漫话矮行星与太阳系小天体

我们所在的太阳系,是银河系中一个典型的行星系。它以太阳为中心,包括八颗行星,即水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星;有至少167颗已知的卫星;一些矮行星（包括类冥天体）：还有大量的、难以计数的太阳系小天体。太阳拥有太阳系内已知质量的99．86％,并以引力主宰着太阳系;木星和土星是太阳系内最大的两颗行星,它们占了剩余质量的90％以上。     

系外行星的形状与其内部结构

随着观测技术不断进步,已经有了很多对系外行星扁率和拱点进动的观测进展.行星的扁率是由行星的内部密度剖面与其自转决定的,勒夫数k_2与其核的大小存在明显的负相关.故扁率与k_2可以很好地限定系外行星的内部结构.从Lane-Emden方程出发,构建了不同多方指数下的行星模型.继而通过解算Wavre的积分微分方程得到其扁率,结果表明:多方指数越小,自转越快,扁率越大.从NASA(美国国家航空航天局)系外行星表中,挑选了469个同时具有质量、半径和轨道周期观测或估算值的系外行星,在两种不同自转周期假设下,计算了它们的扁率.结果表明:如果采用潮汐锁定假设,绝大多数系外行星的扁率非常小,约97%的行星小于0.01,难以被观测到;而在固定的10.55 h自转周期假设下,有28%的行星扁率大于0.1.通过解算Zharkov简化的2阶微分方程,得到了不同多方模型下的勒夫数,并讨论了k_2与核大小的关系.     

超因于星系并合的双星系的自旋相关性

Ｈｅｌｏｕ将双星系中的自旋方向的统计研究方法用到星系形成过程中,发现旋涡星系的自旋是反相关的,由此联想到在由星系并合过程中自旋对轨道倾角的依赖性。将Ａａｒｓｅｔｈ的标准Ｎ体模拟程序加上动力摩擦,形成一个研究星系并合的Ｎ体模拟程序,用来研究小星系群中星系的自旋和轨道倾角的依赖性。结果表明,在小星系群中,的确存在着类似旋涡星系中的自旋和轨道倾角的反相关性。     

任意倾角的共轨运动研究

共轨运动天体与摄动天体的半长径相同,处于1:1平运动共振中.太阳系内多个行星的特洛伊天体即为处于蝌蚪形轨道的共轨运动天体,其中一些高轨道倾角特洛伊天体的轨道运动与来源仍未被完全理解.利用一个新发展的适用于处理1:1平运动共振的摄动函数展开方式,对三维空间中的共轨运动进行考察,计算不同初始轨道根数情况下共轨轨道的共振中心、共振宽度,分析轨道类型与初始轨道根数的关系.并将分析方法所得结果与数值方法的结果相互比较验证,得到了广阔初始轨道根数空间内共轨运动的全局图景.     

起因于星系并合的双星系的自旋相关性

Ｈｅｌｏｕ将双星系中的自旋方向的统计研究方法用到星系形成过程中,发现旋涡星系的自旋是反相关的,由此联想到在由星系并合过程中自旋对轨道倾角的依赖性。将Ａａｒｓｅｔｈ的标准Ｎ体模拟程序加上动力摩擦,形成一个研究星系并合的Ｎ体模拟程序,用来研究小星系群中星系的自旋和轨道倾角的依赖性．结果表明,在小星系群中,的确存在着类似在涡星系中的自旋和轨道倾角的反相关性．     

太阳磁场演变的起因之一——太阳的回磁效应

本文指出太阳绕太阳系质心的角动量变率与黑子数年均值紧密相关 ;在 1 90 0 1 980年 (Zurich黑子数系统较稳定 ) ,当迟滞时间～ 2年 ,相关系数高达 0 .81 ,线性相关置信水平远高于 99.9% .并指出按太阳的回磁效应 ,可由太阳绕太阳系质心运动确定太阳基本磁偶极矩 ;它是太阳磁场演变 (太阳总体活动 )在太阳系内的起因之关键纽带 .推测太阳内大部分物质的自转速度应该非常小 ;直接观测的较差自转 ,仅是表层现象 .本文叙述的基本理论 ,在对地球和其它行星乃至各种旋转天体或星系的磁性进行分析时 ,亦应有效     

一般三体问题的Hill稳定性

本文讨论了空间一般三体问题的Hill稳定性。给出了Hill曲线,并求出Hill曲线的奇点,它们对应于三体问题的五个Lagrange平衡解,由此得出判断一般三体问题Hill稳定性的标准。以此标准判别了太阳系中的十九个自然卫星。计算结果表明,这些卫星在Hill意义下基本上是不稳定的。     

MCMC方方法在星系形成半解析模模型中的应用

星系形成的半解析模型是理解星系形成中的重子物理过程的重要方法,但存在显著的缺点:物理参数太多,调控过程复杂。MCMC(Markov chain Monte Carlo)方法是现代统计计算中最重要的算法之一,通过MCMC方法可以得到星系形成半解析模型中众多物理参数的有效范围。简要介绍了半解析模型的主要物理过程和MCMC方法,综述了近年来MCMC方法在星系形成半解析模型中的应用和成果。这些结果表明MCMC方法对于限制半解析模型有很好的作用,对更好地理解星系形成中的物理过程起到促进作用。     

摄动势对第一类周期解稳定性的影响

本文以极坐标为广义坐标,首先讨论了摄动势对第一类周期解存在性的影响,然后利用KAM理论讨论了摄动势对第一类Poincaré周期轨道稳定性的影响。对于在实际情况中常用的形式为(n_1≤n_2为二个正整数)的摄动势,得到当小天体相对旋转坐标系的运动角速度ω≠0,和时由圆轨道所延拓生成的第一类Poincaré周期轨道是轨道稳定的。作为例子,文中还给出了当大主星体具有扁率或者是带有光环时,第一类Poincaré周期轨道稳定的条件。最后对本文所得到的结果进行了讨论。     

盘星系并合的数值模拟

使用一系列的模拟,包括了不同的轨道参数、主并合与小并合,以及不同的恒星盘自旋角动量与轨道角动量的耦合方式,来研究盘星系的并合过程中,顺行交会和逆行交会对并合过程会产生怎样的影响.这些影响包括并合时标、轨道形态、星系的恒星及暗物质成分剥离效率、星系的形态变化,以及形成的潮汐结构等.研究发现,由于在并合过程的前期,逆行并合的恒星剥离效率要明显小于顺行并合,因此会形成小得多的潮汐结构.但与通常认为的相反的是,与顺行并合相比,逆行并合并没有显著改变轨道形态和增大并合时标,对恒星成分的剥离效率也没有显著的影响.与顺行与否相比,潮汐半径在小并合时,卫星星系恒星成分被潮汐剥离的过程中扮演着更重要的角色,潮汐半径与恒星盘标长相等的时刻可以被认为是卫星星系恒星盘瓦解的时刻.     

LAMOST星系红移巡天的数值模拟[3mm］研究:(I)理论模型及模拟样本构造

基于N体数值模拟技术,给出在各种宇宙学模型框架下,产生LAMOST红移巡天的模拟样本的方法. 在模拟样本构造中,采用双参数的Lagrange偏袒模型,并结合LAMOST的设计,考虑了径向选择效应及巡天几何的限制;同时还根据星系形态和环境的关系,进一步对模拟样本的星系形态进行分类. 选择APM的亮星系样本对模型进行检验,并通过计算其角相关函数和模型进行比较. 计算结果表明,对包括所有形态的星系样本,模拟样本给出了和观测相符的结果,而对基于Postman和Geller的形态环境关系所得到的不同形态的模拟星系分布,模拟样本中的椭圆星系和透镜星系不足以解释APM亮星系样本中的成团强度,即强偏袒效应. 最后,从实测角度出发,对采用的模拟方法和样本进行评估.     

远在天边和近在眼前的天文学前沿--高红移星系和太阳系外行星

介绍了目前人类在探索遥远和近邻宇宙这两个前沿方向上的一些进展，主要涉及高红移星系，包括作为活动星系核的类星体和太阳系外行星的发现情况、研究方法、科学意义以及未来的计划和展望。     

基于无量纲的轨道参数开展卫星性质统计研究

目前已发现了285颗围绕太阳系八大行星公转的卫星, 它们的轨道和物理性质呈现了丰富多样性. 目前为止, 几乎所有的卫星研究工作都基于单个卫星系统或者卫星群, 似乎缺少统一的研究. 提出了一个新的与行星性质无关、只与恒星半径有关的轨道参数n, 定义为以太阳半径为单位的轨道半长轴的自然对数. 不同行星的卫星的n值都存在双极分布, 绝大部分卫星在$n\gtrsim2$区间, 其次在$n\lesssim-1$区间, 位于中间区域的行星则很少. 从卫星物理参数和轨道参数与n的关系中发现, 分属六大行星的卫星有明显的共同特征. 首先, 轨道偏心率和轨道倾角偏大的卫星的n值都在3.5左右, 它们都是巨行星的不规则卫星. 其次, n值在-1和1之间的卫星绝大部分体积大、质量大、反照率高、自转速度慢. 从文献中找到11颗系外卫星候选体, 获得了它们轨道n值和卫星质量, 发现后者也是在-1< n< 1区间最大,其他区间偏小.这些统一的 规律暗示,太阳系内不同行星的卫星形成机制以及太阳系外卫星的形成机制可能一样或类似.     

面向类旋涡星系盘有效厚度的获取及图像处理方法

面向类(face-on)旋涡星系盘的有效厚度或标高不能通过表面亮度测光的方式测量.为了获得面向类旋涡星系盘的厚度参数,将基于三维星系盘引力势Poisson方程在等角对数螺旋型物质密度扰动情形下的解,运用一种解析法对面向类旋涡星系盘的标高进行测算.为了去除星系核球的光污染而获得旋臂最内点位置(r0)的重要参数,使用了在星系观测图像中扣除双成份(盘+核球)测光模型的图像处理方法.通过对旋涡星系相关结构参数的拟合测量,各得到了一个普通旋涡星系(S)与棒旋星系(SB)的有效厚度与相关参数,并给出了它们的球盘比(rb/rd)和星系盘的标长与厚度之比(rd/H).采用这种在观测图像中扣除双成份测光模型的方法,将更容易看清旋臂结构的最内端,因而这里获得的禁区半径r0的数值往往比从原星系图像上直接测量的数值要小,获得的星系盘有效厚度将更薄.     

地球动力学扁率及其与岁差章动的关系

由岁差常数求得的日月岁差是天文学的重要参数之一,它和地球动力学扁率相联系。地球动力学扁率在章动理论的计算中也是一个重要的物理量。介绍了由不同的观测方法和模型给出的地球动力扁率值,并讨论了它也岁差的关系和对章动计算的影响。在刚体地球章动振幅的计算中,地球动力学扁率值起着尺度因子的作用,要改善刚体地球章动振幅的计算,需要修改目前的黄经总岁差值。非刚体地球章动的转换函数中所采用的简正模和常数都直接或间接地依赖地球动力学扁率值。在IAU1980章动理论中,计算刚体地球章动振幅所使用的地球动力学扁率值计算转换函数中简正模频率和常数所使用的地球动力学扁率值并不一致。随着观测和计算精度的提高,地球动力学扁率值的不一致将影响章动振幅的计算。在建立刚体地球章地动理论中,如何解释地球动力学扁率值的差异,如何选取地球动力学扁率值,还有待进一步的研究。     

基于多种观测资料的双星轨道拟合研究

双星轨道拟合研究的主要目标是给出双星系统完整的运动学参数,包括质心运动学参数、二体轨道参数、恒星质量参数等.这些参数不仅是高精度、高密度星表参考架的必要组成部分,而且为恒星物理、星团和星系天文学等领域的研究提供了重要帮助.近年来,随着各种观测技术的发展和应用,特别是空间天体测量、光干涉观测和高分辨分光观测的开展,各种高精度的观测资料越来越多,双星轨道拟合也成为当前天文学研究的重要研究课题.针对联合多种观测资料的双星轨道拟合研究,本论文开展了如下几方面工作:     

E+A星系的研究进展

E+A星系的光谱具有很强的巴耳末吸收线,缺乏与恒星形成相关的发射线,将典型的椭圆星系(E)和A型恒星的光谱进行线性组合就能够拟合出这类星系的光谱.它们的颜色、形态、星族年龄等参数介于典型的早型和晚型星系之间.E+A星系近期经历了星暴活动,在星系演化进程中,它们处于晚型到早型的过渡阶段,可能在演变过程中扮演着重要角色.介...     

类星体展云的研究

长期以来,人们就相信类星体处于星系的中央,我们的研究试图证实事实是否果真如此。为此目的,我们需要回答以下几个问题: (1)类星体处在什么类型的星系中?它是在旋涡星系还是在椭圆星系中?当然,一种全新类型的星系也是可能的,但我们知道塞佛特星系核是在旋涡星系中,而射电星系是椭圆星系。 (2)类星体是否影响所在星系的特性? (3)所在星系是否影响类星体的特性?     

双星对早型星系化学演化和冷却函数的影响

通过星族合成方法发现:在星系参数拟合计算中,相比于单星星族,双星星族可以得到更大的年龄和更高的金属丰度,但双星如何影响星系演化仍不清楚.另外,对于早型星系存在的紫外超现象,目前存在两种主流的解释,一种是有年轻的星族形成,另一种是由双星星族中产生的高温天体引起,但具体哪一种形成机制仍不确定.计算了双星演化抛入星际介质的元素,结合星系化学演化模型和MAPPINGS III程序,研究了双星星族对早型星系气体冷却以及星系演化影响.结果显示,相比于单星演化,双星演化使得抛出的物质和金属丰度增加.另外,得到了早型星系紫外超两种机制下,抛入星际介质的各种元素丰度,发现一些元素的丰度比是不同的,这就意味着,这两种机制可以利用元素丰度比和平均金属丰度进一步认证.同时也计算了两种机制下星系的冷却函数,发现双星机制下的冷却更加有效.     

大行星运动对太阳黑子活动的可能影响

本文计算了由太阳系大行星轨道运动引起的日心相对于太阳系质心的轨道运动角动量变化率j_⊙,在理论上对j_⊙作展开,表明它存在多项短周期变化,与太阳黑子资料的分析结果相比较,两者结果是符合的,它们具有一致的谱结构。因此,行星的轨道运动对太阳黑子活动存在动力作用的可能性又进一步得到了验证。