天王星和海王星能否由行星胚胎碰撞形成？

天王星和海王星的起源仍是行星形成模型的挑战。一种可能的解释是，这些行星由一群质量为数倍地球质量、形成于土星轨道之外并向内迁移的行星胚胎形成。这些胚胎可以碰撞并合并形成天王星和海王星。在这项工作中，我们重新审视这一形成情景，并使用 3D 流体动力学模拟研究此类碰撞的结果。我们调查在何种条件下完美合并假设是合适的，并推断行星的最终质量、自转轴倾角和自转周期，以及原卫星盘的存在。我们发现，模拟中形成的行星的总束缚质量和自转轴倾角通常与 N 体模拟一致，从而验证了完美合并假设。然而，推断的自转轴倾角通常不同于天王星和海王星，且仅在少数情况下能大致匹配。此外，我们发现大多数情况下该情景中形成的行星比天王星和海王星自转更快，接近破裂速度，并拥有大质量盘。因此我们得出结论，在此情景下形成天王星和海王星是具有挑战性的，需要进一步研究。我们建议未来的行星形成模型应旨在解释行星的各种物理性质，如质量、成分、自转轴倾角、自转速率和卫星系统。