天文学家建立模型确定圆盘星系如何平稳地演化

计算机模拟向天体物理学家展示了星系中巨大的气体团块如何将一些恒星从其轨道上散射，最终使许多星系盘的亮度产生平滑，指数式的衰减。

来自爱荷华州立大学，威斯康星大学麦迪逊分校和IBM Research的研究人员已经进行了近十年的高级研究。他们最初关注的是年轻星系中的巨大团块如何影响恒星轨道，并创建具有明亮中心逐渐消失到黑暗边缘的星系盘。

(正如爱荷华州立大学物理学和天文学教授柯蒂斯·斯特雷克(Curtis Struck)在2013年的研究摘要中写道：“在星系盘中，童年时期的伤痕和青春期的斑点随着时间的流逝而逐渐消失。”)

现在，该小组与人合着了一篇新论文，该论文称他们关于指数盘形成的想法不仅适用于年轻的星系。这也是在各种星系中都强大且通用的过程。毕竟，指数盘在螺旋星系，矮椭圆形星系和一些不规则星系中很常见。

天体物理学家如何解释呢?

通过使用现实模型跟踪星系中的恒星散射，“我们感到我们对解决这个已有近50年历史的关键问题的物理过程有了更深入的了解，” Struck说。

研究人员发现，来自大块的引力冲动改变了恒星的轨道。结果，磁盘的总体星形分布发生了变化，而指数亮度曲线反映了这种新的恒星分布。

天体物理学家的发现报告在《皇家天文学会月刊》在线发表的一篇论文中。合著者为Struck;爱荷华州立大学物理学和天文学博士生吴健;威斯康星州天文学副教授Elena D'Onghia;以及位于纽约约克敦高地的IBM托马斯·沃森研究中心的研究科学家布鲁斯·埃尔梅格林。

星星分散，磁盘平滑

Struck说，由Wu领导的最新计算机建模是多年来改进模型的最高里程碑。以前的模型更近似地处理了星系组件的引力，研究人员研究了较少的情况。

最新模型显示了星系中的星团和星际气体团簇如何改变附近恒星的轨道。一些恒星散射事件会极大地改变恒星的轨道，甚至在它们逃逸到星系盘的一般流动之前，将它们聚集在大块状星团周围的循环中。许多其他散射事件的强度较小，散布的恒星较少，轨道保持圆形。

斯特拉克说：“散射的性质比我们以前理解的要复杂得多。” “尽管在小规模上具有所有这些复杂性，但在平均水平上仍然可以达到平滑的光分布。”

根据研究人员的论文，这些模型还说明了这些指数星系盘形成所需的时间。磁盘的结块类型和初始密度会影响演化速度，但不会影响最终的亮度平滑度。

在这种情况下，速度是一个相对的术语，因为这些过程的时标是数十亿年。

在过去的这些年中，甚至对于最初以各种方式分布恒星的模型 星系，吴说，这些模型都显示出了恒星散射到指数衰减过程的普遍性。

他说：“恒星散射非常普遍。” “它能解释这么多情况下指数盘的形成。”

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