Orbital structure of self-consistent cuspy triaxial stellar systems

Abstract

We used a multipolar code to create, through dissipationless collapses of systems of 10 6 particles, two cuspy self-consistent triaxial stellar systems with γ ≈ 1. One of the systems has an axial ratio similar to that of an E4 galaxy and it is only mildly triaxial (T = 0.914), while the other one is strongly triaxial (T = 0.593) and its axial ratio lies in between those of Hubble types E5 and E6. Both models rotate although their total angular momenta are zero, i.e., they exhibit figure rotation. The angular velocity is very small for the less triaxial model and, while it is larger for the more triaxial one, it is still comparable to that found by Muzzio (Celest Mech Dynam Astron 96 (2): [85][86][87][88][89][90][91][92][93][94][95][96][97] 2006) to affect only slightly the dynamics of a similar model. Except for minor evolution, probably caused by unavoidable relaxation effects of the N-body code, the systems are highly stable. The potential of each system was subsequently approximated with interpolating formulae yielding smooth potentials, stationary in frames that rotate with the models. The Lyapunov exponents could then be computed for randomly selected samples of the bodies that make up the two systems, allowing the recognition of regular and of partially and fully chaotic orbits. Finally, the regular orbits were Fourier analyzed and classified using their locations on the frequency map. Most of the orbits are chaotic, and by a wide margin: less than 30% of the orbits are regular in our most triaxial model. Regular orbits are dominated by tubes, long axis ones in the less 123 380 J. C. Muzzio et al. triaxial model and short axis tubes in the more triaxial one. Most of the boxes are resonant (i.e., they are boxlets), as could be expected from cuspy systems.

Análisis comparativo de la estructura orbital de modelos de galaxias triaxiales no cuspidales y cuspidales utilizando distintas expansiones para el potencial gravitatorio

“…Por ello, tanto Aquilano et al [2] como Muzzio et al [13] han usado como comparación las galaxias NGC1379 y NGC4697 que según Napolitano et al [14] tienen gradientes nulos de relación masa-luminosidad.…”

“…El modelo cuspidal (E6c) se obtuvo partiendo de un valor de energía cinética igual a la del modelo E6 pero tomando un parámetro de suavizado muy pequeño ( = 0.0001) para el colapso inicial, para luego dejarlo evolucionar fijando un valor mayor ( = 0.0050) compensado con un potencial de Schuster (o Plummer) en el centro del sistema [13].…”

“…Los modelos triaxiales seleccionados -E6 (no cuspidal) y E6c (cuspidal)-han sido caracterizados en detalle en trabajos previos y sus estructuras orbitales se obtuvieron siguiendo los esquema propuestos por Aquilano et al [2] y Muzzio et al [13].…”

“…La estructura orbital de modelos autoconsistentes de sistemas estelares triaxiales creados a través de colapsos no disipativos de partículas "frías" siguiendo su evolución con el código de N-cuerpos de L.A. Aguilar [1] ha sido investigada en varios trabajos anteriores ( [12], [11], [2] y [13]). Eĺ ultimo de ellos aborda el estudio de morfologías cuspidales puesto que constituyen una mejor representación de las galaxias elípticas que los modelos de densidad central constante usados en el pasado.…”

“…El colapso inicial tiene que ser realizado usando parámetros de suavizado extremadamente bajos -elección que provoca una pobre conservación de la energía durante esta fase-y cuando se usa un valor mayor para poder realizar la subsecuente relajación del sistema sus efectos tienen que ser compensados con un potencial adicional para preservar la cúspide central [13].…”