早期太阳系中由自引力盘引起的不稳定性

现代对早期太阳系的研究通常援引这样一种可能性：巨行星之间的轨道不稳定性由行星与外侧大质量星子盘之间的引力相互作用触发。先前的工作表明，这种不稳定性在巨行星形成后可能被大幅延迟（约数百 Myr）。盘中的天体通常以半主动方式处理，即包含它们对行星的引力，但忽略星子之间的相互作用。我们使用 GENGA 进行 $N$ 体数值模拟，该软件利用 GPU 以纳入天体间的所有引力相互作用。尽管我们模拟的柯伊伯带粒子比真实原初柯伊伯带天体的可能质量更大，但我们的模拟表明原初柯伊伯带的自搅拌对巨行星不稳定性的动力学非常重要。我们发现星子间的相互作用使盘动力学升温，通常使外太阳系不稳定性在巨行星形成后被延迟不超过数千万年。较长的延迟发生在少数系统中，这些系统中行星与星子盘之间存在至少 3.5 AU 的间隙。我们最终的行星构型在大多数方面与其他先前工作一致地匹配太阳系。盘在不稳定性前的加热通常产生与现今太阳系值相当的木星最终偏心率，这一约束在过去的工作中难以匹配。