Feathering Instability of Spiral Arms. I: Formulation of the Problem
本文通过考虑扰动气体对螺旋激波的响应,研究了沿旋臂的羽化亚结构。羽状物是从螺旋臂突出到臂间区域的密度波动,其节距角由双周期结构的量子数给出。在局部渐近近似下,除了不均匀性发生在空间而不是时间上,我们推导出了具有湍流星际气体、冻结磁场和气体自引力的超薄圆盘的线性化扰动方程。除了模态量子数,系统的各个正常模式依赖于七个无量纲的量,其特征在于基本的时间无关的轴对称状态加上其稳定的,非线性的,双臂螺旋冲击(TASS)响应于一个假设的背景密度波支持的星系盘星。我们发现,这些正常模式有积极的增长率。它们在激波后区域的过密度轮廓非常令人联想到在全磁流体动力学(MHD)模拟中观察到的羽化子结构。羽状子结构是系统固有的寄生不稳定性,因此,他们的研究不仅提供了潜在的诊断的重要参数,表征外部星系的星际介质,但也产生了更深层次的理解的基本机制,驱动形成的巨大分子云(GMC)和OB星的轮廓所观察到的大设计螺旋。
2012-07-04 astro-ph.GA
The origin of the Gaia phase-plane spiral
本文提出了一个简单的模型,用来描述最近在盖亚数据中发现的太阳近邻星的(z,v_z)相平面螺旋的形成。关键是恒星垂直振荡的频率ω_z除了取决于恒星垂直振荡的振幅外,还取决于绕z轴的角动量。无论<v_phi><v_R>何时,只要一个巨大的子结构,如Sgr矮星系,穿过银河平面,螺旋都应该形成。该模型产生类似的螺旋观察到的和<v_phi><v_R>。主要驱动力是潮汐力在平面内的分量。我们调查了螺旋的寿命和子结构的质量,但模型中固有的近似值使定量结果不可靠。这项工作在很大程度上依赖于一个自洽的,多组件的模型,我们的银河系所产生的AGAMA包的f(J)建模。
2018-07-25 astro-ph.GA
Gas dynamics in whole galaxies: SPH
我回顾了SPH计算的进展模拟星系,并解决气体动力学的GMC尺度。SPH计算首先研究了在没有自重和磁场的情况下,等温气体对螺旋势的响应。令人惊讶的是,即使是这些简单的计算,也显示了沿着旋臂的子结构。数值试验表明,这种子结构仍然存在于高分辨率(1亿个粒子,~10 pc),是独立的初始粒子分布。对亚结构形成的一种解释是,较小的云可以通过耗散碰撞凝聚成更大质量的GMC。最近的计算研究了其他过程,如ISM的热力学和自引力如何影响这个简单的图像。进一步的研究集中在开发具有更现实的螺旋结构的模型,包括恒星或潮汐相互作用。
2010-10-20 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
Observing substructure in circumstellar discs around massive young stellar objects
大质量恒星形成的模拟预测了具有重要子结构的盘的形成,例如由于碎片化而形成的螺旋臂和团块。在这里,我们提出了一个半分析框架,用于产生具有子结构的圆盘的合成观测,以确定它们在干涉观测中的可观测性。与流体动力学模型的后处理不同,我们的方法所固有的速度允许我们探索恒星和圆盘参数的大参数空间,从而限制真实观测的属性。我们计算合成尘埃连续和分子线观测探测不同的光盘质量,距离,倾角,热结构,尘埃分布,螺旋和碎片的数量和方向。通过应用适当的空间和运动学滤波,我们的模型预测,ALMA对距离小于5 kpc的大质量YSO的观测应该能够在强自引力盘(即具有多达两个螺旋臂和强运动学扰动的盘)中检测到气体和尘埃中的螺旋。在任意倾斜的盘中检测螺旋将是可能的,或者通过直接在空间上分辨它们以用于更多的面对盘(倾斜高达~50度),或者通过运动学特征以其他方式。如果块体比周围的盘体材料热得足够多,那么盘体碎裂产生的块体在连续介质中应该是可检测的。
2018-11-06 astro-ph.GA astro-ph.SR
Brought to Light I: Quantification of Disk Substructure in Dwarf Early-Type Galaxies
矮早型星系(ETG)在光度、结构和动力学性质上表现出丰富的多样性。在这项工作中,我们解决了他们的结构复杂性,通过研究与深度成像的样本9矮ETG从室女座星系团,其特征是具有微弱的磁盘功能,如酒吧和螺旋臂,其中大部分隐藏在明亮的漫射光的星系。我们提出了一种新的,强大的方法,旨在识别和提取嵌入在这些矮ETG的磁盘子结构。该方法包括在一个迭代过程中,逐渐分离成两个组成部分的星系图像;明亮的,占主导地位的扩散组件,和更微弱的,底层磁盘组件。通过将其应用于矮ETG样本,我们量化了它们的磁盘子结构,并发现其对总星系光的相对贡献在两个有效半径范围内介于2.2%至6.4%之间。我们测试的方法的可靠性,并证明它是准确的恢复磁盘子结构,我们介绍了模拟星系图像,即使在低磁盘总的几个百分点的光分数。作为该方法的一个潜在的应用,我们进行傅立叶分析提取的磁盘子结构和测量的方向,长度和强度的酒吧,螺旋臂的螺距角和强度。我们还简要讨论了一个基于我们的同伴论文中提出的数值模拟的场景,带来了光II:史密斯等人。2021,在其中我们研究了这种矮系统中的子结构的起源。
2021-03-30 astro-ph.GA
The strange case of the peculiar spiral galaxy NGC5474. New pieces of a galactic puzzle
我们提出了第一次分析的恒星内容的结构和子结构中确定的奇特的恒星形成星系NGC5474,根据哈勃空间望远镜解决测光从LEGUS调查。NGC5474是巨螺旋M101的一颗卫星,已知它有一个突出的凸起,明显偏离了下方HI和星盘的运动中心。最年轻的恒星(年龄约1亿年)的轨迹是一个絮状的螺旋图案,从星系中心延伸到约8千秒差距。另一方面,中龄(年龄> 5亿年)和老星(年龄> 2 Gyr)占据着偏心的凸起和位于盘西南部的大型子结构,与旋臂不相关(SW过密度)。在西南偏高密度区的恒星的年龄表明,这可能是形成这个异常星系的动力学相互作用的另一个特征。我们认为,与M101的飞越,通常被称为异常的起源,可能不足以解释所有的观察。一个更局部和更近的相互作用可能有助于把这个银河系拼图的所有碎片放在一起。
2020-01-08 astro-ph.GA
The Disk Substructures at High Angular Resolution Project (DSHARP): IV. Characterizing substructures and interactions in disks around multiple star systems
为了表征由多个系统中的恒星之间的相互作用引起的原行星盘中的子结构,我们研究了$1.25\,$ mm连续谱和三重系统HT Lup和AS 205的$^{12}$ CO $(J=2-1)$谱线发射,在$\approx 5\,$ au的尺度下,作为“高角分辨率项目”(DSHARP)的一部分。在连续辐射中,我们发现AS 205 N周围的盘中有两个对称的螺旋臂,螺距角为$14^\circ$,而南部的AS 205 S,本身是一个光谱双星,被一个紧凑的内盘和一个半径为$34\,$ au的明亮环所包围。$^{12}$ CO线表现出明显的潮汐相互作用的签名,与螺旋臂,扩展的弧形发射,和高速气体,可能的证据,最近在AS 205系统中的磁盘之间的近距离接触,因为这些功能是预测的流体动力学模拟的飞行遇到。在HT Lup系统中,我们检测到所有三个组件的连续发射。主盘HT Lup A也显示出双臂对称螺旋结构,螺距角为$4^\circ$,而HT Lup B和C位于$25$和$434\,$ au处,与HT Lup A的投影分离,直径分别与$\sim5$和$\sim10\,$ au几乎分辨不出。最接近的一对的气体运动学表明每个盘的旋转方向不同,这可以通过两个盘在不同的、接近平行的平面中的反向旋转来解释,或者通过这些盘的投影效应来解释,其中这些盘之间具有接近$90^\circ$的未对准。
2018-12-11 astro-ph.GA astro-ph.SR
The spiral structure in the Solar neighborhood
太阳附近的螺旋结构是天文学中的一个重要问题。在过去几年中,在观察方面取得了重大进展。大量的好的旋臂示踪物,即巨分子云、大质量恒星形成区脉泽、HII区、O型星和年轻的疏散星团的距离已经得到精确的估计,从而有可能描绘出附近旋臂的详细性质。本文首先综述了基于不同类型示踪剂的银河系螺旋结构的研究现状。然后收集距离不确定度小于15%的天体和$<$ 0. 5 kpc的天体,并将其组合在一起,描绘出太阳邻域的螺旋结构。追踪到与英仙座、本星系、人马座-船底座、盾牌座-半人马座和诺玛臂有关的五个部分。利用大数据集,拟合和更新邻近臂段的参数。除了主要的旋臂外,一些可能与臂距或羽毛有关的亚结构也被注意到并进行了讨论。
2021-10-09 astro-ph.GA
No evidence of the significant grain growth but tentative discovery of disk substructure in a disk around the Class I Protostar L1489 IRS
为了揭示植物形成的第一步,重要的是要了解尘埃颗粒如何以及何时在原恒星周围的盘中变得更大。为了研究晶粒的生长,我们分析了尘埃连续排放向磁盘周围的I类原恒星,L1489 IRS在0.9和1.3毫米波长的阿塔卡玛大型毫米/亚毫米阵列。尘埃的连续辐射扩展到$r\sim300$ au的盘半径($r$),光谱指数($α$)在$r\sim100-300$ au的盘半径处为$α\sim3.6$,与星际尘埃相似。因此,在外盘($r\sim100-300$ au)中不会显著地发生晶粒生长。此外,我们试探性地确定了一个环状的子结构在$r\sim90$ au,即使空间分辨率和灵敏度是不够的,以确定这种结构。如果这是真正的环结构,那么环的位置和盘外部的小尘埃与生长锋的想法一致。这些结果表明,L1489原恒星盘可能是行星形成的开端。
2022-06-15 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Probing the dust grain alignment mechanisms in spiral galaxies with M51 as the case study
该研究以 M51 为案例,比较 B-RAT、k-RAT、v-MAT 及气体阻尼等机制,定量解释旋臂与旋臂间尘埃取向尺寸及偏振分数差异。
2024-02-28 astro-ph.GA
The Galactic inner spiral arms revealed by the Gaia ESO Survey chemical abundances. Metallicity and [Mg/Fe] ratios
本研究利用Gaia-ESO Survey化学丰度数据首次通过[Fe/H]增强和[Mg/Fe]低丰度模式揭示银河系内旋臂(盾牌臂与人马臂)及其支线和子结构,并与二维化学演化模型相互印证,为内银河系结构研究提供了新视角。
2025-04-23 astro-ph.GA
Brought to Light III: Colors of Disk and Clump Substructures in Dwarf Early-Type Galaxies of the Fornax Cluster
早型矮星系(ETG)通常可以表现出复杂的形态,其中微弱的旋臂,棒,边缘盘或团块嵌入其主要的,更明亮的漫射体中。在我们的第一篇论文中(Brought to Light I:Michea et al. 2021),我们开发了一种新方法,用于在室女座星系团的矮ETG的深层成像数据中稳健地识别和提取子结构。在这里,我们将我们的方法应用于样本的23个矮ETG的天炉座星系团,其中9个盘状和14个有团块状的子结构。根据天炉座深度巡天(FDS)的数据,我们的样本构成了天炉座中所有比$\text{M}_{r}=-13$等亮的矮ETG的$12\%$,并包含了所有明确表现出子结构特征的情况。我们使用$g$和$r$波段FDS图像来测量子结构对总星系光的相对贡献,并估计它们的$g-r$颜色。我们发现,子结构通常贡献$8.7\%$和$5.3\%$的总星系光的$g$和$r$带,分别在两个有效半径。圆盘子结构通常在矮ETG中发现,具有更红的全球颜色,它们可以与银河系的漫射成分一样红或更蓝。相比之下,在相对较蓝的矮ETG中发现了团块子结构,并且它们总是比其星系的漫射成分更蓝。这些结果提供了进一步的证据,矮ETG可以隐藏不同的复杂的子结构,与恒星星族,可以大大不同于那些占主导地位的漫射光,他们嵌入。
2022-05-12 astro-ph.GA
Central Regions of Barred Galaxies: Two-Dimensional Non-self-gravitating Hydrodynamic Simulations
棒星系的内部区域包含了诸如离轴激波、核环和核螺旋等子结构。这些子结构可能影响恒星的形成,并通过决定质量流入速率来控制中心黑洞(BH)的活动。我们调查的形成和使用高分辨率,基于网格的流体动力学模拟这样的子结构的属性。气体介质被假定为无限薄,等温,和非自引力。恒星和暗物质由静态引力势表示,该势有四个分量:恒星盘、凸起、中心BH和棒。为了研究不同的星系环境,我们改变气体声速c_s以及中心BH的质量M_BH。当流动达到准定常状态时,随着c_s的增加,离轴激波趋向于向杆长轴靠近。核环的大小随c_s的增加而缩小,但与M_BH无关,表明核环的位置不是由Lindblad共振决定的。在低c_s模型中,环是窄的,因为它们主要被x2轨道上的气体占据,并且与核螺旋很好地解耦,而在高c_s模型中,它们由于大的热扰动而变得宽。只有当c_s很小时或M_BH很大时,核螺旋才会存在,否则它们将被偏心轨道上的环物质完全破坏。核螺旋的形状和强度敏感地依赖于c_s和M_BH,当c_s和M_BH都很小时,它们是超前的,当c_s很小而M_BH很大时,它们是弱拖尾的,当c_s和M_BH都很大时,它们是强拖尾的。在低c_s模型中,由于存在窄的核环,向核的质量流入速率很小,但当c_s较大时,质量流入速率大于0.01 Msun/yr,这为Seyfert星系的核活动提供了一种可能的解释。
2011-12-28 astro-ph.GA
Formation of spirals in early stage protoplanetary discs
Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP)(波茨坦莱布尼茨天体物理研究所)
研究早期稳定原行星盘中气体自引力如何触发螺旋结构生长,发现非轴对称扰动在非线性阶段迅速放大,形成主导的大尺度螺旋结构。
2026-03-24 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Understanding the spiral structure of the Milky Way using the local kinematic groups
研究了旋臂对太阳邻域恒星运动学的影响。由于银河系(MW)旋臂的性质还没有完全确定,我们研究了两个模型:紧绕近似(TWA)模型,它代表了一个本地的近似,和一个模型与自洽的材料臂命名为PERLAS。这是一个质量分布,具有更突然的引力。我们进行测试粒子模拟后,调整两个模型的MW螺旋臂属性的观测范围。我们探索的手臂属性的影响,并发现一个重要的区域允许的参数空间有利于运动组的外观。速度分布对相对旋臂相位和方向图速度最为敏感。在所有情况下,武器诱导强大的运动学印记的模式速度约17公里/秒/千秒差距(接近4:1的内共振),但没有子结构诱导接近共转。如果一个人在银河系中心半径上仅移动~0.6 kpc,但在方位角上仅移动~2 kpc,则组发生显著变化。各组的出现时间不同,从0到超过1 Gyr不等。最近的旋臂可以产生强大的运动结构。恒星对这两种势能模型的响应在太阳附近的密度和运动学上都有很大的不同。PERLAS模型触发更多的子结构,用于更大范围的模式速度值。运动学组可用于减少当前关于MW螺旋结构的不确定性,并测试其是否遵循TWA。然而,在太阳附近的观测群体,如可以复制不同的参数组合。确定的约束条件需要更远距离的速度分布数据。
2011-06-06 astro-ph.CO astro-ph.GA
Spiral Arms in Broad-line Regions of Active Galactic Nuclei. II. Loosely Wound Cases: Reverberation Properties
近年来,越来越多的证据表明,活动星系核中的宽线区(BLR)具有规则的子结构,如旋臂,这一证据得到了RM观测所测得的BLR半径与吸积盘的自引力区基本一致的事实的支持。我们在论文Ⅰ中已经指出,在某些盘状超宽带共振器中,可能存在由这些区域的引力不稳定性激发的旋臂。作为该系列的第二篇论文,我们研究了盘状BLR中由引力不稳定性激发的松散缠绕的螺旋臂,并给出了它们的观测特征。遵循Adams等人(1989)的处理,我们用矩阵格式求解了控制积分-微分方程。计算了BLR旋臂的发射线轮廓、速度延迟图和速度分辨延迟。我们发现旋臂可以解释观测中的一些现象:(1)平均谱和均方根谱中的发射线轮廓具有不同的不对称性,(2)一些速度延迟图,如,NGC 5548的发射谱线具有复杂的子特征(不完整的椭圆),(3)发射谱线轮廓(均方根谱)的非对称性变化的时间尺度很短。这些功能是有吸引力的建模所观察到的线轮廓和混响的属性,并揭示BLR的几何和运动学的细节。
2023-01-17 astro-ph.GA
Kinematic footprint of the Milky Way spiral arms in Gaia EDR3
银河系的旋臂是由恒星数量以及分子云和其他年轻天体的轨迹确定的,然而,它们只是最近才开始从运动学的角度被观察到。利用盖亚EDR 3中薄盘星在扩展太阳邻域周围的运动学,我们创建了由径向、剩余旋转和垂直银河系速度($U,ΔV,W$)着色的x-y投影。这些地图有丰富的子结构,揭示了银河系圆盘的扰动状态。我们发现,旋转速度和方位角平均速度,$ΔV$,显示至少5个大规模的运动学螺旋,其中两个密切遵循的轨迹人马座,船底座和英仙座旋臂,与俯仰角为9.12 $^{\circ}$和7.76 $^{\circ}$,和垂直厚度分别为$\sim400$ pc和$\sim600$ pc。另一个运动学螺旋位于英仙座臂的后面,看起来像是这个大质量臂留下的旋转速度的扭曲,但在气体/恒星过密中没有已知的对应物。一个较弱的信号接近太阳的位置是目前在我们的三个速度图,似乎是与本地arm. Our分析的银河系盘中的恒星速度显示臂和臂间的运动学差异,有利于银河系的螺旋臂不与光盘共转。此外,我们发现,运动学螺旋cluerous和絮状,揭示了银河系旋臂的基本性质。
2022-03-13 astro-ph.GA
Multi-band ALMA Polarization Observations of BHB07-11 Reveal Aligned Dust Grains in Complex Spiral Arm Structures
University of Illinois(伊利诺伊大学);Carnegie Institution for Science(卡内基科学研究所);University of Virginia(弗吉尼亚大学);National Radio Astronomy Observatory(美国国家射电天文台);Worcester State University(伍斯特州立大学);Instituto Argentino de Radioastronomía, CCT-La Plata (CONICET)(阿根廷射电天文研究所,拉普拉塔中心(阿根廷科学研究委员会));Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas, Universidad Nacional de La Plata(拉普拉塔国立大学天文与地球物理学院);Zhejiang University(浙江大学);Seoul National University(首尔大学)
BHB07-11的偏振观测揭示螺旋臂中气体与尘埃相对运动导致尘埃颗粒对齐,而非磁场作用。
2025-12-05 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Phase-Spirals Across Galactic Disks II: Using large-scale "macro-spirals" in phase-spiral amplitude to derive perturbation times
Columbia University(哥伦比亚大学);University of Surrey(萨里大学);Stockholm University(斯德哥尔摩大学);Flatiron Institute(平研究所)
本文提出利用银盘相空间螺旋振幅脊线形成的“宏观螺旋”来估计扰动时间,应用于银河系得出约10亿年前的扰动时间,与人马座矮星系穿越一致。
2026-09-10 astro-ph.GA
Constraining the Porosities of Interstellar Dust Grains
我们目前的理论计算的X射线散射性质的多孔颗粒聚集体与橄榄石单体。这些聚集体的小角度和大角度散射特性分别由颗粒的全局结构和子结构决定。我们根据聚集体的光学和X射线性质构造了两种诊断方法R_X和T_X,并将它们应用于银河系双星GX 13 +1周围尘埃晕的Chandra测量。排除孔隙率高于约0.55的颗粒聚集体。未来的高精度观测的X射线尘埃晕连同详细的模拟的X射线散射特性的多孔颗粒混合物将进一步限制多孔颗粒聚集体的存在下,在一个给定的尘埃人口。
2009-06-04 astro-ph.GA
Planetary Nebulae in Face-On Spiral Galaxies. III. Planetary Nebula Kinematics and Disk Mass
我们对暗物质晕的理解大多来自于螺旋盘的质光比(M/L)是常数的假设。检验这一假设的最好方法是通过古老盘星的运动学直接测量盘表面质量密度。为此,我们使用行星状星云(PNe)作为测试粒子,测量了附近五个低倾角旋涡星系IC 342、M74(NGC 628)、M83(NGC 5236)、M94(NGC 4736)和M101(NGC 5457)的垂直速度色散(sigma_z)。通过用HI映射星系自转和用周转近似从视线色散中提取sigma_z,我们发现,除了M101外,我们的星系盘在~3个光学标度长度范围内都有一个常数M/L。然而,一旦超出这个半径,sigma_z就停止下降,并与半径持平。这种行为的可能解释包括增加磁盘的质量-光比,增加厚磁盘的重要性,并加热薄磁盘晕子结构。我们还发现,磁盘的早期类型的螺旋有较高的值的M/L和更接近最大比磁盘的后期类型的螺旋,这些系统看不见的内晕更好地符合伪等温定律比NFW模型。
2009-10-01 astro-ph.GA
Zoom-in cosmological hydrodynamical simulation of a star-forming barred, spiral galaxy at redshift z=2
我们提出了气体和恒星运动学的高分辨率放大宇宙化学动力学模拟,偶然捕获的恒星形成棒旋星系的形成和演化,从红移$z\sim3$到$z\sim2$在宇宙恒星形成率的峰值。星系盘通过从环境中吸积气体和子结构而生长。当气体在不到1 Gyr的时间内从厚盘(垂直色散$σ_{v} >$为50 km/s)沉降到薄盘($σ_{v} \sim 25$ km/s)时,螺旋图案变得完全有组织。我们模拟的盘状星系也有一个中央X形棒,其种子是由$z \sim 3$的致密气体富集块组装而成的。星系中的恒星形成活动主要发生在所有红移的球和沿旋臂的几个团块中,随着模拟接近$z=2$,团块的数量和大小都在增加。我们发现,随着年龄的减少,恒星星族集中在低银河系纬度,更多的支持旋转,也有较低的速度色散;此外,薄盘上的恒星星族是最年轻的,具有最高的平均金属丰度。螺旋臂的图案像一个固体一样以恒定的角速度作为半径的函数旋转,这比薄圆盘上的恒星和气体的角速度低得多;此外,螺旋臂的角速度作为时间的函数稳步增加,始终保持其径向轮廓不变。我们的旋臂的起源也进行了讨论。
2019-07-25 astro-ph.GA
Gravitational Instability of Gas-Dust Circumnuclear Disks in Galaxies
我们用数值方法研究了在邻近星系的环核气体小圆盘中观察到的多臂螺旋结构的起源。我们表明,在这样的磁盘和它的相互作用与引力稳定的气体成分的尘埃的存在下,导致发展的多臂螺旋结构。作为一个具体例子,我们研究了星系NGC 4736迷你盘中多臂螺旋图案的形成,并获得了其旋转和密度分布的观测数据。我们发现,当NGC 4736的气尘比为5%-20%时,其稳定的气体小盘中会生长出多臂螺旋结构。我们还表明,与粉尘浓度,发展的不稳定性的重要因素是尘埃颗粒的大小。当颗粒尺寸大于1 μ m时,稳定气盘中出现非线性多臂螺旋斑图。如果未来的观测证实在星系的迷你盘中存在大量的尘埃,这将确定其中多臂螺旋结构的形成机制。
2023-03-09 astro-ph.GA
HST and HI Imaging of Strong Ram Pressure Stripping in the Coma Spiral NGC 4921: Dense Cloud Decoupling and Evidence for Magnetic Binding in the ISM
在面对后发座星系团螺旋星系NGC 4921的深HST V和I图像中,显着的尘埃消光特征以前所未有的方式显示了冲压压力如何将ISM从螺旋星系的盘中剥离。新的VLA HI地图显示了一个截断和高度不对称的HI磁盘与压缩HI分布在西北,提供证据的冲压压力作用于西北。在HI分布在西北区域被截断的地方,HST图像显示了一个定义明确的,连续的尘埃前锋,延伸超过90度和20千秒差距。这个尘埃锋将星系的尘埃区与无尘埃区分开,我们将其解释为ISM星系在ICM-ISM相互作用的前沿附近扫过。我们确定和表征100 pc-1 kpc规模的子结构在这个尘埃前冲压压力所造成的,包括头-尾丝,C形丝,和长光滑的尘埃前。这些特征的形态强烈表明,在剥离过程中,致密的气体云与周围的低密度气体部分解耦,但解耦被抑制,可能是由链接和绑定ISM的远距离部分的磁场。
2015-06-12 astro-ph.GA
JWST and ALMA imaging of dust-obscured, massive substructures in a typical $z \sim 3$ star-forming disk galaxy
本研究利用JWST和ALMA高分辨率成像,在红移$z=2.696$的典型恒星形成星系UDF2中首次发现了尘埃遮挡的恒星形成盘状子结构,该子结构包含显著恒星质量,为研究星系核球形成提供了关键线索。
2023-04-10 astro-ph.GA
Anisotropic Infall and Substructure formation in Embedded Disks
在嵌入源周围发现的吸积流的连续性表明,原恒星盘经历了来自恒星形成环境的异质性下降,这与自上而下的星团形成模拟中恒星形成核心的吸积行为一致。这可能会产生以环、间隙和螺旋形式存在的盘亚结构,这些亚结构在嵌入的0/I类和后来的II类源中继续被高分辨率成像调查所识别。我们提出了一个参数研究各向异性的下落,告知吸积流到原恒星的核心在数值模拟中的属性,并改变传入流的相对比角动量以及它们的流动几何形状。我们的研究结果表明,各向异性infall扰动磁盘和容易启动Rossby波不稳定性(RWI)。它在材料沉积的下落区的内边缘和外边缘形成涡流。这些涡旋驱动螺旋波和角动量传输,其中一些模型能够驱动对应于$α\sim 10^{-2}$量级的粘度参数的应力。由此产生的方位角剪切形成强大的压力隆起,作为障碍,尘埃颗粒的径向漂移,漂移为主的尘埃演化的后处理计算证明。我们讨论了如何一个自洽模型的各向异性的下落可以解释毫米环的形成在外盘,以及生产紧凑的尘埃盘,嵌入源的观测相一致。
2022-02-10 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
The Disk Substructures at High Angular Resolution Project (DSHARP): II. Characteristics of Annular Substructures
高角分辨率盘子结构项目使用ALMA以~5 au的空间分辨率绘制了1.25毫米连续的原行星盘。我们提出了一个系统的分析,在18个单盘系统的环状子结构在这次调查的目标。没有占主导地位的架构出现从这个样本,相反,观察到显着不同的形态。环形子结构可以发生在几乎任何半径的毫米连续发射检测和范围内的宽度从几个金到几十个金。间隙和相邻环之间的强度比范围从接近1到只有百分之几。在少数情况下,环形子结构与其他类型的子结构共存,包括螺旋臂(3/18)和新月状方位不对称(2/18)。没有观察到明显的趋势之间的子结构的位置和恒星宿主性质。特别是,没有一个明显的关联与恒星宿主光度(因此磁盘的热结构)表明,子结构不发生优先附近的主要分子雪线。像在DSHARP中观察到的环状子结构长期以来一直被假设是由于行星盘的相互作用。一些磁盘表现出的特点,特别是暗示这种情况下,包括可能的平均运动共振和“双间隙”功能的子结构让人想起流体动力学模拟的多个间隙打开的行星在低粘度磁盘。
2020-08-12 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Modelling the cold dust in nearby spiral galaxies with radiative transfer
宇宙尘埃颗粒是构成星际介质的基本成分之一。尽管尘埃颗粒对总质量预算的贡献很小,但它们在星系的物理和化学演化中发挥着重要作用。在过去的几十年里,从紫外线到远红外线的大量多波长数据大大增加了我们对附近星系尘埃性质的了解。然而,光谱的一个区域,毫米范围,仍然相对未被探索。得益于NIKA2仪器和我们的辐射转移框架在毫米范围内观测到的新的高分辨率数据,我们的目标是坚定地确定非常冷的尘埃(<15 K)的物理特性,并量化毫米范围内不同发射机制的重要性。我们已经开发了一种使用尘埃辐射转移建模的方法,并将其应用于一小组正面螺旋星系。新的NIKA2数据与我们的辐射转移技术相结合,将提供正确的条件,在相当大的空间分辨附近星系样本中生成星光和尘埃之间相互作用的精确模型。
2021-11-02 astro-ph.GA
Galactic Spiral Shocks with Thermal Instability in Vertically Stratified Galactic Disks
星系螺旋激波是盘状星系的主要形态特征,被认为是盘状星系螺旋臂内部亚结构形成的原因。它们还可以通过利用(微分)旋转运动为星际气体提供大量的动能。我们使用数值流体动力学模拟研究的螺旋冲击与热不稳定性在垂直分层星系盘的动力学和结构,专注于环境条件(加热和银河系的潜力)类似的太阳附近。我们首先考虑一个等温盘在垂直流体静力平衡,让它发展受到星际冷却和加热以及恒星螺旋势。由于热不稳定性,表面密度为$Σ_0 \geq 6.7\Surf$的圆盘在中平面附近迅速变成夹在稀薄气体层之间的薄而致密的板。在饱和状态下,总的流动结构由支臂、激波后膨胀区和支臂间区域组成,它们分别占支臂到支臂距离的10%、20%和70%,其中气体分别占支臂到支臂距离的15%、30%和70%,和55%的臂-臂交叉时间。流动的特点是过渡从稀薄到致密相在冲击和致密到稀薄相在冲击后膨胀区,虽然气体与太大的冲击后密度不经历这种返回相变,而是形成致密的冷凝。如果忽略自重,激波拍动驱动气体中的随机运动,但在平面方向上仅达到$\sim 2-3 \kms$,在垂直方向上小于$2\kms$。时间平均冲击波剖面显示...(节略)。
2010-06-24 astro-ph.GA
Early Planet Formation in Embedded Disks (eDisk). XVIII. Indication of a possible spiral structure in the dust-continuum emission of the protostellar disk around IRAS 16544-1604 in CB 68
Kagoshima University(鹿儿岛大学);National Astronomical Observatory of Japan(日本国立天文台);Academia Sinica Institute of Astronomy & Astrophysics(中央研究院天文及天文物理学研究所)
通过数值模拟和辐射传输计算,研究了原恒星盘尘-连续体发射中不对称肩部特征的成因,揭示了引力不稳定性可能影响螺旋结构的可见性。
2026-03-05 astro-ph.GA
Substructure Formation in a Protostellar Disk of L1527 IRS
利用ALMA和JVLA的多频高分辨率连续观测资料,研究了L1527 IRS的尘埃分布的细节结构。在$7 {\rm \,mm}$射电连续谱图像中,我们发现了三个南北方向排列的团块。这三个团块即使在减去自由-自由污染物后仍然存在,这是根据$1.3{\rm \,cm}$连续观测估计的。北部和南部团块位于距离中心团块$\sim 15{\rm \,au}$的位置,并且在$7{\rm \,mm}$波长处可能是光学厚的。这些团块具有相似的积分强度。当围绕中心原恒星的尘埃环或螺旋臂被投射到天球平面时,对称的物理性质就可以实现。我们证明了第一次,这样的子结构可能会形成,即使在磁盘形成阶段,周围的材料积极吸积向磁盘原恒星系统。
2020-04-29 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
The relationship between polycyclic aromatic hydrocarbon emission and far-infrared dust emission from NGC 2403 and M83
利用斯皮策空间望远镜和赫歇尔空间天文台的观测数据,研究了附近螺旋星系NGC 2403和M83中8微米处的多环芳烃(PAH)发射与24微米处的热尘埃颗粒以及160和250微米处的大尘埃颗粒的远红外发射之间的关系。我们发现,在NGC 2403中的PAH排放是更好地与排放在250微米的尘埃加热的弥漫星际辐射场(ISRF)和8/250微米的表面亮度比是相关的恒星表面亮度测量在3.6微米。这意味着NGC 2403中的多环芳烃与弥漫性星际介质(ISM)中的冷大尘埃颗粒混合,并且多环芳烃被弥漫性ISRF激发。在M83中,多环芳烃的排放似乎与160微米的排放有更强的相关性,这些排放来自于被恒星形成区加热的大尘埃颗粒。然而,M83中的PAH发射是低的,其中24微米的发射峰值在恒星形成区域内,并且8/160微米表面亮度比的增强相对于尘埃和螺旋臂内的恒星形成区域出现偏移。这表明,在8微米波段观察到的多环芳烃不是在恒星形成区域内局部激发的,而是由恒星形成区域非轴对称逃逸的光激发的,或者由从螺旋密度波向下游迁移的年轻的非光电离恒星激发的。仅这两个星系的结果表明,在不同的旋涡星系中,不同的恒星星族可能会激发多环芳烃。
2014-12-23 astro-ph.GA
Vertical Structure of Interstellar Dust in the Milky Way
本研究利用约2300万颗恒星的高精度消光测量数据,分析了银河系星际尘埃的垂直分布与子结构,发现双指数盘模型比单指数盘能更好地拟合尘埃轮廓,并识别出与已知旋臂等结构吻合的尘埃子结构。
2025-09-18 astro-ph.GA
Probing Interstellar Silicate Dust Grain Properties in Quasar Absorption Systems at Redshifts z<1.4
视线穿过前景星系的遥远类星体光谱中的吸收线为探测星系中星际介质(ISM)的尘埃和气体成分提供了一个有价值的工具。硅酸盐尘埃在类星体吸收系统(QAS)中的第一个证据是通过我们在z=0.52的吸收体中对类星体AO 0235+164的10微米硅酸盐特征的检测提供的。我们介绍了两个后续计划的结果,使用斯皮策太空望远镜的红外光谱档案,研究星际硅酸盐尘埃颗粒的性质,在总共13个类星体在0.1<z<1.4。我们发现在研究的QAS中清楚地检测到10微米的硅酸盐特征。我们还在具有足够光谱覆盖范围的光源中检测到18微米的硅酸盐特征。我们发现的宽度,峰值波长,和子结构的10微米星际硅酸盐吸收功能之间的吸收剂的变化。这表明,这些遥远星系中的硅酸盐尘埃颗粒性质可能彼此不同,并且相对于银河系中的硅酸盐尘埃颗粒。我们还发现,在几个来源的建议,与实验室衍生的配置文件从文献中的比较的基础上,硅酸盐尘埃颗粒可能显着更多的结晶比那些在无定形银河系ISM。这在朝向类星体PKS 1830-211的z=0.89吸收体中特别明显,其中接近10微米的子结构与结晶橄榄石成分一致。如果得到证实,这些颗粒性质的变化可能对过去9个Gyrs的尘埃和星系演化都有影响,并且通常假设高红移尘埃类似于本地尘埃。我们还讨论了硅酸盐粉尘的吸收强度和含碳粉尘的性能和气相金属的性能,如气体速度扩散,从UV/光学光谱确定的趋势之间的迹象。
2014-05-02 astro-ph.GA
The flaring HI disk of the nearby spiral galaxy NGC 2683
本文报道了对大倾角近邻旋涡星系NGC 2683的新的深VLA-D阵列HI观测。档案C阵列数据进行了处理,并添加到新的观察。为了研究原子气盘的三维结构,我们制作了不同的三维模型,并制作了模型HI数据立方体。我们的最佳拟合模型的主要成分是:(i)倾斜80度的薄盘;(ii)通过气体盘的椭圆形表面密度分布对螺旋和/或棒结构的粗略近似;(iii)轻微的倾斜;(iv)指数耀斑;和(v)低表面密度气体环。NGC 2683的耀斑的斜率与之相当,但比其他螺旋星系的耀斑要陡一些。NGC 2683的最大耀斑高度也与其他星系相当。另一方面,耀斑的饱和只在NGC 2683中观察到。基于高分辨率模型与观测结果的比较,我们排除了在光学薄气盘周围存在扩展的原子气晕的可能性。在垂向流体静力平衡的假设下,导出了气体的垂向速度频散。耀斑中的高湍流速度色散可以解释为能量注入(i)超新星,(ii)磁旋转不稳定性,(iii)ISM搅拌的暗物质子结构,或(iv)外部气体吸积。复杂的大尺度翘曲和不对称性的存在有利于外部气体吸积作为驱动外部气体盘中湍流的主要能量来源之一。我们提出了一个方案,这种外部吸积导致湍流绝热压缩,增强湍流速度色散,并可能淬熄恒星形成的外部气体盘的NGC 2683。
2015-12-22 astro-ph.GA
From ridges in the velocity distribution to wiggles in the rotation curve
最近,盖亚数据发布2(DR 2)向我们展示了银河系盘运动学的丰富性。特别令人感兴趣的是存在的山脊覆盖恒星速度分布,$V_ϕ-R$ ;如其他人所示,这很可能是这些脊相混合,瞬态螺旋,或酒吧的签名。在这里,我们用一个同时包含条形和螺旋形的银河系模型,发现了从内盘延伸到外盘的相同的脊图案。有趣的是,$V_ϕ-R$平面中的脊与计算的旋转曲线(RC)中的摆动非常好地相关。因此,虽然DR 2揭示(第一次)这样的子结构在一个广泛的空间覆盖,我们注意到,我们一直看到这样的模式的脊,但投影到形式的摆动在RC。摆动的间隔和幅度强烈地依赖于$V_ϕ-R$平面中脊的延伸和布局。这意味着在RC中编码了磁盘的运动状态以及关于杆和螺旋臂的信息。摆动的幅度表明,目前在外部星系RC中观察到的类似特征具有类似的起源,由螺旋和酒吧触发。
2019-03-20 astro-ph.GA
L1448 IRS3B: Dust Polarization Aligned with Spiral Features, Tracing Gas Flows
本文利用 ALMA 双波段偏振观测 L1448 IRS3B,发现其偏振分别对应磁场对齐、尘埃自散射和沿旋臂的力学对齐,提出盘尘埃偏振可直接示踪气体流的小尺度运动学。
2025-03-10 astro-ph.GA astro-ph.SR
Why is the Galactic disk so cool?
本文指出银河系盘面径向加热与迁移比率较小的观测事实对轨道传输机制提出了强约束,现有机制难以同时解释径向迁移与低加热比率,对银河系动力学模型等构成重大挑战。
2024-11-13 astro-ph.GA
Hints of a Population of Solar System Analog Planets from ALMA
最近的ALMA DSHARP调查提供了关于行星形成盘亚结构多样性的启发性结果。这些亚结构的痕迹卵石大小的颗粒积累在当地的压力最大,可能是由于行星盘的相互作用或其他行星形成过程。DSHARP源严重偏向于大型和巨大的磁盘,这些磁盘只代表磁盘人口的高(尘埃通量)尾端。因此,目前还不清楚类似的亚结构和相应的物理过程是否也发生在大多数更暗,更紧凑的磁盘。在这里,我们探讨的存在和特点,在一个紧凑的磁盘GQ Lup A,其有效半径是1.5至10倍小于DSHARP磁盘的功能。本文分析了GQ Lup系统的ALMA 1.3mm连续观测资料。通过拟合连续谱的可见度分布,我们发现了在~ 10 Au处存在带隙的子结构。GQ Lup周围的致密盘显示出与DSHARP样品中相似的子结构,这表明捕获卵石大小的颗粒的机制也在小圆盘中起作用。在~ 10 au的特征,如果是由于一个隐藏的行星,是在土星距离行星形成的证据。我们的研究结果表明,在一个丰富的世界的子结构中确定的共同人口的光盘,随后人口的太阳系类似物在这些磁盘。这些研究对于理解大多数原行星盘的形成机制和行星种群是至关重要的。
2020-05-19 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Observing protoplanetary discs with the Square Kilometre Array -- I. Characterising pebble substructure caused by forming planets
在毫米波段(几个天文单位的尺度上)对圆盘进行高角分辨率观测现在已经很普遍了,但是在厘米波段观测时,目前还缺乏可与之相比的角分辨率。这对提高我们对行星形成的理解是一个重大障碍,特别是尘埃颗粒是如何从毫米成长到厘米大小的。在本文中,我们研究的能力,平方公里阵列(SKA)观察尘埃子结构在一个年轻的,行星形成光盘厘米波长。我们使用尘埃流体动力学和连续辐射转移来预测1厘米尘埃颗粒(或卵石)在光盘内的分布和发射,并模拟连续观测与当前SKA 1-MID设计基线在12.5 GHz(波段5 b,~2.4厘米)的频率在5-10 AU尺度。SKA将提供高保真度观测的厘米尘埃排放子结构在光盘的整合时间总计100小时。通过在像平面中进行方位角平均,可以从较短的(数十小时)积分时间以足够的分辨率和S/N获得径向结构。通过直接在可见度平面中对强度分布进行建模,有可能从观察中恢复类似水平的(轴对称)结构细节,其中积分时间比高保真成像所需的低1-2个数量级。我们的研究结果表明,SKA 1-MID将提供至关重要的约束的分布和形态的原材料的建设行星,鹅卵石在原行星盘。
2020-09-01 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Anatomy of a Fall: Stationary and super-Keplerian spiral arms generated by accretion streamers in protostellar discs
针对晚期下落对原行星盘的物质补充及亚结构影响,本文通过3D光滑粒子流体动力学模拟顺向流-盘相互作用,揭示其激发的螺旋臂具有静止至超开普勒的多模式速度、长寿命等特性,为观测诊断提供依据。
2025-02-11 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Finding substructures in protostellar disks in Ophiuchus
本研究利用ALMA观测蛇夫座十个原恒星盘,发现四个具有次结构且多为较亮盘,表明次结构在亮盘中常见,支持尘埃生长与行星形成可能开始于极早阶段的假设。
2023-09-14 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Spiral structures in gravito-turbulent gaseous disks
在缓慢辐射冷却的条件下,引力不稳定性可以驱动大质量气体盘中的小尺度湍流和大尺度螺旋臂。这些运动影响了观测到的盘的形态,其质量吸积率和可变性,并可以通过尘埃颗粒的集中,加工和碰撞破碎来控制行星形成的过程。本文研究了在给定冷却规律下薄气盘中的重力湍流及其螺旋结构。我们表征的形态,连贯性和传播的螺旋和检查时,流偏离粘性盘模型。我们使用有限体积程序Pluto将自引力流体动力学方程集成到三维球面几何中。气体在比轨道更长的时间尺度上被冷却,以触发引力不稳定性并维持湍流。我们运行了各种磁盘质量和冷却速率的模型。在所有考虑的情况下,湍流引力应力传输角动量向外的速率与粘性盘理论兼容。轨道能量的耗散通过螺旋密度尾流中的冲击发生,将盘加热回到边缘稳定的热平衡。这些尾流驱动垂直运动,并有助于混合物质从磁盘与其日冕。它们的形成和毁灭是间歇性的,它们几乎在每一个半径上都与气体共转。因此,大规模的螺旋臂没有表现出长期的全球一致性,能量热化基本上是一个局部过程。在没有径向子结构或潮汐强迫的情况下,并提供局部冷却定律,重力湍流减少到薄气体盘中的局部现象。
2021-03-30 astro-ph.EP astro-ph.GA
Dust trapping in protoplanetary discs after stellar flybys
本文通过三维光滑粒子流体动力学模拟,发现恒星飞掠可在原行星盘中诱发螺旋结构并捕获尘埃,局部尘埃与气体比足以触发流不稳定性,促进星子形成。
2025-09-15 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Radial and vertical flows induced by galactic spiral arms: likely contributors to our "wobbly Galaxy''
在一个平衡的轴对称银盘中,平均的银心径向速度和垂直速度在任何地方都是零。然而,近年来,各种大型的光谱调查表明,银河系盘的恒星在银心径向和垂直速度分量中都表现出非零的银道面外的平均速度。虽然径向速度结构通常被认为是与非轴对称组件的潜力,如螺旋臂或酒吧,非零的垂直速度结构通常归因于外部源的激励,如通过卫星星系或小暗物质子结构穿越银河系盘。在这里,我们使用一个三维的测试粒子模拟表明,全球恒星响应螺旋扰动诱导径向速度流和非零的垂直运动。由此产生的平均速度场的结构在性质上与银河系圆盘上观察到的相似。我们表明,这样的模式也自然出现从分析玩具模型的基础上线性欧拉方程。我们的结论是,一个外部扰动的光盘可能不是一个必要条件,以解释所有观察到的结构,在整个银河系的光盘恒星的垂直速度。非轴对称的内部扰动也可以是观测到的平均速度模式的来源。
2014-03-03 astro-ph.CO astro-ph.GA
Denoising Milky Way stellar survey data with normalizing flow models
本文提出利用归一化流模型对Gaia恒星巡天数据进行去噪密度估计,通过重要性采样处理异方差噪声,成功重建局部速度分布中的子结构,为研究银河系运动学提供稳健工具。
2025-05-22 astro-ph.GA astro-ph.IM
Molecular Mapping of DR Tau's Protoplanetary Disk, Envelope, Outflow, and Large-Scale Spiral Arm
金牛座DR以其与其他金牛座T星相比异常高的可变性而闻名。虽然它是研究最广泛的前主序星之一,但迄今为止,毫米干涉测量的观测相对有限。我们以$\sim0.5''$($\sim100$ au)的分辨率呈现了$^{12}$ CO、$^{13}$ CO、C $^{18}$ O、SO、DCO $^+$和H $_2$ CO对DR Tau的NOEMA图像。除了原行星盘外,CO辐射还显示出一个包层、一个微弱的不对称外流和一个带团块的旋臂。CO臂的$\sim1200$ au范围远远超过先前在散射光中检测到的螺旋臂,这强调了敏感分子成像用于背景化磁盘环境的必要性。C $^{18}$ O、SO、DCO $^+$和H $_2$ CO的运动学和致密发射分布表明它们主要起源于开普勒环周盘。然而,SO发射也表现出不对称性,这可能是由于与下落物质或未解决的子结构的相互作用。DR Tau的复杂环境让人联想到爆发的FUor源和一些EXor源,这表明DR Tau的极端恒星活动同样可能与大规模陨石坑促进的盘不稳定性有关。
2023-01-06 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Dust coagulation during the early stages of star formation: molecular cloud collapse and first hydrostatic core evolution
原行星盘中的行星形成需要尘埃颗粒从星际介质中发现的亚微米大小凝结成更大的物体。我们首次利用三维流体动力学模拟研究了在恒星形成的最早阶段尘埃颗粒的生长。我们开始与一个典型的星际尘埃粒度分布和研究尘埃的分子云核心的崩溃和第一流体静力学核心的演变过程中的增长,在恒星核心的形成。我们研究如何尘埃大小分布演变的空间和时间。我们发现,信封保持其初始人口的小尘埃颗粒在这些阶段的增长很少,除了在内部的几百金最小的颗粒耗尽。然而,一旦第一个流体静力学核心形成,在核心内(在恒星核心形成之前)会发生快速的尘埃生长,其尺寸超过$100~μ$ m。在离核中心较小的距离处产生逐渐变大的晶粒。在快速旋转的分子云核心中,形成的“第一个流体静力核心”更好地描述为可能在引力上不稳定的前恒星盘。在这种情况下,颗粒生长在螺旋密度波中更快,导致在螺旋波中优先发现较大的颗粒,即使颗粒相对于气体没有迁移。因此,即使在这些非常早期的时间,第一个核心/前恒星盘中的颗粒尺寸分布也会有很大的变化。
2022-05-16 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Can a planet explain different cavity sizes for small and large dust grains in transition disks?
在过渡盘的空腔边缘的小(微米级)和大(毫米级)的尘埃颗粒的空间分布的差异最近被指出,现在正在进行辩论。我们获得了SAO 206462(HD 135344 B)的VLT-NACO近红外偏振观测。恒星周围的圆盘显示出非常复杂的结构,如凹陷和螺旋。我们还发现了一个比从亚毫米图像推断的要小得多的内腔。盘和轨道伴星之间的相互作用可以解释这种差异。
2013-07-05 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR