多粒子大小星体形成：团块中尘埃大小分布

流动不稳定性是克服原行星盘中星体形成障碍的有效方法。流动不稳定性已通过气体和单一尘粒大小的水动力学模拟广泛研究。然而，近期研究表明，考虑更真实情形（即粒子大小分布）会显著降低不稳定性的增长率。我们继承此类研究，评估多粒子大小流动不稳定性，关注最密集区域非线性阶段，并探讨最密集尘结构中的尘粒大小分布。我们采用包含多个尘粒种类的二维水动力学模拟，构建于无垂直对流的剪切盒中，模拟代表连续尘粒大小谱的多种尘粒。为计算连续尘粒大小分布对气体所产生的阻力，我们应用高斯-勒让德求积法在尘粒大小空间中进行积分。该方法在尘粒种类数量上收敛速度快于常用的均匀抽样方法。多粒子大小流动不稳定性在产生可能坍缩成星体的密集团块方面，不如其单粒子大小版本更高效。在最密集尘结构中，较大的尘粒更丰富，因为其与气体的耦合度较低，因而能够在更大范围内聚簇。但在最大尘粒尺寸处，这一趋势被打破——由于尺寸依赖的空间分区，具有最大斯特克斯数的粒子位于混合尘粒的最密集区域之外。这表现为大小分布在最密集区域的尖峰，可能与坍缩后形成星体的大小分布相关，并可模拟尘埃生长的大小分布。