侵蚀作用与星子生长的极限

微观尘埃聚集成星子是行星形成的第一步。生长中聚集体的尺寸和形状决定了这一早期生长的效率。有观点认为，蓬松的冰聚集体可以非常高效地生长，受反弹和径向漂移势垒的影响较小。虽然相似尺寸冰聚集体之间的碰撞速度被认为保持在破碎阈值以下，但它们仍可能因与更小抛射体的碰撞而损失质量。我们研究了这些侵蚀性碰撞对多孔冰聚集体穿越径向漂移势垒能力的影响。我们开发了一种蒙特卡洛代码来计算生长聚集体的演化，同时解析所有时刻的完整质量分布。聚集体的孔隙率被视为独立于其质量的变量，由碰撞、气体压实以及最终的自引力压实决定。对于 20-40 m/s 的侵蚀阈值速度，与小抛射体的高速碰撞阻止了最大聚集体在开始漂移时继续生长。在这些情况下，我们的局部模拟产生了稳态分布，大部分尘埃质量集中在斯托克斯数接近 1 的颗粒中。仅在考虑最高侵蚀阈值（60 m/s）时，多孔聚集体才能在类最小质量太阳星云盘的内 10 AU 范围内穿越径向漂移势垒。侵蚀性碰撞在限制生长方面比相似尺寸颗粒间的破碎性碰撞更为有效。可以推测，侵蚀作用在径向漂移势垒之前就限制了生长，尽管这一结论的稳健性取决于冰聚集体（不确定的）材料属性。如果侵蚀作用通过直接粘附抑制了星子形成，那么这片质量约为 ${\sim}10^9$ g 的高度多孔颗粒海似乎非常适合触发流不稳定性。