气体动力学摩擦对星子的应用：II. 双星子的演化

行星形成的早期阶段之一是小星子的生长及其聚集成大星子和行星胚胎。这一早期阶段发生在原行星盘大部分气体消散之前很久。在此阶段，通过气体动力学摩擦（GDF），气体-星子相互作用在单个中等质量星子（$m_{p}\sim10^{21}-10^{25}g$）的动力学演化中起着关键作用。已知太阳系所有星子（小行星和柯伊伯带天体）中有相当一部分是双星子（BPs）。在此，我们利用带有考虑 GDF 的基准外力的 N 体代码，探索了 GDF 对嵌入气体盘中的双星子演化的影响。我们发现，对于在 1AU 处质量高于 $m_{p}\gtrsim10^{22}g$ 的星子，GDF 能在短于盘寿命的时间尺度上诱发双星合并，且与双星初始间距和离心率无关。此类合并会影响合并形成的星子的结构，且 GDF 诱发的双星内旋可能在星子盘的演化中发挥作用。此外，围绕恒星的偏心轨道上的双星可能在超声速区演化，那里力矩反转且双星扩张，这将增大星子与双星相遇的截面。具有小质量比的大倾角双星，由于 Kozai-Lidov 周期与 GDF 的联合效应而演化，导致混沌演化。顺行双星经历半规则的 Kozai-Lidov 演化，而逆行双星频繁翻转其倾角，且其中约 50% 被摧毁。