АСТРОФИЗИЧЕСКИЙ БЮЛЛЕТЕНЬ, 2025, том 80, № 2, страницы 263–283
ПОТОК ГЕРКУЛЕСА И ВНЕШНЕЕ ЭЛЛИПТИЧЕСКОЕ КОЛЬЦО R1R2
© 2025
А. М. Мельник1*, Е. Н. Подзолкова1,2
1Государственный астрономический институт им. П. К. Штернберга Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова, Москва, 119234 Россия
2Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова, Москва, 119991 Россия
*E-mail: anna@sai.msu.ru
2Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова, Москва, 119991 Россия
*E-mail: anna@sai.msu.ru
УДК 524.6-34:52-17
Поступила в редакцию 12 февраля 2025 года; после доработки 24 марта 2025 года; принята к публикации 26 марта 2025 года
Мы исследовали формирование потока Геркулеса в модельном Галактическом диске, включающем внешнее резонансное кольцо R1R2, расположенное вблизи внешнего линдбладовского резонанса (OLR) бара. Область Геркулеса и область анти-Геркулеса, введенная для калибровки, были ограничены в пространстве окрестностью Солнца r < 0.5 кпк, а на плоскости (VR, VT) эллипсами с центрами VR = 25 км с−1 и VT = 200 км с−1 (Геркулес) и VR = −25 км с−1 и VT = 200 км с−1 (анти-Геркулес). Число звезд в области Геркулеса достигает максимума в период времени 2–3 млрд лет с начала моделирования, а число звезд в области анти-Геркулеса колеблется с периодом 1.8 ± 0.1 млрд лет. Большинство звезд модельного диска, расположенных в области Геркулеса, имеют орбиты, вытянутые перпендикулярно бару, а в области анти-Геркулеса — параллельно бару. Медианное значение начальных расстояний звезд в области Геркулеса немного меньше, чем радиус OLR, а в области анти-Геркулеса — немного больше. В области Геркулеса присутствуют два типа орбит. Орбиты первого типа все время лежат внутри фигуры, ограниченной двумя эллипсами, вытянутыми перпендикулярно бару. Орбиты второго типа большую часть времени вытянуты под углом −60° или 60° к большой оси бара. Распределение звезд области Геркулеса по периоду медленных колебаний углового момента имеет два максимума: P = 0.7 млрд лет и 2.6 млрд лет, соответствующие орбитам первого и второго типа. В области анти-Геркулеса большинство орбит захвачено качаниями относительно большой оси бара с периодом 1.9 млрд лет. В целом орбиты в области Геркулеса поддерживают внешнее кольцо R1, вытянутое перпендикулярно бару, а в области анти-Геркулеса — кольцо R2, вытянутое параллельно бару. Звезды каталога Gaia DR3, расположенные в области Геркулеса, оказались в среднем более яркими, более голубыми и обладающими большей светимостью, чем звезды области анти-Геркулеса, что, возможно, вызвано эффектами селекции, связанными с различным распределением этих выборок звезд по Галактической широте b.
Ключевые слова:
Галактика: кинематика и динамика — Галактика: окрестности Солнца — каталоги: Gaia DR3
ФинансированиеСписок литературы
Исследование выполнено в рамках государственного задания МГУ имени М. В. Ломоносова. Е. Н. Подзолкова — обладатель стипендии Фонда развития теоретической физики и математики «БАЗИС» (грант № 21-2-2-44-1).
Список литературы
1. R. Andrae, M. Fouesneau, O. Creevey, et al., Astron. and Astrophys. 616, id. A8 (2018). DOI:10.1051/0004-6361/201732516
2. T. Antoja, A. Helmi, W. Dehnen, et al., Astron. and Astrophys. 563, id. A60 (2014). DOI:10.1051/0004-6361/201322623
3. E. Athanassoula, O. Bienayme, L. Martinet, and D. Pfenniger, Astron. and Astrophys. 127 (2), 349 (1983).
4. C. Babusiaux et al. (Gaia Collab.) Astron. and Astrophys. 616, id. A10 (2018a). DOI:10.1051/0004-6361/201832843
5. T. Bensby, M. S.Oey, S. Feltzing, and B. Gustafsson, Astrophys. J. 655 (2), L89 (2007). DOI:10.1086/512014
6. E. Bica, C. Bonatto, B. Barbuy, and S. Ortolani, Astron. and Astrophys. 450 (1), 105 (2006). DOI:10.1051/0004-6361:20054351
7. J. Binney and S. Tremaine, Galactic Dynamics, 2nd ed. (Princeton University Press, Princeton, 2008).
8. J. Bland-Hawthorn and O. Gerhard, Annual Rev. Astron. Astrophys. 54, 529 (2016). DOI:10.1146/annurev-astro-081915-023441
9. D. L. Block, I. Puerari, J. H. Knapen, et al., Astron. and Astrophys. 375, 761 (2001). DOI:10.1051/0004-6361:20010775
10. A. Boehle, A. M. Ghez, R. Schödel, et al., Astrophys. J. 830 (1), article id. 17 (2016). DOI:10.3847/0004-637X/830/1/17
11. D. Boubert and A. Everall, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 497 (4), 4246 (2020). DOI:10.1093/mnras/staa2305
12. R. L. Branham, Astrophys. and Space Sci. 362 (2), article id. 29 (2017). DOI:10.1007/s10509-017-3015-1
13. A. G. A. Brown et al. (Gaia Collab.), Astron. and Astrophys. 649, id. A1 (2021). DOI:10.1051/0004-6361/202039657
14. R. Buta, Astrophys. J. Suppl. 96, 39 (1995). DOI:10.1086/192113
15. R. Buta and F. Combes, Fundamentals of Cosmic Physics 17, 95 (1996).
16. R. Buta and D. A. Crocker, Astron. J. 102, 1715 (1991). DOI:10.1086/115991
17. R. Buta, E. Laurikainen, and H. Salo, Astron. J. 127 (1), 279 (2004). DOI:10.1086/379962
18. G. Byrd, P. Rautiainen, H. Salo, et al., Astron. J. 108, 476 (1994). DOI:10.1086/117085
19. A. Castro-Ginard, A. G. A. Brown, Z. Kostrzewa-Rutkowska, et al., Astron. and Astrophys. 677, id. A37 (2023). DOI:10.1051/0004-6361/202346547
20. D. Chakrabarty and I. V. Sideris, Astron. and Astrophys. 488 (1), 161 (2008). DOI:10.1051/0004-6361:20079316
21. C. Chiappini, F. Matteucci, and D. Romano, Astrophys. J. 554 (2), 1044 (2001). DOI:10.1086/321427
22. R. Chiba, J. K. S. Friske, and R. Schönrich, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 500 (4), 4710 (2021). DOI:10.1093/mnras/staa3585
23. G. Contopoulos and P. Grosbol, Astron. Astrophys. Rev. 1 (3–4), 261 (1989). DOI:10.1007/BF00873080
24. G. Contopoulos and T. Papayannopoulos, Astron. and Astrophys. 92 (1–2), 33 (1980).
25. A. K. Dambis, L. N. Berdnikov, A. Y. Kniazev, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 435 (4), 3206 (2013). DOI:10.1093/mnras/stt1514
26. W. Dehnen, Astron. J. 115 (6), 2384 (1998). DOI:10.1086/300364
27. W. Dehnen, Astron. J. 119 (2), 800 (2000). DOI:10.1086/301226
28. G. de Vaucouleurs and K. C. Freeman, Vistas in Astronomy 14, 163 (1972). DOI:10.1016/0083-6656(72)90026-8
29. S. Díaz-García, H. Salo, E. Laurikainen, and M. Herrera-Endoqui, Astron. and Astrophys. 587, id. A160 (2016). DOI:10.1051/0004-6361/201526161
30. R. Drimmel, S. Khanna, E. D’Onghia, et al., Astron. and Astrophys. 670, A10 (2023). DOI:10.1051/0004-6361/202244605
31. O. J. Eggen, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 118, 154 (1958). DOI:10.1093/mnras/118.2.154
32. F. Eisenhauer, R. Genzel, T. Alexander, et al., Astrophys. J. 628 (1), 246 (2005). DOI:10.1086/430667
33. A. Everall and D. Boubert, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 509 (4), 6205 (2022). DOI:10.1093/mnras/stab3262
34. M. W. Feast, C. D. Laney, T. D. Kinman, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 386 (4), 2115 (2008). DOI:10.1111/j.1365-2966.2008.13181.x
35. F. Fragkoudi, D. Katz, W. Trick, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 488 (3), 3324 (2019). DOI:10.1093/mnras/stz1875
36. C. Francis and E. Anderson, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 441 (2), 1105 (2014). DOI:10.1093/mnras/stu631
37. R. Fux, Astron. and Astrophys. 373, 511 (2001). DOI:10.1051/0004-6361:20010561
38. E. V. Glushkova, A. K. Dambis, A. M. Mel’nik, and A. S. Rastorguev, Astron. and Astrophys. 329, 514 (1998).
39. M. A. T. Groenewegen, A. Udalski, and G. Bono, Astron. and Astrophys. 481 (2), 441 (2008). DOI:10.1051/0004-6361:20079101
40. K. Hattori, N. Gouda, H. Tagawa, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 484 (4), 4540 (2019). DOI:10.1093/mnras/stz266
41. J. A. S. Hunt, J. Bovy, A. Pérez-Villegas, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 474 (1), 95 (2018). DOI:10.1093/mnras/stx2777
42. P. Iwanek, R. Poleski, S. Kozłowski, et al., Astrophys. J. Suppl. 264 (1), id. 20 (2023). DOI:10.3847/1538-4365/acad7a
43. D. Katz et al. (Gaia Collab.), Astron. and Astrophys. 616, A11 (2018b). DOI:10.1051/0004-6361/201832865
44. X. Liang, S.-J. Yoon, J. Zhao, et al., Astrophys. J. 956 (2), id. 146 (2023). DOI:10.3847/1538-4357/acf295
45. S. Lucchini, E. Pellett, E. D’Onghia, and J. A. L. Aguerri, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 519 (1), 432 (2023). DOI:10.1093/mnras/stac3519
46. A. M. Melnik, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 485 (2), 2106 (2019). DOI:10.1093/mnras/stz425
47. A. M. Melnik and A. K. Dambis, Astrophys. and Space Sci. 365 (7), article id. 112 (2020). DOI:10.1007/s10509-020-03827-0
48. A. M. Melnik, A. K. Dambis, E. N. Podzolkova, and L. N. Berdnikov, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 507 (3), 4409 (2021). DOI:10.1093/mnras/stab2067
49. A. M. Melnik and E. N. Podzolkova, Astronomy Letters 50, 481 (2024). DOI:10.1134/S1063773724700385
50. A. M. Melnik, E. N. Podzolkova, and A. K. Dambis, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 525 (3), 3287 (2023). DOI:10.1093/mnras/stad2520
51. A. M. Mel’nik and P. Rautiainen, Astronomy Letters 35 (9), 609 (2009). DOI:10.1134/S1063773709090047
52. T. A. Michtchenko, J. R. D. Lépine, A. Pérez-Villegas, et al., Astrophys. J. 863 (2), article id. L37 (2018). DOI:10.3847/2041-8213/aad804
53. I. Minchev, J. Nordhaus, and A. C. Quillen, Astrophys. J. 664 (1), L31 (2007). DOI:10.1086/520578
54. G. Monari, B. Famaey, A. Siebert, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 465 (2), 1443 (2017). DOI:10.1093/mnras/stw2807
55. I. Nikiforov, ASP Conf. Ser. 316, 199 (2004).
56. S. Nishiyama, T. Nagata, S. Sato, et al., Astrophys. J. 647 (2), 1093 (2006). DOI:10.1086/505529
57. A. Pérez-Villegas, M. Portail, C. Wegg, and O. Gerhard, Astrophys. J. 840 (1), article id. L2 (2017). DOI:10.3847/2041-8213/aa6c26
58. D. Pfenniger, Astron. and Astrophys. 134 (2), 373 (1984).
59. T. Prusti et al. (Gaia Collab.), Astron. and Astrophys. 595, A1 (2016). DOI:10.1051/0004-6361/201629272
60. A. C. Quillen, G. De Silva, S. Sharma, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 478 (1), 228 (2018). DOI:10.1093/mnras/sty865
61. P. Ramos, T. Antoja, and F. Figueras, Astron. and Astrophys. 619, id. A72 (2018). DOI:10.1051/0004-6361/201833494
62. P. Rautiainen and A. M. Mel’nik, Astron. and Astrophys. 519, id. A70 (2010). DOI:10.1051/0004-6361/201014646
63. P. Rautiainen and H. Salo, Astron. and Astrophys. 348, 737 (1999).
64. P. Rautiainen and H. Salo, Astron. and Astrophys. 362, 465 (2000).
65. M. J. Reid, K. M. Menten, X. W. Zheng, A. Brunthaler, and Y. Xu, Astrophys. J. 705, 1548 (2009).
66. J. Rybizki, H.-W. Rix, M. Demleitner, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 500 (1), 397 (2021). DOI:10.1093/mnras/staa3089
67. M. P. Schwarz, Astrophys. J. 247, 77 (1981). DOI:10.1086/159011
68. W. H. Trick, F. Fragkoudi, J. A. S. Hunt, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 500 (2), 2645 (2021). DOI:10.1093/mnras/staa3317
69. A. Vallenari et al. (Gaia Collab.), Astron. and Astrophys. 674, id. A1 (2023). DOI:10.1051/0004-6361/202243940
70. M. D. Weinberg, Astrophys. J. 420, 597 (1994). DOI:10.1086/173589
2. T. Antoja, A. Helmi, W. Dehnen, et al., Astron. and Astrophys. 563, id. A60 (2014). DOI:10.1051/0004-6361/201322623
3. E. Athanassoula, O. Bienayme, L. Martinet, and D. Pfenniger, Astron. and Astrophys. 127 (2), 349 (1983).
4. C. Babusiaux et al. (Gaia Collab.) Astron. and Astrophys. 616, id. A10 (2018a). DOI:10.1051/0004-6361/201832843
5. T. Bensby, M. S.Oey, S. Feltzing, and B. Gustafsson, Astrophys. J. 655 (2), L89 (2007). DOI:10.1086/512014
6. E. Bica, C. Bonatto, B. Barbuy, and S. Ortolani, Astron. and Astrophys. 450 (1), 105 (2006). DOI:10.1051/0004-6361:20054351
7. J. Binney and S. Tremaine, Galactic Dynamics, 2nd ed. (Princeton University Press, Princeton, 2008).
8. J. Bland-Hawthorn and O. Gerhard, Annual Rev. Astron. Astrophys. 54, 529 (2016). DOI:10.1146/annurev-astro-081915-023441
9. D. L. Block, I. Puerari, J. H. Knapen, et al., Astron. and Astrophys. 375, 761 (2001). DOI:10.1051/0004-6361:20010775
10. A. Boehle, A. M. Ghez, R. Schödel, et al., Astrophys. J. 830 (1), article id. 17 (2016). DOI:10.3847/0004-637X/830/1/17
11. D. Boubert and A. Everall, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 497 (4), 4246 (2020). DOI:10.1093/mnras/staa2305
12. R. L. Branham, Astrophys. and Space Sci. 362 (2), article id. 29 (2017). DOI:10.1007/s10509-017-3015-1
13. A. G. A. Brown et al. (Gaia Collab.), Astron. and Astrophys. 649, id. A1 (2021). DOI:10.1051/0004-6361/202039657
14. R. Buta, Astrophys. J. Suppl. 96, 39 (1995). DOI:10.1086/192113
15. R. Buta and F. Combes, Fundamentals of Cosmic Physics 17, 95 (1996).
16. R. Buta and D. A. Crocker, Astron. J. 102, 1715 (1991). DOI:10.1086/115991
17. R. Buta, E. Laurikainen, and H. Salo, Astron. J. 127 (1), 279 (2004). DOI:10.1086/379962
18. G. Byrd, P. Rautiainen, H. Salo, et al., Astron. J. 108, 476 (1994). DOI:10.1086/117085
19. A. Castro-Ginard, A. G. A. Brown, Z. Kostrzewa-Rutkowska, et al., Astron. and Astrophys. 677, id. A37 (2023). DOI:10.1051/0004-6361/202346547
20. D. Chakrabarty and I. V. Sideris, Astron. and Astrophys. 488 (1), 161 (2008). DOI:10.1051/0004-6361:20079316
21. C. Chiappini, F. Matteucci, and D. Romano, Astrophys. J. 554 (2), 1044 (2001). DOI:10.1086/321427
22. R. Chiba, J. K. S. Friske, and R. Schönrich, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 500 (4), 4710 (2021). DOI:10.1093/mnras/staa3585
23. G. Contopoulos and P. Grosbol, Astron. Astrophys. Rev. 1 (3–4), 261 (1989). DOI:10.1007/BF00873080
24. G. Contopoulos and T. Papayannopoulos, Astron. and Astrophys. 92 (1–2), 33 (1980).
25. A. K. Dambis, L. N. Berdnikov, A. Y. Kniazev, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 435 (4), 3206 (2013). DOI:10.1093/mnras/stt1514
26. W. Dehnen, Astron. J. 115 (6), 2384 (1998). DOI:10.1086/300364
27. W. Dehnen, Astron. J. 119 (2), 800 (2000). DOI:10.1086/301226
28. G. de Vaucouleurs and K. C. Freeman, Vistas in Astronomy 14, 163 (1972). DOI:10.1016/0083-6656(72)90026-8
29. S. Díaz-García, H. Salo, E. Laurikainen, and M. Herrera-Endoqui, Astron. and Astrophys. 587, id. A160 (2016). DOI:10.1051/0004-6361/201526161
30. R. Drimmel, S. Khanna, E. D’Onghia, et al., Astron. and Astrophys. 670, A10 (2023). DOI:10.1051/0004-6361/202244605
31. O. J. Eggen, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 118, 154 (1958). DOI:10.1093/mnras/118.2.154
32. F. Eisenhauer, R. Genzel, T. Alexander, et al., Astrophys. J. 628 (1), 246 (2005). DOI:10.1086/430667
33. A. Everall and D. Boubert, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 509 (4), 6205 (2022). DOI:10.1093/mnras/stab3262
34. M. W. Feast, C. D. Laney, T. D. Kinman, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 386 (4), 2115 (2008). DOI:10.1111/j.1365-2966.2008.13181.x
35. F. Fragkoudi, D. Katz, W. Trick, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 488 (3), 3324 (2019). DOI:10.1093/mnras/stz1875
36. C. Francis and E. Anderson, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 441 (2), 1105 (2014). DOI:10.1093/mnras/stu631
37. R. Fux, Astron. and Astrophys. 373, 511 (2001). DOI:10.1051/0004-6361:20010561
38. E. V. Glushkova, A. K. Dambis, A. M. Mel’nik, and A. S. Rastorguev, Astron. and Astrophys. 329, 514 (1998).
39. M. A. T. Groenewegen, A. Udalski, and G. Bono, Astron. and Astrophys. 481 (2), 441 (2008). DOI:10.1051/0004-6361:20079101
40. K. Hattori, N. Gouda, H. Tagawa, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 484 (4), 4540 (2019). DOI:10.1093/mnras/stz266
41. J. A. S. Hunt, J. Bovy, A. Pérez-Villegas, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 474 (1), 95 (2018). DOI:10.1093/mnras/stx2777
42. P. Iwanek, R. Poleski, S. Kozłowski, et al., Astrophys. J. Suppl. 264 (1), id. 20 (2023). DOI:10.3847/1538-4365/acad7a
43. D. Katz et al. (Gaia Collab.), Astron. and Astrophys. 616, A11 (2018b). DOI:10.1051/0004-6361/201832865
44. X. Liang, S.-J. Yoon, J. Zhao, et al., Astrophys. J. 956 (2), id. 146 (2023). DOI:10.3847/1538-4357/acf295
45. S. Lucchini, E. Pellett, E. D’Onghia, and J. A. L. Aguerri, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 519 (1), 432 (2023). DOI:10.1093/mnras/stac3519
46. A. M. Melnik, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 485 (2), 2106 (2019). DOI:10.1093/mnras/stz425
47. A. M. Melnik and A. K. Dambis, Astrophys. and Space Sci. 365 (7), article id. 112 (2020). DOI:10.1007/s10509-020-03827-0
48. A. M. Melnik, A. K. Dambis, E. N. Podzolkova, and L. N. Berdnikov, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 507 (3), 4409 (2021). DOI:10.1093/mnras/stab2067
49. A. M. Melnik and E. N. Podzolkova, Astronomy Letters 50, 481 (2024). DOI:10.1134/S1063773724700385
50. A. M. Melnik, E. N. Podzolkova, and A. K. Dambis, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 525 (3), 3287 (2023). DOI:10.1093/mnras/stad2520
51. A. M. Mel’nik and P. Rautiainen, Astronomy Letters 35 (9), 609 (2009). DOI:10.1134/S1063773709090047
52. T. A. Michtchenko, J. R. D. Lépine, A. Pérez-Villegas, et al., Astrophys. J. 863 (2), article id. L37 (2018). DOI:10.3847/2041-8213/aad804
53. I. Minchev, J. Nordhaus, and A. C. Quillen, Astrophys. J. 664 (1), L31 (2007). DOI:10.1086/520578
54. G. Monari, B. Famaey, A. Siebert, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 465 (2), 1443 (2017). DOI:10.1093/mnras/stw2807
55. I. Nikiforov, ASP Conf. Ser. 316, 199 (2004).
56. S. Nishiyama, T. Nagata, S. Sato, et al., Astrophys. J. 647 (2), 1093 (2006). DOI:10.1086/505529
57. A. Pérez-Villegas, M. Portail, C. Wegg, and O. Gerhard, Astrophys. J. 840 (1), article id. L2 (2017). DOI:10.3847/2041-8213/aa6c26
58. D. Pfenniger, Astron. and Astrophys. 134 (2), 373 (1984).
59. T. Prusti et al. (Gaia Collab.), Astron. and Astrophys. 595, A1 (2016). DOI:10.1051/0004-6361/201629272
60. A. C. Quillen, G. De Silva, S. Sharma, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 478 (1), 228 (2018). DOI:10.1093/mnras/sty865
61. P. Ramos, T. Antoja, and F. Figueras, Astron. and Astrophys. 619, id. A72 (2018). DOI:10.1051/0004-6361/201833494
62. P. Rautiainen and A. M. Mel’nik, Astron. and Astrophys. 519, id. A70 (2010). DOI:10.1051/0004-6361/201014646
63. P. Rautiainen and H. Salo, Astron. and Astrophys. 348, 737 (1999).
64. P. Rautiainen and H. Salo, Astron. and Astrophys. 362, 465 (2000).
65. M. J. Reid, K. M. Menten, X. W. Zheng, A. Brunthaler, and Y. Xu, Astrophys. J. 705, 1548 (2009).
66. J. Rybizki, H.-W. Rix, M. Demleitner, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 500 (1), 397 (2021). DOI:10.1093/mnras/staa3089
67. M. P. Schwarz, Astrophys. J. 247, 77 (1981). DOI:10.1086/159011
68. W. H. Trick, F. Fragkoudi, J. A. S. Hunt, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 500 (2), 2645 (2021). DOI:10.1093/mnras/staa3317
69. A. Vallenari et al. (Gaia Collab.), Astron. and Astrophys. 674, id. A1 (2023). DOI:10.1051/0004-6361/202243940
70. M. D. Weinberg, Astrophys. J. 420, 597 (1994). DOI:10.1086/173589
Hercules Stream and the Outer Elliptical Ring R1R2
© 2025
A. M. Melnik1* and E. N. Podzolkova1,2
1Sternberg Astronomical Institute,Moscow State University, Moscow, 119234 Russia
2Lomonosov Moscow State University, Moscow, 119991 Russia
*E-mail: anna@sai.msu.ru
2Lomonosov Moscow State University, Moscow, 119991 Russia
*E-mail: anna@sai.msu.ru
We study the formation of the Hercules stream in the model Galactic disk which includes the outer resonance ring R1R2 located near the Outer Lindblad Resonance (OLR) of the bar. The Hercules region and the anti-Hercules region introduced for calibration were restricted in space by the solar neighbourhood r < 0.5 kpc, and on the (VR, VT) plane by ellipses centered at VR = 25 km s−1 and VT = 200 km s−1 (Hercules), and at VR = −25 km s−1 and VT = 200 km s−1 (anti-Hercules). The number of stars in the Hercules region reaches a maximum in the time period of 2–3 Gyr from the start of simulation and the number of stars in the anti-Hercules region oscillates with a period of 1.8 ± 0.1 Gyr. The majority of stars in the model disk located in the Hercules and anti-Hercules regions have orbits elongated perpendicular and parallel to the bar, respectively. The median value of the initial distances of stars in the Hercules (anti-Hercules) region is slightly smaller (larger) than the OLR radius, respectively. There are two types of orbits in the Hercules region. Orbits of the first type always lie inside a figure bounded by two ellipses elongated perpendicular to the bar. Orbits of the second type are elongated at the angles of −60° or 60° to the major axis of the bar most of the time. The distribution of stars in the Hercules region along the period of slow oscillations in the angular momentum has two maxima: P = 0.7 Gyr and 2.6 Gyr corresponding to orbits of the first and second type. In the anti-Hercules region, most orbits are captured by libration relative to the major axis of the bar with a period of 1.9 Gyr. In general, orbits in the Hercules and anti-Hercules regions support the outer rings R1 and R2 elongated perpendicular and parallel to the bar, respectively. Stars from the Gaia DR3 catalog located in the Hercules region appear to be, on average, brighter, bluer, and more luminous than stars in the anti-Hercules region which is probably caused by selection effects due to different distributions of these stellar samples over the Galactic latitude b.
Keywords:
Galaxy: kinematics and dynamics—Galaxy: neighborhood of the Sun—catalogs: Gaia DR3
К содержанию номера