早期柯伊伯带中的吸积 I. 凝聚与速度演化

我们描述了柯伊伯带中的星子吸积计算。我们的演化代码模拟单个环带中星子的生长，包含速度演化但不包含碎裂。测试结果与解析解一致，并复现了1 AU处的先前模拟结果。在柯伊伯带中，无速度演化的模拟在环带初始质量反比的时间尺度上产生一个半径为1000 km的runaway天体。在中心位于35 AU、宽度为6 AU的环带中，10个地球质量且初始偏心率为0.001的条件下，runaway增长在1亿年内发生。该质量与外推至柯伊伯带的最小质量太阳星云中预期的尘埃物质数量接近。有速度演化的模拟在广泛的时间尺度上产生runaway增长。动力学摩擦和粘性搅拌在具有大初始天体（8 km半径）的模型中增加了粒子速度。该速度增加使runaway增长的时间延迟了约两倍，相比无速度演化的模型。相反，在具有小初始天体（80–800 m半径）的模型中，碰撞阻尼主导了动力学摩擦和粘性搅拌。碰撞阻尼相对于恒速计算将runaway增长的时间尺度缩短了4–10倍。采用最小质量太阳星云、10个地球质量的模拟，使用80 m初始天体在20–40 Myr内达到runaway增长，使用800 m初始天体在50–100 Myr内达到，使用8 km初始天体在75–250 Myr内达到。这些增长时间随环带质量线性变化，但比恒速模型对初始偏心率不那么敏感。