我们研究了致密天体周围绝热、非轴对称、自引力、气体外流的定常态吸积盘中螺旋激波的性质。我们将漩涡星系的气体盘理解为吸积盘，并将我们的这个吸积盘模型应用于螺旋星系，以研究一些星系观测量之间可能的内在物理联系。我们采用自相似方法结合激波螺旋坐标将复杂的流体动力学方程简化并求解。由于自相似的局限性，我们的解应被理解为整个星系气体盘的局部解，我们称之为逐点自相似方法（Point-wise self-similar approach）。我们的模型从流体动力学角度得到了螺旋激波引发的吸积与物质抛射之间的数量关系。我们把漩涡星系的旋臂结构理解为螺旋激波结构，把漩涡星系中由旋臂引起的恒星形成与气体外流理解为螺旋激波对气体压缩导致的气体外流。我们尝试去理解漩涡星系中旋臂的卷曲角（Pitch angle）与剪切率（Shear rate）之间以及卷曲角与恒星形成率（Star formation rate）之间可能的物理联系。对于旋臂卷曲角与剪切率关系，已有的观测发现不同漩涡星系之间的弥散性十分的大，并且在考虑了不同观测者使用的测量方法差异导致的误差后依然很弥散（见文中图6）。我们的模型显示这种弥散性是内禀的，并且含有额外的物理信息。我们的模型可以将这种弥散性的物理信息提取出来用于限制螺旋激波对气体的压缩率。我们假设这些被螺旋激波/星系旋臂压缩的气体一部分形成了恒星，另一部分成为了外流气体，最终都从星系气体盘的流动气流中离开（形成恒星的部分只是不再参与气体流动，但是引力依然存在）。通过假设不同的恒星形成效率，我们给出了不同漩涡星系由螺旋激波/星系旋臂引起的恒星形成率的上下限（见文中图7和表1）。我们注意到有些星系的恒星形成率逼近或显著高于100%形成效率的上限，我们认为这些星系中的恒星形成可能存在旋臂之外的其它主导机制，而那些特别低的（接近1%）则可能正在经历较强的星系盘风外流。因此在卷曲角与恒星形成率的关系中，观测弥散性也应该是内禀的，它反映的可能是不同星系环境对恒星形成的显著影响。

这一研究成果是博士后Ramiz Aktar在共同通讯作者薛力副教授的指导下完成，我们特别感谢余思悦博士在研究期间给予我们的有益帮助和讨论。本文的第三作者张立昕，第四作者骆静仪也为此研究作出了不同程度的贡献。

论文已被Astronomy and Astrophysics（A&A）期刊接收。

文章预印本链接：https://arxiv.org/abs/2309.17271

文章DOI链接：https://doi.org/10.1051/0004-6361/202346624

文章卷期号：A&A 679, A154 (2023)