碎片盘中大规模碰撞的特征

剧烈的随机碰撞事件已被援引为某些碎片盘显示出显著不对称性或具有巨大光度超出的可能解释。迄今为止，尚未对此类事件的后果进行彻底的建模，主要原因是耦合尘埃的动力学和碰撞演化面临极大的数值挑战。我们首次对碎片盘中大规模碎裂的后果进行了完全自洽的建模。我们追踪了一个谷神星大小的天体在其中心恒星 6 AU 处碎裂后所释放尘埃的碰撞和动力学演化。我们研究了此类剧烈事件所留下特征的持续时间、强度、空间结构及其观测可探测性。我们使用了最近开发的 LIDT-DD 代码（Kral 等人，2013），该代码处理碎片盘的耦合碰撞和动力学演化。主要关注点在于破坏性碰撞、开普勒动力学和辐射压力之间的复杂相互作用。我们使用 GRaTer 包来估计系统在不同波长下的光度。一个谷神星大小的天体在 6 AU 处碎裂，会产生一个不对称的尘埃盘，在碰撞和动力学的耦合作用下，该盘在约 $10^5$ 年的时间尺度上变得均匀。碎裂余波中的光度超出应可通过中红外测光探测到，从 30 pc 的距离看，持续时间约为 $\sim 10^6$ 年，这超过了盘的不对称相位的持续时间（约 $10^5$ 年）。至于不对称结构，我们为 SPHERE/VLT 和 MIRI/JWST 仪器生成了合成图像，表明从 10 pc 的距离看，它们应该清晰可见并可分辨。1.6$\mu$m（勉强）、11.4 和 15.5$\mu$m 的图像将显示内盘结构，而 23$\mu$m 的图像将显示外盘的不对称性。