空间延展碎片盘中的碰撞过程与尺寸分布

我们提出了一种用于研究碰撞演化的延展碎片盘的新型多环带代码。我们首先旨在确认在单环带系统中获得的结果,即"真实"碎片盘中的尺寸分布总是偏离理论碰撞平衡 $dN\propto R^{-3.5}dR$ 幂律,尤其在可观测颗粒(<1cm)这一关键尺寸范围内,呈现出特征性的波动模式。我们还旨在研究碎片盘的密度分布、散射光亮度轮廓以及 SED 如何受到碰撞与由辐射压力影响的小颗粒径向混合耦合效应的影响。尺寸分布演化建模范围从微米级颗粒到 50 公里级天体。该模型考虑了辐射压力影响的小颗粒的关键作用。我们考虑一个基准的 $a=120\,\mathrm{AU}$ 半径碎片盘的碰撞演化,其初始面密度为 $\Sigma(a)\propto a^{\alpha}$。我们表明,系统的径向延展起着关键作用:在大多数区域,尘埃的碰撞与尺寸演化由在更内侧产生的、处于偏心或非束缚轨道上的小颗粒所主导。小颗粒的空间分布显著偏离初始轮廓,而包含系统大部分质量的较大天体仍遵循初始分布。这对散射光径向轮廓产生影响,使其显著变平,我们提出了一条经验定律,用于从观测轮廓反推不可见的大母体的分布。最后,我们给出了碰撞尺寸分布和碰撞时标的经验公式,可用于未来的碎片盘建模。