MU69 由双星子经 Kozai-Lidov 振荡与星云阻力演化为接触双星

新视野号对冷经典柯伊伯带天体 MU69 的飞掠显示其为一个接触双星。其他 1-10 km 尺度接触双星的存在引出了这类天体有多普遍以及它们如何演化为接触态的问题。本文我们考虑 MU69 的瓣在太阳星云中作为双星形成,并计算其在气体存在下的轨道演化。我们发现,对于二次速度阻力,盘的次开普勒风使 10 km 天体的阻力时标在 1 Myr 以内。然而在柯伊伯带中,阻力与速度呈线性,且风的影响相互抵消,因为半个轨道获得的角动量在另半个轨道中损失:10 km 天体的阻力时标仍超过 10 Myr。在这种情况下,我们发现阻力与 Kozai-Lidov 振荡的结合是一个有希望的坍缩通道。我们解析求解了带阻力的分层三体问题,并将其植入 Kozai 加潮汐摩擦模型。瓣的永久四极矩使 Kozai 振荡随机化,且当阻力收缩半长轴时,它更容易让涨落将系统带入接触。在约 $85-95^\circ$ 之间的纯双重平均四极矩 Kozai 区域内,演化至接触发生得非常迅速(在 $10^4$ yr 内),在其之外的阻力辅助区域内则在 3 Myr 内。 $J_2$ 与气体阻力的协同作用将接触的初倾角窗口拓宽至 80-100$^\circ$,覆盖更大的半长轴范围。因此,该模型预测柯伊伯带冷经典天体的初始接触双星比例约为 10%。接触时的速度仅因扁率而偏离逃逸速度。对于 MU69,接触速度应为 3.3-4.2 m/s,与缺乏形变特征及抗拉强度估计的观测证据一致。