一种用于含尘碎片盘碰撞自洽三维建模的新算法

我们提出了一种新的“碰撞梳理”算法，能够对碰撞时间小于主导颗粒尺寸的坡印廷-罗伯逊时间的碎片盘图像进行建模。该算法利用无碰撞盘模拟的输出，迭代求解包含行星的三维碰撞盘密度分布的质量通量方程。该算法可在单处理器上约1小时内运行。我们对由类地行星引起的共振环结构盘的初步模型显示，环结构中背景粒子的碰撞率比盘的其他部分高出数倍，且共振中或共振附近的尘埃颗粒具有更高的碰撞率。我们展示了碰撞如何通过降低共振环内边缘的锐度以及抹平方位角结构来改变共振环结构的形态。我们实现了一种简单的粒子碎裂方案，并展示了坡印廷-罗伯逊阻力和碎裂如何按尺寸分选粒子，在更小的星周距离处产生更小的尘埃颗粒。这种机制可能导致盘在不同波长下呈现不同外观，并可能解释在该系统分辨的24微米斯皮策图像中北落师门外尘埃环内部观测到的温暖尘埃成分。