星子碎片环的另一种起源

核心吸积是行星形成最广为接受的图景，它假定在行星形成的最早期阶段存在千米大小的固体天体（称为星子），排列在一个极薄的盘面中。在潮汐缩降假说这一行星形成的替代图景中，颗粒生长、沉降和行星核心的形成发生在由引力不稳定性在外侧冷盘中形成的致密大质量气体团块内部。随着团块向内迁移，恒星的潮汐力将团块中的全部或大部分气体剥离，使其缩降为一个行星质量的天体。本文论证，这样的团块不仅可能形成行星核心，还可能形成大量较小的天体。作为示例，我们考虑天体围绕气体团块中心的行星核心作圆轨道运动的最简单情形。小于1千米的天体受到足够强的气动阻力，会快速旋入并吸积到固态核心上；处于星子尺寸范围内的天体则非常缓慢地失去其离心支撑。我们发现，紧邻原行星核心运行的星子仍保持引力束缚；这可能与巨行星卫星的形成有关。在宿主团块内较远轨道上的星子则脱离原行星的束缚，进入微偏心的日心轨道，普遍形成宽阔的环。这些环可能对应于主序星周围的碎片盘以及太阳系中的柯伊伯带。特别是对于后者，我们的假说自然地解释了观测到的柯伊伯带尖锐外边界和“质量缺失”问题。