棒旋星系中核环及其它气体结构特征的研究

Nuclear rings, dust lanes, and nuclear spirals are typical gas structures in the inner region of barred galaxies. Their shapes and properties are linked to the physical parameters of the host galaxy. Based on our latest study of nuclear ring formation, we will use high-resolution hydrodynamical simulations to study gas flows in barred galaxy models. We will systematically study the effects of bar parameters on the properties of these gaseous structures in our simulations, then we can derive the bar pattern rotation speed in real galaxies that contain these gaseous structures with the help of photometric and IFU data. We will also refine gas dynamical models for our Milky Way and M31 and compare the models with observations. We can constrain the bar properties in the Milky Way and M31 based on our gas models, then achieve a better understanding of the formation history of these galaxies. We will further study the potential correlation between bars and AGNs, trying to provide a possible pathway to the formation of supermassive black hole seeds whose origin is still mysterious.

核环，尘埃带和核旋臂是棒旋星系内由棒驱动形成的典型气体结构，它们的特征与寄主星系的物理参数密切相关，并对理解星系的内部缓变演化过程至关重要。基于我们对核环形成机制的最新工作，我们将利用高精度流体力学模拟探讨棒旋星系中气体的动力学演化，系统地研究星系和棒模型的各项参数对所形成气体结构的大小和形状的影响。我们还将把理论研究与河外棒旋星系的观测结果相结合，进而反推出棒的转动速度，再把结果同其他独立的测量方法相比较。基于我们对银河系大尺度气体结构研究的最新工作，我们将利用改良的恒星动力学模型系统地模拟离我们最近的两个棒旋星系（银河系和M31）中气体的分布和运动状态，并对之前的气体动力学模型进行扩展和改进。我们将基于模型进一步约束银河系及M31棒的物理参数，更深入地理解它们的形成演化历史。我们还将探讨星系棒与星系中心大质量黑洞活动性的关联，为种子超大质量黑洞的形成提供理论基础。

棒旋星系中的核环等气体结构特征反映了寄主星系的形成与演化历史，对理解星系中质量分布及动力学参数具有重要意义。本项目通过高精度流体数值模拟，系统研究了银河系，M31，以及其他近邻棒旋星系中典型气体结构的特征。对银河系这一距离我们最近的棒旋星系而言，我们研究了其中心气体核环（即中心分子区）大小与星系中心质量分布的关系，并检验了模糊暗物质模型在银河系中的预言，给出轴子暗物质粒子的质量应在 2 -7*e-22 电子伏特之间（如果暗物质都是轻轴子粒子）。目前该项成果已经被美国天文学会Nova网站选为研究亮点，并已被一篇天文学权威综述ARAA引用。我们还构建了银河系，M31，以及若干河外棒旋星系的气体动力学模型，利用气体结构特征对这些星系的质量分布及星系棒的旋转速度给出了独立约束。这使得我们可以把银河系与其他棒旋星系作系统比较，更深入地理解普适的星系形成与演化过程。此外我们研究了双棒星系中的气体结构及演化，发现双棒星系可以使气体进一步损失角动量流入星系中心，揭示了双棒星系与中心黑洞活动性可能有潜在联系。本项目的成果进一步加深了我们对棒旋星系的形成与演化的理解，并对未来的IFU观测具有重要指导意义。