冥王星低质量卫星的形成

受新视野号任务启发，我们考虑冥王星的小卫星——目前是斯提克斯、尼克斯、刻耳柏洛斯和许德拉——如何从形成冥王星-卡戎双星系统的巨大撞击产生的碎片中生长。撞击后，冥王星和卡戎吸积部分碎片，并将其余碎片从双星轨道中弹出。在弹出过程中，碎片粒子间的高速碰撞产生碰撞级联，导致部分碎片从系统中弹出，并使剩余碎片粒子在双星周围找到稳定轨道。我们的凝聚和迁移数值模拟表明，碎片环或盘内的碰撞演化会导致少数小卫星绕冥王星-卡戎运行。这些模拟首次展示了粒子盘内迁移引发的合并。最终卫星质量与初始盘质量相关。质量更大的盘倾向于产生更少的卫星。对于卫星的当前性质，我们的结果强烈支持初始碎片质量为 $3-10 \times 10^{19}$ 克，当前卫星反照率约为 $0.4-1$。我们还预测了一组半径小于约 $1-3$ 公里的较小卫星，以及半径约 $1-100$ 厘米、光学深度小于 $10^{-10}$ 的非常小的粒子。这些天体的半长轴应位于许德拉当前轨道之外。