巨行星卫星的形成

近期分析表明，巨行星形成的最后阶段伴随着行星 Hill 球内大规模经向气体流动的发展。这一环流供给一个环行星盘，该盘通过黏性将气体物质排回原星云，使系统维持准稳态。在此，我们于这一新勾勒的图景框架下研究木星与土星天然卫星的形成。我们首先考虑固体物质的长期演化，并证明环行星盘可作为全局尘埃陷阱，其中 $s_{\bullet}\sim0.1-10\,$mm 的颗粒在径向上升流与空气动力阻力的平衡作用下达到流体动力学平衡。该过程导致系统金属度逐渐增加，并最终使固体子盘外区引力碎裂为 $\mathcal{R}\sim100\,$km 的卫星星子。随后，卫星通过两两碰撞聚集，但当盘驱动的轨道迁移将成长中的天体移出卫星星子供给区时过程终止。由此产生的卫星形成循环可重复多次，直至原星云光致蒸发使其结束。对所设想形成情景的数值模拟显示，我们的模型与已知的木星和土星卫星性质满意吻合。