柯伊伯带尘埃云的碰撞修整模型

我们使用碰撞修整算法，在四种不同的尘埃产生率下，对柯伊伯带尘埃云的三维结构进行了建模，同时考虑了行星-尘埃相互作用和颗粒-颗粒碰撞。一个正面光学深度约为 $10^{-4}$ 的模型的模拟图像主要在亚毫米和红外波段显示出一个位于 40-47 AU 的方位角对称环；该环与冷经典柯伊伯带相关。对于光学深度较低的模型（$10^{-6}$ 和 $10^{-7}$），合成红外图像显示环变宽，并且在海王星位置处的环中出现了一个间隙；这一特征是由尘埃颗粒被困在海王星的平均运动共振中引起的。在低光学深度下，还出现了一个与土星在盘中心清除的空洞相关的次级环。我们的模拟包含了 25 种不同的颗粒尺寸，表明颗粒-颗粒碰撞在塑造当今柯伊伯带尘埃以及太阳系尘埃复合体的其他方面中很重要；在我们考虑的所有尘埃水平下，碰撞都从盘的亚毫米图像中抹去了所有方位角不对称的迹象。当光学深度达到临界值 $\tau \sim v/c$（其中 $v$ 是当地开普勒速度）时，模型图像从由共振捕获的小颗粒主导（“输运主导”）转变为由诞生环主导（“碰撞主导”）。