Parametric spatial modeling of spiral arm segments of the Galaxy

Abstract

В работе рассматривается задача определения геометрических параметров спирального рукава Галактики по его сегменту с включением в их число расстояния до полюса спирали, т.е. расстояния до центра Галактики (R_0). Исследован вопрос о количестве точек, принадлежащих одному витку логарифмической спирали, определяющих эту спираль как геометрическую фигуру в предположении, что направление на полюс спирали известно. На основе полученных результатов для тестирования нового подхода построен упрощенный метод решения задачи, состоящий в нахождении для каждого параметра медианы его значений по всем возможным тройкам объектов спирального сегмента, удовлетворяющим условию на угловое расстояние между объектами. Применение метода к данным о пространственном распределении мазеров рукавов Персея и Щита привело к оценке R_0 = 8.8 ± 0.5 кпк. Методом Монте-Карло изучено влияние различных факторов на статистические свойства оценки расстояния до центра Галактики. Результаты численных экспериментов свидетельствуют в пользу состоятельности оценки R_0 по геометрии спирального сегмента.

In this paper we consider the problem of determining the geometric parameters of a Galactic spiral arm from its segment by including the distance to the spiral pole, i.e., the distance to the Galactic center (R_0). The question about the number of points belonging to one turn of a logarithmic spiral and defining this spiral as a geometric figure has been investigated by assuming the direction to the spiral pole to be known. Based on the results obtained, in an effort to test the new approach, we have constructed a simplified method of solving the problem that consists in finding the median of the values for each parameter from all possible triplets of objects in the spiral arm segment satisfying the condition for the angular distance between objects. Applying the method to the data on the spatial distribution of masers in the Perseus and Scutum arms has led to an estimate of R_0 = 8.8 ± 0.5 kpc. The influence of various factors on the statistical properties of the Galactic center distance has been studied by the Monte Carlo method. Our numerical experiments provide evidence for the consistency of the R_0 estimate from the spiral-segment geometry.