星系盘翘曲现象及动力学研究

摘要

在可见光波段,盘状星系通常相当薄且扁平,而中性氢盘的半径一般比可见光盘大很多,并常常显现出明显的翘曲。人们提出了一些物理模型来解释星系翘曲,但是关于星系盘翘曲的动力学至今仍是一个未完全解决的研究课题。
　　 本文首先从观测事实出发,依据对星系翘曲的观测和统计资料结果和规律作出的分析,指出了旨在解释翘曲形成的磁场机制,伴星系引力机制,星际流吸积机制,等物理模型存在的问题和不足。通过对星系的等速度轮廓图等图像的分析,选择了更为合理的星系晕机制下的翘曲物理模型。即将星系盘置于扁的星系晕当中,星系盘视为由若干同心物质环组成,并以相同频率进动;星系晕为扁平状并具有轴对称性;晕赤道面与星系盘面有一个夹角。
　　 在此模型基础上,我们建立合适的坐标系,同时考虑星系晕和星系盘自身的引力势,推导关于翘曲角度的数学式。并对该式进行了分析,得到翘曲角随半径变化的图像。显示的信息是:星系翘曲在一定的半径r0=(2/3c2)1-10(其中c是与具体星系盘和其星系晕有关的常数)以内时翘曲存在但是并不明显;当r>r0时,星系翘曲角度开始变得明显起来并随着r的增大而增大;当r很大时,翘曲角度接近常数,此常数即为星系晕赤道面与星系盘面的夹角A。
　　 近些年对银河系的翘曲有了更多的观测,本文分析了银河系翘曲观测资料,发现其存在的特点,并运用物理模型对其进行了解释,认为银河系翘曲是由伴星系大麦哲伦等星系和银河系晕共同作用的结果。此后,我们经过分析,选取了银河系银盘和银晕的一些参数,进一步利用得到的星系翘曲角度式得到银河系翘曲的角度理论值,绘制图表,经过与近些年的观测资料对比后发现理论值和观测值有较好的符合度。
　　 另外,本文还对星系翘曲的观测和统计得出的结果以及规律做了阐述。对21厘米氢线观测到的星系通道图,以及据此合成的氢柱密度图和等速度线轮廓图等判断星系翘曲是否存在的方法给予了说明。