利用压缩尘埃聚集体的碰撞模拟研究弹跳障碍

原行星盘中尘埃聚集体的碰撞结果决定了星子如何形成。实验和数值研究表明，在低撞击速度下发生的弹跳碰撞可能会限制盘中聚集体的生长，但弹跳发生的条件尚未被完全理解。在本研究中，我们对具有不同撞击速度、聚集体半径和填充因子（范围在 0.4 到 0.5 之间）的中等致密尘埃聚集体进行了一系列碰撞模拟。与以往的模拟不同，我们通过压缩更疏松的聚集体来生成致密聚集体，模拟了致密聚集体形成的自然过程。我们发现，压缩聚集体在超过一个阈值质量时会发生弹跳，该阈值质量随撞击速度的增加而降低。阈值质量与撞击速度的 $-4/3$ 次方成正比，这与先前实验的发现一致。我们还发现，弹跳的阈值聚集体质量强烈依赖于填充因子，这可能反映了压缩聚集体抗压强度的强填充因子依赖性。我们的能量分析表明，无论碰撞结果是黏附还是弹跳，近 90% 的初始撞击能量在初始压缩阶段被耗散，而剩余能量中超过 70% 在随后的拉伸阶段被耗散。我们的结果表明，由于弹跳障碍，填充因子为 0.4 的尘埃聚集体的生长将停止在 100 $\mathrm{\mu m}$ 以内。