小行星系统中碎屑簇碰撞演化的测量
地球与行星天体物理
2025-12-16 v1
摘要
背景。碎石堆小行星的旋转不稳定性可引发质量剥离，形成瞬态碎屑云，这可能为双星系统中次级天体的形成提供初始条件。目的。我们以 Didymos 型母体为例，数值生成其周围的碎屑云，作为 Dimorphos 早期形成的代表性案例，研究其动力学与碰撞演化。分析重点为由厘米至分米级颗粒组成的簇的生长与结构特性。方法。我们使用跨空间尺度方法结合离散元方法（DEM），对近临界旋转小行星周围的碎屑演化进行全尺度模拟。为克服计算时间尺度限制，引入等效簇尺度模拟框架以高效捕捉关键的碰撞生长过程。这些模拟量化了簇生长效率与碎屑云内的结构演化。结果。我们的模拟表明，从旋转不稳定小行星上剥离的颗粒表现出向低重力势区域的一致迁移模式，这决定了碎屑云的质量分布与动力学结构。碰撞速度可由 Weibull 分布（lambda = 0.0642, k = 1.8349）很好地描述，其中低速撞击有利于吸积。这些碰撞使簇能够从厘米-分米尺度生长至米级天体，形成致密且中等孔隙度的结构（Delta I \approx 0.8, phi \approx 0.52）。米级簇之间的碰撞不表现出弹跳势垒：低速撞击产生 Dinkinesh 型形状，而中等速度则促进塑性合并与持续生长。
引用
@article{arxiv.2512.12353,
title = {Measuring the Collisional Evolution of Debris Clusters in an Asteroid System},
author = {Yutian Wu and Xiaojing Zhang and Chenyang Huang and Yang Yu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.12353},
year = {2025}
}