通过施瓦西模型恢复模拟的正面朝向棒状星系的速度模式

《Monthly Notices of the Royal Astronomical Society》：Recovering pattern speeds of simulated face-on barred galaxies via Schwarzschild modelling

　　

摘要

恒星棒结构是其宿主星系长期演化的主要驱动力。为了更好地理解三维棒状结构、其轨道构成、恒星种群以及潜在暗物质分布之间的联系，构建详细的棒状星系动力学模型是非常必要的。然而，迄今为止，只有少数外部棒状星系以这种方式进行了研究。我们提出了一种新的Schwarzschild轨道叠加代码，可用于具有旋转效应的三轴势场，并通过一个强棒状星系的N体模拟模拟数据对其进行全面测试。我们研究了在近乎正面观测视角下模型参数的恢复情况，这是之前未曾考虑过的。特别是，我们证明了在20° inclination角度下，模型对棒状结构运动速度（pattern speed）和质量光度比的估计精度达到10%，对暗物质晕质量的估计精度达到20%。令人惊讶的是，在完全正面观测的极限情况下，我们也获得了类似精确的结果，而在这种极限情况下，传统的计算方法（如Tremaine-Weinberg方法）已不再适用。这一结果表明，在固定棒状结构长度的情况下改变棒状结构运动速度，会改变速度分布函数，从而引起垂直速度分布的系统性变化，而这种变化无法通过平面内的速度分量来补偿。