星系动力学中的数值方法

本文概要介绍了星系动力学的基本内容和方程。对星系动力学中的数值方法和应用进行了综述。

利用LAMOST红团簇星探索银河系外盘屋脊结构分布

利用LAMOST巡天得到的红团簇星,对银河系外盘的屋脊结构在角动量和作用量空间中的分布进行了探索。研究屋脊在R-V?平面分布时,第三维度选择为数密度、径向速度和垂直速度,都有很明显的屋脊信号。其中,数密度图中角动量分别为2030、2200、2400 km·s^(-1)·kpc的三条屋脊以及径向速度图中一条疑似屋脊(L_(Z)=2480 km·s^(-1)·kpc)的信号是新发现的成果。R-V_(Φ)平面中的屋脊结构在R_(g)-V_(Φ)平面转换为几乎垂直的屋脊,在L_(Z-Φ)平面转换为水平的屋脊。通过利用作用量信息探索银河系外盘的屋脊,发现了3条疑似屋脊的信号。最后,在引导空间中探索银河系的特征信号时,总共发现了5个明显的结构,其中,4个过密度区域在径向速度分布图中,1个过密度区域在垂直速度分布图中。

NGC 3603星团中的大质量逃逸双星

非团环境中的大质量恒星以及大质量双星的起源是理解大质量恒星形成和演化的关键问题之一.年轻大质量星团内的动力学交会过程是产生大质量逃逸星的重要途径之一.选取了银河系内年轻大质量星团NGC 3603外围的两个碰撞星风系统候选体MTT68A和MTT71作为研究对象,通过分析Chandra X射线观测以及Gaia第2批数据发布(DR2)中的天体测量结果,研究它们作为相互作用的大质量双星系统的起源.X射线数据的分析表明,它们的X射线能谱中存在Fe XXV发射线成分;相较于普通O型星,以双温等离子体模型拟合得到偏高的高温成分温度(≳2.0keV),并且X射线光度与热光度的比值也较高(≳10^(-5.8)).以上能谱特征进一步佐证了它们是碰撞星风系统的解释.根据Gaia DR2数据库中的自行信息,MTT71有着与NGC 3603整体相近的自行值,表明它很可能是与星团相伴形成.而相对NGC 3603整体,MTT68A存在4.1 mas·yr^(-1)的相对自行,且其反方向指向星团中心附近.这一自行结果表明MTT68A很可能是一个从星团核心区域抛出的大质量双星系统,根据MTT68A到星团中心的投影距离和相对自行大小估算这一抛射过程大概发生在20 kyr前.可能的动力学机制为三体或四体相互作用,在星团另外一侧搜寻具有反向相对自行的大质量恒星将有助于验证这一推断.

HD 82943行星系统的2:1共振与稳定性

用直接数值积分方法通过模拟不同的行星构型探讨了HD82943行星系统(由两颗共振的巨行星组成)的长期动力演化,同时,还研究了在相空间的轨道运动.在对系统长达107年数值积分中,发现所有的稳定轨道均与2:1共振相关联.典型地,在相同的时标内,两个共振幅角θ1和θ2同时(或其中之一)存在秤动.由于共振幅角在一定范围内的秤动,因而使两颗行星轨道半长径被约束而表现为规则运动模式.另外,利用分析模型(包含了外行星偏心率e2的因素),还讨论了对于不同取值的e2和相对近星点经度θ时,内行星在相空间的运动,并发现2:1轨道共振对于相对较小的e2以及当θ=0°时易于保持.此外,适中的e2将导致系统的两颗行星进入深度共振状态.再者,分析模型和数值计算的结果吻合得很好,两者都揭示了行星系统的2:1共振结构.