土星卫星因与土星巨型环相互作用导致的轨道演化
地球与行星天体物理
2020-08-19 v2
摘要
土星的中型卫星具有令人困惑的轨道构型，表现为每对相邻卫星均被困于平均运动共振中（Mimas-Tethys 4:2 与 Enceladus-Dione 2:1）。为基于Crida & Charnoz的卫星由假想古代巨型环形成的模型重现其当前轨道构型，相邻对必须越过一阶平均运动共振而不被俘获。这种俘获可通过快速的轨道迁移和/或由卫星与环（盘）之间引力相互作用引起的卫星偏心率激发来避免，这些作用仍属未知。在我们的研究中，我们通过全N体模拟考察了卫星因与盘相互作用产生的轨道演化。我们对与单一卫星相互作用的自引力粒子盘进行了全局高分辨率N体模拟。盘使用个粒子。所有粒子的引力及其非弹性碰撞均被考虑。结果，盘自引力产生了稠密的短波长尾波结构，而卫星诱发了数条的全局螺旋臂。自引力尾波调控卫星的轨道演化，其此前被视为盘扩散机制而非轨道演化的驱动因素。自引力尾波对卫星的力矩极为有效，使卫星迁移远快于由螺旋臂力矩所预测的结果。这为避免相邻卫星对的共振俘获并建立土星中型卫星当前轨道构型提供了可能模型。
引用
@article{arxiv.2007.10745,
title = {Orbital evolution of Saturn's satellites due to the interaction between the moons and massive Saturn's rings},
author = {Ayano Nakajima and Shigeru Ida and Yota Ishigaki},
journal= {arXiv preprint arXiv:2007.10745},
year = {2020}
}
备注
(6 pages, 4 figures, Accepted in A&A)