湍流团聚形成星子级天体的级联模型
地球与行星天体物理
2020-04-15 v1 太阳与恒星天体物理
摘要
我们使用新近开发的原行星星云中粒子湍流浓聚的级联模型，计算若干与原始星子形成及陨石记录相关的性质。该模型遵循并修正了 Cuzzi 等人(2010)对初始星子质量函数(IMF)的主要计算，后者使用了不正确的级联模型。此处我们采用 Hartlep 等人(2017)的模型，其已针对多项已发表的湍流中粒子浓聚数值模拟得到验证。我们发现，对于一定范围的星云与粒子性质，星子可能“生来巨大”，以直径 10–100 km 范围的沙堆形式由自由漂浮粒子直接形成。IMF 具有模态性质，存在明确峰值而非幂律尺寸依赖。内、外星云的预测在此方面表现相似，且对内、外星云原始天体的观测支持此类模态 IMF。此外，我们给出了粒子“通常”所处若干长度尺度上的局部粒子浓聚预测，这对球粒陨石形成区的氧化还原状态与同位素分馏的陨石观测具有重要意义。这些结果与 Cuzzi 等人(2010)的一个关键区别在于：为使 IMF 与陨石性质得到最合理满足，通过黏附的粒子生长须至少进行到 1 至几 cm 半径范围。即就内星云而言，主导“粒子”必须是球粒(或球粒尺寸前体)的团聚体，而非单个球粒本身。
引用
@article{arxiv.2002.06321,
title = {Cascade Model for Planetesimal Formation by Turbulent Clustering},
author = {Thomas Hartlep and Jeffrey N. Cuzzi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2002.06321},
year = {2020}
}
备注
26 pages, 11 figures, 3 tables, accepted for publication by The Astrophysical Journal