Janus-Epimetheus系统的碰撞形成

背景：共轨系统是指共享同一平均轨道的天体。根据共轨伙伴的相对质量及其运动特性，可将其分为不同族。Janus和Epimetheus的独特之处在于，它们是已知唯一的具有相当质量的共轨对，因此也是已知唯一的相互马蹄形轨道系统。目的：我们旨在确定Janus-Epimetheus系统是否可能由位于Epimetheus当前轨道上的某天体瓦解而形成。方法：我们假设形成了四个大主碎片，并忽略较小碎片。我们使用完整N体问题的数值积分来研究不同碎片排列的演化。假设碰撞导致天体完全非弹性合并。我们统计分析了这些模拟的结果，以推断共轨系统是否可能由所选初始条件形成。结果：取决于初始条件范围，多达9%的模拟演化为共轨系统。围绕Janus逃逸速度的初始速度给出最高的形成概率。演化分析表明，所有共轨系统均通过二次碰撞产生。这些碰撞的速度需要足够低，以使碎片能够合并而不被摧毁。通常发现碰撞速度快于近似截止速度阈值。然而，给定足够低的初始速度，预计多达15%的碰撞会导致合并。因此，本研究结果表明所考虑的形成情景是可行的。