能是由密度波系统引起的。然而,由于这种偏向的恒星形成,研究的星系的旋臂并没有触发形成一个更大的总质量的恒星(所有光谱类型)相对于臂间盘。
1997-07-24 astro-ph
A pair of leading spiral arms in a luminous infrared galaxy?
主导旋臂是一种罕见的现象。我们在这里提出了一个极少数令人信服的候选人的螺旋臂打开反直觉在同一方向的星系盘旋转。在一个明亮的红外星系(LIRG)IRAS 18293-3134的检测是基于近红外(NIR)自适应光学成像与甚大望远镜和长缝近红外光谱与英澳望远镜。我们讨论了基于成像的星系的方向,并从光谱中的发射和吸收特征导出旋转曲线。该星系是强烈的恒星形成,并有一个小的伴星在高速遭遇。IRAS 18293-3134的旋臂不容易从光学图像中追踪,这一事实表明,对相互作用系统和LIRG进行更大样本的高质量近红外成像可能会发现更多的旋臂案例,从而限制旋臂理论和逆行相遇,特别是盘质量和暗物质晕质量之间的关系。
2008-10-22 astro-ph
Properties of disks and spiral arms along the Hubble sequence
本文给出了星系盘和旋臂性质与星系某些物理性质之间的一些新的统计相关。我们的研究结果表明,螺旋盘的厚度往往减少沿哈勃序列的意义上说,磁盘的Sc星系是40%薄的Sab-Sb星系的磁盘。此外,较薄的磁盘也往往是蓝色的。我们还发现,在每个哈勃类型中,HI线宽和臂图案之间存在相关性,这表明臂形状部分由星系的质量决定。总质量光度比和总质量表面密度也与俯仰角相关,即,对于具有较低表面密度和较低总质量光度比的盘,俯仰角倾向于较大。
2002-03-14 astro-ph
The detection of spiral arm modulation in the stellar disk of an optically flocculent and an optically grand design galaxy
星系近红外图像的二维傅立叶谱为探测恒星盘旋臂调制提供了一个强有力的诊断工具。螺旋臂调制可以根据输出和输入密度波包或模式的干涉图案来理解。沿螺旋臂的亮度在两个波峰相遇并相长干涉的地方将增加,但在波峰和波谷相消干涉的地方将减小。旋臂调制迄今为止只在大设计的螺旋中被发现(如Messier 81)。旋臂振幅变化有可能成为星系动力学研究的一个强有力的约束。我们说明我们的方法在两个星系:NGC 4062和NGC 5248。在这两种情况下,我们都检测到尾随和领先的m=2波具有类似的俯仰角。这表明放大机制是WASER II型。在这种机制中,凸起区域反射(而不是折射)入射波,而不改变俯仰角,而只是改变它们的缠绕感。在两种情况下,前波和尾波的振幅之间的比率约为0.5,其中较高的振幅始终被分配给尾(与前波相反)模式。这一结果特别重要,因为NGC 5248是一个光学宏伟的设计星系,而NGC 4062是光学絮状的。NGC 4062代表了第一次在光学絮状星系的恒星盘中检测到螺旋臂调制。
2000-05-16 astro-ph
Gaseous Disks of Spiral Galaxies: Arms and Rings
本文发展了一个改进的螺旋星系自引力无限薄气体盘小振幅振荡的线性稳定性理论。结果表明,在差分旋转盘的非轴对称扰动Toomre的修改的流体动力学模拟,以测试修改后的本地标准的有效性。
2000-12-08 astro-ph