extrasolar 行星小天体盘中的碰撞过程 - 福麦哈特（Fomalhaut）碎石盘中的尘埃块

本文提出了行星小天体在碎石盘中碰撞结果的模型，并评估了碰撞过程对盘结构和大小分布的影响。该模型通过应用于福麦哈特（Fomalhaut）的碰撞补给尘埃盘来实现；该碎石盘的最新450微米图像显示其中嵌有一个浓度约为总体的5%的块状结构。得出以下结论：（i）SED 模型表明福麦哈特的盘具有从直径为0.2米的天体延伸至7微米级尘埃的碰撞级联大小分布。（ii）碰撞寿命论证表明，级联从直径为1.5-4公里的小天体开始。更大的天体必须主要为原始形成的。（iii）关于级联点燃时间尺度的限制与这些原始小天体呈指数分布相容，直至最高可达1000公里，导致盘质量为日食星球的5-10倍。（iv）预计该碎石盘本质上是呈块状的，因为小天体碰撞会产生尘埃块。福麦哈特盘的本质块状程度低于当前探测限度，但可能被未来的望远镜如 ALMA 检测到，这或许是唯一确定原始小天体 Population 的方法。（v）所观察到的块状结构可能源于两个直径大于1400公里的行走小天体碰撞。除非这些行走小天体的形成以及碰撞级联的点燃均在约10万年内发生，否则我们不太可能目击此类事件。（vi）福麦哈特块状结构的另一解释是，该环中约5%的小天体被囚禁在与轨道在80 AU 处的行星之间的 1:2 共振中。