行星胚体的生长：有序型、快跑型还是寡头型？

我们考察了嵌入行星质子盘中的一个原始行星胚体的生长。我们考虑了由 (1) 行星质子-行星质子相互作用导致的盘的动力学演化，这些相互作用增加了随机运动并平滑了盘中的梯度；以及 (2) 由胚体对行星质子的引力散射所致的动力学演化，这些散射倾向于使盘局部受热并将行星质子排斥远离。胚体的生长与行星质子盘的动力学相互耦合。我们展示了演化细节仅取决于两个无量纲参数，这两个参数包含了问题中所有物理特性：固体身体在盘中任何身体的物理半径与山丘半径之比，以及山丘半径等于行星质子山丘半径的盘中环内行星质子的数量。我们在若干典型原始日系盘的情况下所得结果可以总结如下：初始时，行星质子盘的动力学不受胚体存在的影响，胚体质量的生长在快跑阶段进行得非常快。稍后，当胚体开始在动力学上重要时，它的吸积减慢，类似于“寡头型”生长图景。Safronov (1972) 所提出的有序生长情景在我们的计算中永远不会实现；Wetherill & Stewart (1989) 所提出的快跑生长情景仅在质量的有限范围内实现。行星质子在胚体积聚的寡头阶段的缓慢生长，导致原始行星形成时间尺度显著增加，远超简单快跑吸积图景所预测的那种在均匀行星质子盘中所得到的结果。