Radial Mixing in Galactic Disks: The Effects of Disk Structure and Satellite Bombardment
我们使用一套数值模拟来研究像银河系(MW)这样的盘状星系中恒星径向迁移的机制和影响。一个孤立的,无碰撞的恒星盘,具有MW级的标度高度,只显示出从周转轨道预期的径向“模糊”。减小盘厚度或向盘添加气体显著增加了由与瞬时螺旋臂和/或中心杆的相互作用引起的径向迁移的水平。我们还研究了从宇宙学动机的卫星吸积历史的引力扰动无碰撞磁盘。在最能再现观测到的MW性质的扰动盘中,20%的恒星最终进入太阳环7 kpc < R < 9 kpc,开始时R < 6 kpc,7%开始时R > 10 kpc。这种程度的迁移将增加相当大的分散到太阳附近恒星的年龄-金属丰度关系。在孤立的磁盘模型中,迁移的概率跟踪磁盘的径向质量分布,但在扰动磁盘迁移优先发生在大半径,磁盘是更弱的约束。迁移粒子的轨道动力学在孤立的和扰动的磁盘中也是不同的:卫星扰动驱动粒子降低角动量,以给定的半径变化。因此,卫星扰动似乎是一个独特的机制,诱导径向迁移,它可以在音乐会上的酒吧和螺旋结构引起的迁移。我们研究半径的变化和轨道圆度或垂直能量的变化之间的相关性,识别可能用于测试模型和区分MW盘的化学动力学调查中的径向迁移机制的签名。
2011-09-02 astro-ph.GA
Radial mixing in the outer Milky Way disk caused by an orbiting satellite
使用测试粒子模拟,我们研究外银河系盘的结构,因为它是由一颗卫星在一个紧密的偏心轨道上的银河系扰动。一颗质量为10^9兆索尔数倍的卫星可以加热银河系外盘,激发螺旋结构和弯曲,并在速度分布中诱导出流。我们研究粒子偏心率与初始和当前轨道之间的平均半径的变化。这些数量之间的相关性减少后,一些卫星近心通道。出生于外星系的恒星可以从它们的出生位置沿半径移动,并被放置在它们出生半径内的低偏心率轨道上。我们建议,合并和卫星星系和subhalos的扰动可以诱导恒星金属丰度分布的径向混合。
2009-04-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
Impact of radial migration on stellar and gas radial metallicity distribution
径向迁移的定义是恒星和气体的引导中心半径的变化所造成的增益或损失的角动量的重力相互作用与非轴对称结构。这已经被证明对银河系盘中的金属丰度分布有重大影响,因此影响了银河系考古学的解释。我们使用一个银河系大小的星系的模拟研究恒星和气体径向金属丰度分布的径向迁移的效果。我们发现恒星和气体组分都表现出明显的径向迁移。恒星的径向金属丰度梯度几乎保持不变,但恒星的径向金属丰度分布被扩大,在所有半径产生更大的分散。然而,气体的金属丰度分布仍然很窄。我们发现,气体金属丰度分布演化的主要驱动力是金属富集和混合:更有效的金属富集在内部区域保持一个负斜率的径向金属丰度分布,和金属混合确保气体金属丰度与半径的紧密关系。的金属丰度分布函数再现的趋势,年龄-金属丰度的关系,发现在银河系中的恒星年龄小于1.0 Gyr的观测。
2015-01-07 astro-ph.GA
Chemical Evolution with Radial Mixing Redux: Extending beyond the Solar Neighborhood
本文构建了一个包含径向迁移和气体径向流动的多区银河系化学演化模型,用于解释银河系不同位置恒星的[Fe/H]-[α/Fe]分布及双峰起源,并验证无需二次气体内落即可重现观测特征。
2023-05-16 astro-ph.GA
The Radial Distribution of Mono-Metallicity Populations in the Galactic Disk as Evidence for Two-Phase Disk Formation
最近确定的径向分布的单金属丰度人口(MMP,即,SDSS-III/APOGEE DR 12巡天观测到的在[ $α$ /Fe]较宽范围内[Fe/H]窄仓中的恒星)对经典的薄-厚盘二分法提出了质疑。这些观察结果的分析导致非$[α$ /Fe]增强的群体根据其[Fe/H]分裂成具有不同表面密度的MMP。相比之下,$[α$ /Fe]增强(即,老的)种群表现出同质的行为。我们分析这些结果在更广泛的背景下,磁盘形成内嵌入在宇宙网络中的非孤立的晕,导致在两个阶段的质量大会。通过在$\rm ΛCDM$模型的背景下进行流体动力学模拟,我们发现,晕质量组装的两个阶段(早期,快速阶段,其次是一个缓慢的,低质量组装率)是非常相关的,以确定MMP分布的径向结构,而径向混合只有次要的作用,取决于同时代的动力学和/或不稳定的事件。事实上,虽然频繁的动力学暴力事件发生在高红移删除金属丰度梯度,并意味着有效的恒星混合,相对静止的动力学过渡后保持[Fe/H]气体梯度,并防止新形成的恒星遭受强烈的径向混合。通过将双组分盘概念与两相晕质量组装方案相联系,我们的结果将晕维里化(标记从快相到慢相过渡的事件)设置为分离的事件标记周期,其特征在于不同的物理条件下,厚和薄的盘星诞生。
2017-06-15 astro-ph.GA
What Velocities and Eccentricities tell us about Radial Migration
本文试图解释一些最近的发现,在低[α/Fe]薄盘星的平均方位角速度的下降趋势与金属丰度增加。Schoenrich和Binney(2009年)的模型预测了这种趋势的存在,尽管斜率略陡。我们表明,在一个简单的图片没有混合角动量的银河系光盘将显示一个非常陡峭的趋势,而在所有的恒星完全混合的情况下,趋势消失。因此,模型和观测数据之间的差异可以解释为模型中的径向丰度梯度太高,导致低估了迁移强度的结果。我们简要地讨论了偏心率分布在制约银盘结构和历史中的价值。
2011-11-15 astro-ph.GA
Enhanced rates of stellar radial migration in gas-rich discs at high redshift
University of Cambridge(剑桥大学);University of Sydney(悉尼大学);Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe(宇宙物理与数学柯尔菲研究所);University College London(伦敦大学学院);Lund University(隆德大学)
研究高红移气体丰盛盘中恒星径向迁移增强机制,揭示气体对盘内动力学加热和混合的影响,发现气体丰盛盘中恒星角动量变化更大,导致更强的径向混合。
2026-06-05 astro-ph.GA
Census of HII regions in NGC 6754 derived with MUSE: Constraints on the metal mixing scale
我们提出了一个研究的HII地区的星系NGC 6754从两个指向马赛克包括197,637个单独的光谱,使用积分场光谱学(IFS)最近获得的MUSE仪器在其科学验证计划。数据覆盖了整个星系的约2个有效半径(re),以前所未有的空间分辨率为宽视场IFU采样其形态结构。一个完整的人口普查的H ii区域的大气视宁度条件的限制,包括396个单独的电离源。这是一个最大和最完整的目录H ii地区的光谱信息在一个单一的星系。我们使用这个目录,以获得在这个SBB星系的径向丰度梯度,找到一个负梯度与最近报道的盘星系的特征值一致的斜率。大量的H II区域使我们能够估计典型的混合尺度长度(rmix ~0.4 re),这对盘状星系中金属混合的拟议机制设置了强有力的约束,如与棒和旋臂相关的径向运动,与模拟相比。我们发现了氧丰度的方位变化的证据,这可能与径向迁移。这些结果说明了MUSE在研究本宇宙星系富集机制方面的独特能力。
2014-11-18 astro-ph.GA
Dynamical Evolution and Spatial Mixing of Multiple Population Globular Clusters
本文研究了多星族星系团的长期动力学演化,重点研究了第一代(FG)和第二代(SG)星的空间分布演化,在以往的研究中,我们认为由FG AGB星喷出物形成的SG星最初可能集中在星系团的内部区域。本文通过N体模拟研究了FG和SG粒子数混合的时间尺度和动力学过程及其对SG初始浓度的依赖性,模拟结果表明,随着SG/FG粒子数比的演化,其径向分布呈现出三个特征:1)内部平坦;(2)下降部分,FG星占主导地位;(3)外围区域,NSG/NFG分布再次发生变化(在最外围的星团区域,NSG/NFG分布可能再次略有上升)。NSG/NFG的径向变化意味着由覆盖有限径向距离范围的观测所确定的SG星的分数通常不等于SG全局分数(NSG/NFG)glob。NSG/NFG等于(NSG/NFG)glob的距离大约在1和2个团簇半质量半径之间。我们的模拟结果表明,在许多银河系的球状星团的SG应该仍然是更多的空间集中比FG。[删节]
2012-12-11 astro-ph.GA
SDSS-IV MaNGA: Stellar Population Gradients Within Barred Galaxies
星系中的棒被认为刺激了物质的流入和沿着它们的径向混合。然而,迄今为止,这种混合的观测证据还没有定论,限制了对酒吧对星系演化影响的评估。我们现在使用的结果从MaNGA积分场光谱调查,沿酒吧和酒吧外的128个强棒星系的径向恒星年龄和金属丰度梯度。我们发现,年龄和金属丰度梯度是平坦的,在几乎所有的棒星系的棒区域相比,在相同的半径相应的磁盘区域。我们的研究结果再次强调了一个关键的事实,即通过方位平均积分场光谱数据失去了重要的信息,从非轴对称星系的组成部分,如酒吧和螺旋臂。我们解释我们的结果作为观测证据,酒吧径向混合材料在星系中的所有恒星质量,并为所有酒吧的形态和演化阶段。
2019-06-03 astro-ph.GA
SIGNALS on the mixing of oxygen and nitrogen in the spiral galaxy NGC 6946
基于SIGNALS巡天数据,测量NGC 6946中638个H II区域的氧氮丰度,发现旋臂方位角约0.1 dex的波动,且氧氮空间关联尺度相似,揭示恒星过程驱动金属混合。
2025-03-25 astro-ph.GA
Vertical Phase Mixing across the Galactic Disk
通过结合{ \it LAMOST}和{ \it Gaia}的数据,我们研究了银河系盘上的垂直相位混合。我们的结果证实了在6 ~ 12 kpc范围内相空间蜗牛壳(或相螺旋)的存在。我们发现按引导半径分组($R_{g}$),而不是目前的半径($R$)在以下方面进一步增强了蜗牛壳信号:(1)蜗牛壳形状的清晰度增加;(2)可以看到蜗牛壳的更多缠绕;(3)相空间较少受到由于消光而缺少更靠近盘中平面的恒星的影响;(4)相空间蜗牛壳在更大的径向范围内被放大。与基于$R$的蜗牛壳相比,定量测量的形状相似,除了基于$R_{g}$的蜗牛壳显示出具有更好对比度的更多缠绕.这些线索的证据导致的结论,引导半径(角动量)是一个基本参数跟踪相空间蜗牛壳通过银河系磁盘。我们的测试粒子模拟与脉冲近似的结果验证,根据$R_{g}$分组的粒子揭示定义明确,更清晰的蜗牛壳功能。通过比较观测值和模拟值之间的俯仰角径向分布,外部扰动可以被约束到$\sim$ 5亿$-$ 7亿年前。对于未来的垂直相位混合研究,建议使用附加轨道热度(椭圆率)约束的引导半径,以提高相位蜗牛的清晰度。
2021-02-25 astro-ph.GA
Insights into spatial mixing of multiple populations in dynamically-young globular clusters
本文通过玩具模型研究动态年轻球状星团中双星-单星相互作用对第二星族膨胀的影响,发现多个原始双星可在几个弛豫时间内完全混合P1和P2的径向分布,并与观测到的年轻球状星团性质进行比较。
2025-08-27 astro-ph.GA
Metallicity Gradient of the Thick Disc Progenitor at High Redshift
我们已经开发了一种新的马尔可夫链蒙特卡罗(MCMC)化学“绘画”技术,以探索可能的径向和垂直金属丰度梯度厚盘祖。在我们的分析中,我们匹配一个N体模拟的数据从阿帕奇点天文台星系演化实验(APOGEE)调查。我们假设,厚盘有一个恒定的标度高度,并已完成其形成的早期时代,在此之后的时间径向混合的恒星已经发生。在这些假设下,我们发现厚盘祖先的初始径向金属丰度梯度不应该是负的,而是平坦的甚至是正的,以解释厚盘当前的负垂直金属丰度梯度。我们的研究表明,厚光盘是建立在一个由内而外和颠倒的方式,和老年人,较小和较厚的人口更金属穷人。在这种情况下,在厚盘形成的不同时期的恒星形成盘被允许有不同的径向金属丰度梯度,包括一个负的,这有助于解释在高红移盘星系中观察到的各种斜率。这种情况有助于解释银河系厚盘的金属丰度-旋转速度关系的正斜率。另一方面,径向混合会使现有坡度的斜率变小。
2017-09-20 astro-ph.GA
Dissecting the Phase Space Snail Shell
盖亚DR 2数据已经发现了正在进行的垂直相混合,表现为$Z-V_{Z}$相空间中的蜗牛壳。为了更好地理解相位混合过程的起源和性质,我们研究了太阳圈附近$V_{R}-V_ϕ$相空间中拱(包括经典的“移动群”)中的垂直相位混合特征。有趣的是,相空间蜗牛壳仅存在于具有$|V_ϕ - V_{\rm LSR}| \lesssim 30$ km/s的拱中,即,恒星在动态的“冷”轨道上。蜗牛壳变得更弱,并最终消失为越来越大的径向作用($J_{R}$),量化的“热”的轨道。因此,在未来的相混合研究中,应更加关注较冷的轨道。我们还确认,武仙座流有两个分支(在快速和慢速$V_ϕ$),这可能不是由一个单一的机制来解释,因为只有快速分支显示突出的蜗牛壳功能。较热的轨道可能已经由于径向变化的更大的动力学范围而相位包裹掉,以促进更快的相位混合。为了解释为什么在较热的轨道上没有一个明确的蜗牛壳,这个圆盘应该至少在$500$ Myr之前就被扰动了。我们的结果提供了更多的支持,最近的卫星盘遇到的情况下,比内部杆屈曲扰动的情况下,作为相空间混合的起源。在$V_ϕ$颜色编码相空间中更突出的蜗牛壳的起源也进行了讨论。
2020-01-15 astro-ph.GA
Spiral Arms are Metal Freeways: Azimuthal Gas-Phase Metallicity Variations in Simulated Cosmological Zoom-in Flocculent Disks
我们研究模拟银河系质量盘星系的反馈在现实环境(FIRE-2)宇宙放大模拟套件,其中包括一个亚网格湍流金属混合模型的气相金属丰度分布的方位角变化。我们在$z \approx 0$上制作了空间分辨的盘图,像素大小从250到750 pc不等,类似于现代积分场单元(IFU)星系巡天,绘制了与HII区域相关的冷致密气体和电离气体中的气相金属丰度。我们报告说,螺旋臂交替的模式,丰富的金属和金属贫相对于中值金属含量的顺序为$\lesssim 0.1$ ~dex,出现在这个样本的絮状螺旋。即使在具有不同强度的金属混合的模拟中,该图案也持续存在,这表明该图案来自亚网格尺度以上的物理学。局部富集似乎不是$z \approx 0$方位角金属丰度变化的主要来源:在这些空间尺度上与局部恒星形成没有相关性。相反,旋臂是相对于彼此向内和向外移动的,在混合到更大尺度的星际介质之前,它们径向地携带着局部的金属丰度梯度。我们建议,臂作为高速公路引导相对金属贫气体径向向内,和相对丰富的气体径向向外。
2022-09-28 astro-ph.GA
Signatures of radial migration in barred galaxies: Azimuthal variations in the metallicity distribution of old stars
通过N-体模拟,我们表明,在星系盘的径向迁移,引起的酒吧和螺旋臂,导致显着的方位角变化的老恒星的金属丰度分布在一个给定的距离从星系中心。在强迁移阶段,金属不显示轴对称分布。方位角变化在强砂坝阶段的整个阶段都是可见的,并且随着径向迁移的影响减弱以及砂坝强度的降低而趋于消失。这些结果表明,在星系盘中的老恒星的金属丰度分布的不均匀性的存在可以是一个探针正在进行的强迁移。这样的特征可以在银河系中被盖亚探测到(和补充光谱数据),以及在外部星系中,通过像CALIFA和ATLAS 3D这样的IFU调查。混合--定义为星盘中恒星分布趋于均匀、方位对称的趋势--和迁移被证明是两个不同的过程,当强迁移结束时,混合的影响开始显现。
2013-01-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
Radial distributions of arm-gas offsets as an observational test of spiral theories
根据旋臂的寿命,盘状星系中恒星旋臂的理论可以分为两类:准定态密度波理论认为旋臂是刚性旋转的、长寿命的,而动力学旋臂理论认为旋臂是微分旋转的、短暂的、周期性的。为了区分两个螺旋模型从观测,我们进行了流体动力学模拟与稳定和动态螺旋模型。稳定螺旋模型的流体动力学模拟表明,尘埃带相对于恒星旋臂的位置(以下称为旋臂-气体偏移)取决于半径,而不管螺旋的强度和螺距角以及星际介质(ISM)的模型如何。与此相反,我们发现,动态螺旋模型显示没有系统的径向依赖的臂气体偏移。臂-气体偏移径向轮廓法与其他检验方法一起,将有助于我们区分观测到的旋涡星系中的两种旋涡模型。
2015-05-12 astro-ph.GA
Exploring asymmetric substructures of the outer disk based on the conjugate angle of the radial action
研究利用径向作用量共轭角分析 LAMOST K 巨星外盘子结构,发现相螺旋相关团块及麒麟座区域集中特征,并用试验粒子模拟将其归因于人马座矮星系近期经过的扰动。
2023-08-16 astro-ph.GA
Spatial mixing of stellar populations in globular clusters via binary-single star scattering
Astronomical Institute of the Czech Academy of Sciences(捷克科学院天文研究所);Indiana University(印第安纳大学);Lund University(隆德大学);Università degli Studi di Bologna(博洛尼亚大学);European Southern Observatory(欧洲南方天文台);The University of Queensland(昆士兰大学);Monash University(蒙纳士大学);Technion -- Israel Institute of Technology(以色列理工学院);Vyoma GmbH(Vyoma有限公司);Max-Planck Institute for Astronomy (MPIA)(马克斯·普朗克天文学研究所);Université Côte d'Azur(蔚蓝海岸大学);Queen Mary University of London(伦敦大学玛丽女王学院)
本研究针对动力学年轻球状星团中两类恒星族群的空间分布差异问题,通过理论分析与含大质量原初双星的直接N体模拟,验证双星-单星散射可驱动两族群空间混合,可解释部分观测到的年轻星团混合特征。
2025-10-07 astro-ph.GA
Water in Protoplanetary Disks: Deuteration and Turbulent Mixing
我们研究了湍流原行星盘中水和氘水的化学性质。化学速率方程求解的扩散项,模仿湍流混合在垂直方向。中平面附近的水通过湍流被输送到圆盘大气,并通过光反应被破坏以产生原子氧,而原子氧被输送到中平面并重新形成水和/或其他分子。我们发现,这个周期显着降低柱密度的水冰在r < 30 AU,尘埃温度太高,有效地改革水冰。该区域的径向范围取决于氢原子的脱附能。我们的模型表明,即使在升华半径之外,水冰也可能不足。在这个半径之外,该周期在10^6年内将水冰的D/H比从2 × 10 ^-2(由坍缩核心模型设定)降低到10^-4-10^-2,而不会显著降低水冰柱密度。所得的D/H比取决于混合的强度和与中心恒星的径向距离。我们的发现表明,彗星水的D/H比(10^-3-10^-4)可以在太阳星云中建立(即彗星水可以形成),即使输送到圆盘的水冰的D/H比非常高(10^-2)。
2013-10-12 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Thermal-Instability-Driven Turbulent Mixing in Galactic Disks: I. Effective Mixing of Metals
观测表明,盘状星系的径向金属丰度梯度相对较浅,如果不是平坦的,特别是在大的银河系中心距离和高红移宇宙中的星系。由于恒星的形成和金属的生产都集中在中心,这就需要一种重新分配金属的机制。然而,人们对这一机制的性质知之甚少,更不用说量化了。为了解决这个问题,我们进行磁流体动力学模拟薄,热不稳定,气体磁盘驱动的背景恒星螺旋势,包括金属建模为被动标量场的本地剪切片。与气体盘的简单α公式所暗示的相反,我们发现热不稳定性驱动的湍流在混合金属方面非常有效,无论是否存在恒星螺旋势或磁场。随机分布的金属的时间尺度与盘中的局部轨道时间相当或更短。这意味着金属的湍流混合是盘状星系化学演化史上的一个重要过程。
2012-08-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
Modeling disc non-axisymmetries: multiple patterns, radial migration, and thick discs
如今,人们知道盘的非轴对称成分,例如螺旋和中央棒,在塑造银河盘方面发挥着重要作用。在这里,我们使用树SPH N-体模拟研究这些扰动的影响,在两个方面:在光盘中的多个模式的发生和径向迁移对光盘增厚的影响。我们发现,除了一个中央酒吧,多个螺旋模式和不平衡的模式发展在所有的模型。这些不对称特征之间的相互作用导致了大规模的恒星迁移。然而,我们发现,尽管强大的径向混合,光盘不能增厚到足以匹配所观察到的厚光盘。我们将其与恒星径向向外迁移时的绝热冷却联系起来。我们还发现,在2.5盘尺度长度的SA型星系的厚盘组件的凸起的贡献是小于1%和零的情况下,银河系,Sb型。我们的研究结果对恒星径向迁移形成厚盘的可能性提出了质疑。
2011-11-07 astro-ph.CO astro-ph.GA