颗粒碰撞的直接 N 体模拟

越来越多的证据表明，太阳系中许多公里尺度的天体是由受引力束缚的碎石堆组成。我们 presenting 了一项研究将碰撞参数空间映射给公里尺度球形碎石堆的计算结果。这些结果将有助于为太阳系形成模型的参数化碰撞结果，以及洞察碎片比例定律。我们采用直接数值方法，在引力和物理碰撞约束下演化碎石堆粒子的位置和速度。我们测试了碰撞结果对冲击参数、速度、冲击体旋转、质量比和恢复系数的依赖性。速度保持较低（< 10 m/s，这适用于如原始盘早期行星形成期间的动力学冷系统），以确保组件材料的最大应变不超过压碎强度。我们将结果与解析估计和水动力学代码模拟进行比较。偏轴碰撞可能导致快速旋转的变形残体或接触双星，而快速碰撞则导致更小的碎片整体。从残体逃逸的碎片聚集可能发生，导致更小的碎石堆的形成。在我们测试的案例中，系统中质量小于 2% 被包围在残体周围。初始旋转可能根据自转和轨道角动量的相对取向来增减碰撞结果。我们推导出冲击速度与角度关系，用于临界分散系统质量。我们发现，碎石堆即使在低冲击速度下也相对容易被分散，这表明如果碎石堆是原始行星的真正前体，则需要更大的耗能。