近距离恒星遭遇后柯伊伯带的长期演化

我们展示了路过恒星对太阳系柯伊伯带天体 (KBOs) 的扰动效应。柯伊伯带 (KB) 的动力学通过直接 $N$ 体模拟进行追踪。KB 的采样数量 $N$ 高达 $131,062$，将 KBOs 初始设置为分布在表面密度 $\Sigma \sim r^{-2}$ 环带中的近圆轨道。该模型使我们能够研究 KB 在遭遇扰动恒星后的长期演化。实际上，遭遇本身通常会导致偏心率分布和倾角分布与观测结果相似，但也倾向于激发低偏心率群体（在距离太阳 $a\sim 40$\,$\mathrm{AU}$ 附近 $e < 0.1$），从而耗尽该区域的低偏心率天体。随后的长期演化显示出偏心率的“冷却”，重新填充了低偏心率区域。取决于假设的 KBO 质量谱和采样天体数量，这种重新填充发生的时间范围从 0.5 Myr 到 100 Myr。由于我们长期模拟中天体数量的不可避免的限制 ($N \leq 16384$)，我们无法考虑包含低质量天体的详细 KBO 质量谱，因此目前的模拟在约束 KBO 倾角分布与其他属性（如其尺寸分布）之间的相关性方面不可靠。然而，我们的高精度长期模拟是未来在大规模并行计算平台上进行更大规模研究的起点，这将提供对 KB 在整个质量谱上长期演化 ($\sim 100\,$Myr) 的更深入调查。