外海王星太阳系中倾角不稳定性的抑制
地球与行星天体物理
2023-07-04 v1
摘要
外海王星散射盘呈现出出乎意料的动力学结构，从近日点距离的广泛弥散到轨道角的聚集分布皆有体现。文献中已提出散射盘的自引力调制，作为塑造外海王星区域轨道构型的“行星九”之外的替代机制。该假说的数值研究迄今局限于N < O(10^3)的超级粒子模拟，其忽略巨行星的直接引力扰动，转而通过中心天体增强的J_2矩将其建模为轨道平均（四极）势。对于质量足够大的盘，此类模拟揭示了集体动力学行为的 onset——称为“倾角不稳定性”——其中轨道圆化以协同激发倾角为代价而发生。在此，我们报道N = O(10^4)的GPU加速自引力散射盘模拟（盘质量跨5至40地球质量范围），其自洽地计入粒子间相互作用及海王星的扰动。我们的数值实验表明，即便在最有利条件下，倾角不稳定性也从未发生。相反，由于散射作用，盘发生耗散。尽管计算显示在前几百Myr内可涌现瞬态的不对称结构，这些计算的最终结果系统性地揭示出一个无任何轨道聚类的散射盘。我们由此得出结论：倾角不稳定性机制不足以解释太阳系观测到的构型。
引用
@article{arxiv.2307.00378,
title = {Suppression of the inclination instability in the trans-Neptunian Solar system},
author = {Arnav Das and Konstantin Batygin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2307.00378},
year = {2023}
}