由升华驱动的类 YORP 效应形成彗星尘埃尾中的条纹
地球与行星天体物理
2015-11-25 v1
摘要
升华的气体分子以与光子相同的方式从冰质体表面散射。这意味着对于每一种由光子驱动的体力,都应存在一种影响冰质体的升华驱动类似物。太阳系中形状不对称天体表面发射的热光子会产生净力矩,随时间改变这些天体的自转速率。这种力矩的长期平均被称为 YORP 效应。在此,我们提出一种 YORP 效应的升华驱动类似物(SYORP),其中从冰质体表面发射的升华气体分子也会在星体上产生净力矩。然而,升华分子携带动量离开星体的速率比热光子高约 倍,从而产生大得多的星体力矩。虽然先前对升华力矩的研究集中在木星族彗星核表面高度局部的源发射上,但 SYORP 适用于整个星体上的非局部发射,这可能在小块冰体和动力学年轻彗星上主导升华驱动的力矩,因此无需对其表面进行高分辨率航天器观测即可应用。相反,我们改用 YORP 效应的方程来解释升华驱动的力矩。我们展示了 SYORP 驱动的机制如何最符合对彗尾朝向太阳的线状构造(条纹)的观测,其形成机制几十年来一直是个谜。SYORP 效应解释了为什么对于近日距小于 0.6 AU 的彗星,在近日点附近与距太阳约 1 AU 之间观测到了条纹,并解决了将足够多的物质移入彗尾以形成可见条纹的长期问题。我们证明 SYORP 可以形成与 West 彗星相匹配的条纹,并产生其母体块的幂律尺寸频率分布,指数为 -1.4(-1.1 - 2)。
引用
@article{arxiv.1509.04756,
title = {The Formation of Striae within Cometary Dust Tails by a Sublimation-Driven YORP-like Effect},
author = {Jordan K. Steckloff and Seth A. Jacobson},
journal= {arXiv preprint arXiv:1509.04756},
year = {2015}
}
备注
56 pages, 6 figures, 1 table. Accepted for publication in Icarus