观测双星比例对柯伊伯带碰撞研磨程度设限
地球与行星天体物理
2015-05-27 v1
摘要
冷经典柯伊伯带的大小分布可用两条理想化幂律近似：半径 R>R* 的天体呈陡斜率，R<R* 的天体呈浅斜率，其中 R*≈25–50 km。以往研究认为，R* 处的 SFD 翻转可能是柯伊伯带内广泛碰撞研磨的结果，导致大多数 R<R* 的天体发生灾难性碎裂。本文使用新代码检验柯伊伯带中碰撞的效应。我们发现，若大天体的初始质量远大于当前柯伊伯带中的质量，并经历了动力学损耗，则观测到的翻转确实可由碰撞研磨解释。除大小分布变化外，我们的代码还追踪碰撞对双星系统的影响。我们发现，瓦解宽轨道双星系统（如当今冷柯伊伯带中存在的那些）通常比灾难性碎裂 R~R* 的天体更容易。因此，双星的存活对柯伊伯带碰撞研磨的程度设定了重要限制。我们发现，要产生 R* 处的 SFD 翻转所需的大规模碰撞研磨，将意味着双星比例随 R 和轨道间距出现强梯度，因为瓦解具有小成员天体和/或宽轨道的双星通常更容易。R<R* 的预期双星比例 <0.1。目前的观测数据并未显示此类梯度，反而表明 R=30–40 km 天体的双星比例高达 ~0.4。这可能意味着该翻转并非由毁灭性碰撞产生，而是柯伊伯带天体形成过程的化石遗迹。
引用
@article{arxiv.1102.5706,
title = {Observed Binary Fraction Sets Limits on the Extent of Collisional Grinding in the Kuiper Belt},
author = {David Nesvorny and David Vokrouhlicky and William F. Bottke and Keith Noll and Harold F. Levison},
journal= {arXiv preprint arXiv:1102.5706},
year = {2015}
}
备注
The Astronomical Journal, in press