失控之后：星子增长的跨希尔阶段

当星子开始通过凝结增长时，它们进入一个失控时期，在此期间最大的天体比其他所有天体增长得更快。关于失控如何结束以及接下来会发生什么的问题尚未得到令人满意的解答。在此，我们表明失控之后是一个“跨希尔阶段”，该阶段始于天体变为跨希尔状态，即主导粘性搅拌的天体的希尔速度与它们吸积的小天体的随机速度相匹配之时。随后，小天体的速度与大体量的尺寸同步增长，使得天体保持在跨希尔状态。跨希尔增长对于确定大天体形成的效率及其增长时标和尺寸谱至关重要。我们通过解析方法推导了跨希尔增长的性质，并通过数值方法进行了确认。跨希尔增长有两个子阶段。在较早的子阶段，碰撞冷却无关紧要，此时形成大天体的效率仍然非常低（在柯伊伯带为 0.1%），且其质量谱是平坦的。这解释了先前针对柯伊伯带和小行星带的凝结模拟结果。第二个子阶段始于小天体开始相互碰撞。此时碰撞冷却控制演化，形成大天体的效率提高，其尺寸谱变得更加顶部沉重。跨希尔增长以两种方式之一终止，具体取决于参数。首先，大天体之间的相互吸积可能变得显著，聚结过程持续进行直到总质量的一半转化为大天体。这种增长模式可能解释太阳系中小天体的尺寸分布，将在后续工作中探讨。其次，如果大天体之间的间距达到其希尔半径，则寡头统治开始。这种模式可能先于完全形成的行星出现。