与跨越弹跳屏障的前行星演化相关的带电颗粒团聚体自下而上形成的观测

背景。原行星盘中的颗粒会经历多个以碰撞为主的阶段。在每一次此类事件中，颗粒通过摩擦电效应交换电荷。这增强了颗粒团聚体的稳定性。目的。介电颗粒易因碰撞而带电。在此，我们研究电荷是否能够诱导颗粒的聚集，并考察碰撞特性（如弹跳速度与碰撞截面）如何被改变。方法。我们基于微重力实验探究了聚集过程，该实验通过观察亚毫米（submm）颗粒在多次碰撞后的运动实现。在此过程中，颗粒相互吸引、碰撞、黏附，并最终形成小型团聚体。结果。我们观测到了亚毫米颗粒自下而上形成不规则团聚体的过程。虽然颗粒接近过程中的部分观测轨迹反映了纯库仑势的存在，但其运动并非总与纯开普勒运动一致。多极电荷分布的高阶势可作为该行为的一种合理解释。带电的一个直接后果是颗粒在约 $10 \, \rm cm/s$ 的速度下仍持续相互黏附，而中性颗粒的表面力仅预期在低于约 $1 \, \rm mm/s$ 时允许黏附。在给定参数范围内的数百次碰撞中未观测到弹跳碰撞。应用于行星形成的早期阶段，所形成的团聚体因而超越了行星形成中传统弹跳屏障的新增长阶段的第一步。