星系螺旋结构的气体激波理论

本文用星际气体自引力星系激波来解释星系的螺旋结构、恒星的扰动引力场并非必要条件.我们首先证明,即使扰动引力场为零,也可以存在局部的星系激波解.这种解要求|ω_η0|>α,而且只要气体的密度反差比较大,就只能用激波解来解释螺旋结构.用叠代的方法求出了星际气体的自引力激波宏图.对一种特定的扰动引力场模拟气体自引力,可以在速度平面上定性分析激波解的特性.初始原星系盘中的物质分布不均匀性,通过缠卷过程、不稳定性增长和波动叠加.可以发展成星系激波宏图.这样,对星系激波的起源,演化和维持给出一个完整的图象.利用这个图象,可以解释星系螺旋结构的大量观测结果和分类特性.     

星系螺旋结构起源和维持的气体理论

本文计算了自引力星际气体二维不定常运动的完整方程组,研究了原始星系气体坍缩成盘时物质分布的不规则性演化形成星系激波的过程。还计算和讨论了星际气体目引力星系激波的定常解的性质.由此,给出了星系螺旋结构演化过程的一种可能图象.这种星系螺旋结构的气体理论并不借助于恒星的扰动引力场,而可以解释螺旋结构的起源和演化.利用这种概念,还可以解释盘状星系的大量观测和演化的特征.     

旋涡星系厚度的测定

以对数螺旋密度扰动下的有限厚盘的Poisson方程严格解为基础,直接利用旋涡星系观测图样,拟合其旋臂的形态参数,并根据理论推求的办法,得出了NGC4814等32个旋涡星系厚度及其误差.     

共转圈上星系密度波的“隧道效应”及Waser机制的开关特性

本文处理了在星系动力学中提出的一类非线性复特征值问题.求得了一致有效渐近解及量子化条件,分析了波在共转圈附近的传播特性,从而阐明了密度波在共转圈势垒中的“隧道效应”以及Waser机制的一种“开关特性”,这些物理特性在星系螺旋结构的动力学理论中具有十分重要的意义.     

星系密度波的线性增长

本文以线性密度波局部渐近解为初值,求解二维非定常流体力学方程组和泊松方程,研究星系密度波的线性增长.数值计算结果表明,线性密度波将在几千万年时间内增长到与基态同量级,形成在中心区域具有棒形结构的螺旋图样.螺旋结构的图样速度及扰动密度的增长率随空间位置及时间变化.讨论了准稳螺旋结构假设的近似性.     

自引力场中非定态二维流体力学方程组的数值解

本艾以林家翘的线性密度波为初值,在自封闭边界的条件下,求得了自引力场中的非定态二维流体力学方程组的数值解.初始为基态5%的扰动密度,在10年的时间内会发展到与基态同量级.这表明,至少在气体盘模拟盘状星系时,星系密度波理论的准稳螺旋结构假设(Qsss 假设)需要作更进一步的考虑.     

星系密度波的维持问题以及Waser机制的进一步数值研究

本文着眼于星系螺旋结构的维持问题,采用一种简化的星系模型,以数值解方法研究了密度波的各种有关的动力学特性。结果还进一步证实了作者用渐近分析方法所得到的Waser开关特性和共转圈势垒上的隧道效应。     

自引力场中非定态二维流体力学方程组的数值解

本文以林家翘的线性密度波为初值,在自封闭边界的条件下,求得了自引力场中的非定态二维流体力学方程组的数值解。初始为基态5％的扰动密度,在10~8年的时间内会发展到与基态同量级。这表明,至少在气体盘模拟盘状星系时,星系密度波理论的准稳螺旋结构假设(Qsss假设)需要作更进一步的考虑。     

三维旋涡星系的泊松方程严格解

本文在星系密度螺旋形扰动的径向部分为Hankel函数的情况下,利用文献[2]中所提出的以无限薄盘的Poisson方程的解作Green 函数,用积分变换方法,求出了有限厚盘状星系的对称面(z=0)上Poisson方程的严格解。并给出了在z≠0处扰动引力势的分析解。由此较满意地解释了一些观测现象,如银河系的“三千秒差距臂”,并提出了一种估计星系厚度的方法。本文的结果,在ar>>1和|k|r>>1的极限情形下,自然地过渡到林家翘等用W.K.B.近似方法所得到的解,以及彭秋和等利用积分变换和最速下降法所得到的结果。     

三维旋涡星系的基态引力势

本文利用文献[1]所得扰动引力势的结果,通过积分变换,求得了基态引力势的积分表达式.文中采用Toomre的“星系旋转模型2”,求得了旋涡星系在z=0(盘对称面)上的基态引力势的严格解;若采用Toomre旋转模型“N”,可求得相应的基态引力势的近似解。并以银河系为例,算出了在r=10千秒差距处的引力势值,此值与观测值的结果很接近。     

盘状星系对称面上的松卷螺旋密度波

本文采用流体动力学模型,研究了有限厚度的盘状星系对称面上的松卷螺旋密度波,文中推出了准单色波传播的基本方程式,并以Toomre(N=2)的质量模型为例进行了数据计算.结果表明:松卷螺旋密度波的特性与紧卷螺旋密度波有着相当明显的差别,一般说来,由于存在“松卷效应”,实波数的线性密度波总是不稳定的,对于曳型波而言,波将在共转圈内不断增长;在共转固外不断衰减;对于导型波而言,则恰恰相反。     

论星系盘上密度波的传播与演化——Ⅰ.波子的一般演化方程及其解的讨论

本文研究了星系密度波演化与传播的一般自洽理论,并提出了它的一个简化近似模型——“薄过渡层理论”。文中讨论了星系盘上波子演化基本方程的三种不同型式解:正则波动型、Swing(转化)型和一般演化型。结果表明,前两种型式解只能在星系盘一定区域及波子波数的一定范围内应用,只有一般演化型解才能描述波包运动的全局图象。从本文可以看出,著名的G-L片上波子Swing过程理论,只在一些特殊的星系基态类型下,才可局部地适用于星系盘。     

70个南天旋涡星系等值厚度的测定

利用彭秋和提出的方法以及分析星系的旋涡图样 ,得到 70个南天旋涡星系的等值厚度 ,这些星系的图象是从北京天文台兴隆观测站Palomar天图数字光盘 (theDigitizedSkySurvey)中读出的 .为了得到星系的最佳倾角 (星系平面与天球切平面之间的夹角 ) ,把用最小二乘法拟合得到的对数螺线画在星系图象上与旋臂进行比对 ,反复调节星系的倾角 ,使拟合得到的对数螺线能很好地与旋臂吻合 ,从而得出星系的最佳倾角.     

旋涡星系的演化和旋臂结构

考虑到星系演化与旋臂结构间可能的相互影响,在本文中讨论了缓慢演化着的星系中的密度波理论,文中以轴对称不稳定基态代替通常的稳定基态,求出了在星系盘中旋涡状密度波列的色散关系、波作用守恒方程和波能量方程。本文着重阐明了以下几点:1.密度波与星盘的较差运动交换能量。2.从理论上可把导波和曳波区分开来,由星系演化的趋势、膨胀或收缩,确定星系中是曳波还是导波占优势。3.对于只能观测到曳行臂的星系,星系的演化特征是膨胀。4.对于银河系,在太阳附近的膨胀速度12公里/秒,演化时标10~9年。     

螺旋蛋白质模型的精确解

蛋白质是生命所必须的一类有机生物大分子,其螺旋结构对其在生命体中的作用有着重要的影响,对螺旋结构的研究一直是人们关注的焦点.文章运用辅助微分方程方法,双曲正切函数展开法和辅助双函数法,构造并求得了螺旋蛋白质螺旋链模型方程组的几组新的行波精确解.该结论还能用于探讨具有螺旋结构的生物大分子在传递各种信息时的规律及其对生命体生理功能作用的发挥机制.进一步解释了蛋白质分子的螺旋结构对生命体生理作用的复杂性.     

星系密度波的幅度与长期维持机理

许多盘状星系中观测到的旋涡结构,已为密度波理论成功地作了解释,还需要解决的主要问题是密度波图案的起源与长期维持的机理。本文从盘状星系气体动力学方程出发,通过二级渐近近似一致有效解,求出了密度波的幅度分布,从而建立了整个气体盘的密度波的模式,提供了密度波长期维持的一种机理。     

板和扁壳大挠度问题摄动参数的最小二乘法选择

本文提出了在用摄动法求解板和扁壳轴对称大挠度问题时,确定摄动参数的最小二乘方法.计算了圆板情形的算例,与准确解和其它摄动解做了比较.结果表明,本文解答较其它摄动解有更高的精确度.     

Markarian 8星系的包层辐射

使用美国甚大天线阵(VLA).对Markarian 8星系进行了多频观测.多频VLA观测表明,Markarian 8星系有三个主要的射电子成份,它们浸在一个弥漫的星系包层中.包层的射电谱是陡的非热谱.本文根据VLA观测确定了包层的物理参量,并讨论了包层中相对论性电子的可能起因.本文估计了包层非热辐射所要求的超新星爆发率.     

红外星系分布中的超大尺度结构 *

用非归一对计数(unnormalizedpaircount)方法对IRAS星系红移巡天样本QDOT和IRAS暗源表选出的星系样本中星系的大尺度分布进行了分析 .特别着重于探讨是否存在超大尺度结构 .分析结果表明 ,统计上有意义的超大尺度结构的确存在于所有这些样本中 ,无论从三维和二维分析都能够探测到这些超大尺度结构 .所得到的典型尺度 .所得结果与Mo等人从星系和星系团样本以及类星体吸收线所得结果相符 ,也与Deng等人从类星体所得结果一致 .这又一次提供了宇宙超大尺度结构中存在典型尺度的证据 ,这种典型尺度的存在对现有的星系和结构形成模型提出了挑战 .     

恒星形成和星系密度波的维持机制

本文证明了恒星形成及其对星际气体的加热,能导致星系密度波模式的不稳定。这种不稳定性提供了激发并维持星系密度波的一种机制。我们采用Lin和Lau的气体动力学模型,但用有源的能量方程代替多方气体方程。在WKB近似下,对于单气盘模型以及双气盘模型都求得了色散关系,二者结果基本一致,振幅增长e倍的时间按数量级约为10~6/η年,只要星系中气体与恒星的密度之比η>10~(-3),就足以补偿Toomre所指出的波的耗散。此外,还确定了密度波整体解的量子条件。在小虚部近似下,给出了花样频率及增长率的具体表达式。