原行星盘中拉格朗日点附近的尘埃俘获

特洛伊天体定义为与某行星共享轨道、位于稳定拉格朗日点 $L_4$ 和 $L_5$ 的天体。在太阳系中，这些天体展现出从微米（$\mu$m）到厘米（cm）颗粒（特洛伊尘埃）直至千米（km）级岩石（特洛伊小行星）的宽泛尺寸分布。也有理论表明，类地特洛伊天体可能在系外系统中形成。特洛伊形成机制仍在争论中，尤其是涉及粘性气体环境中耗散力效应的理论。我们进行流体力学模拟以追踪含一颗 1–10 木星质量嵌入式行星的原行星盘的演化。在气体盘之上，我们设置一组与气体相互作用的 $\mu$m–cm 尘埃颗粒分布。这使我们能够追踪固体在行星拉格朗日点附近被俘获时的尘埃动力学。我们表明，在拉格朗日点产生的大涡旋负责尘埃聚集，其中领先的拉格朗日点 $L_4$ 比 trailing $L_5$ 俘获更多亚毫米（submm）颗粒，而后者主要俘获 mm–cm 颗粒。然而，总体积质量（典型值约 $\sim M_{\rm moon}$）在 $L_5$ 比在 $L_4$ 更显著，与几吉年后当前太阳系中的观测相反。此外，行星的迁移似乎不影响所报道的 $L_4$ 与 $L_5$ 间的不对称性。特洛伊尘埃的主要初始质量储库位于行星的同轨道路径上，而从外区迁移而来的尘埃（由于拖曳）对其最终质量贡献甚微，这对特洛伊行星的原位形成情景施加了强质量限制。