海王星特殊卫星源于行星遭遇的起源
地球与行星天体物理
2020-04-07 v1
摘要
海王星的卫星系统十分特殊,包含海卫一——一颗位于紧密、近圆但逆行轨道上的大型( km)卫星,以及其外侧的海卫二——最大的不规则卫星(300 km),处于高偏心率轨道。此前曾有研究提出这两颗卫星均为捕获起源。本文探讨一种替代性的原位形成模型:两颗卫星在海王星周盘内吸积形成,并通过与一颗冰巨星(IG)的深层行星遭遇(如早期太阳系演化的尼斯模型中预言的情形)而被赋予不规则与偏心轨道。我们利用 体模拟研究一颗 IG 接近海王星至 20 个海王星半径()、穿过位于 10–30 处、由近圆顺行规则卫星组成的带。我们发现这些 primordial 卫星中有一半仍束缚于海王星,且 0.4–3% 被直接散射至宽阔且偏心的轨道,类似于海卫二的轨道。由于对观测轨道的吻合更好,我们的模型成功率可与从日心轨道捕获大型海卫二尺寸不规则卫星相当或更高。同时,在 0.3–3% 的模拟运行中,IG 遭遇将一颗大型 primordial 卫星注入至具有与海卫一比角动量相近的逆行轨道。尽管效率低于捕获情景(Agnor & Hamilton 2006),我们的模型确实表明海卫一的原位起源在动力学上是可能的。我们还模拟了海卫一类似卫星在遭遇后的碰撞与潮汐轨道演化,发现它们在 年尺度上与海卫二脱耦,与 Cuk & Gladman (2005) 一致。
引用
@article{arxiv.2004.02512,
title = {The origin of Neptune's unusual satellites from a planetary encounter},
author = {Daohai Li and Apostolos A. Christou},
journal= {arXiv preprint arXiv:2004.02512},
year = {2020}
}
备注
6 figures; AJ 159 184