湍流诱导的碰撞速度与密度增强：来自壳层模型的大惯性区结果

为了理解行星形成的最早阶段，关键在于能够预测尘埃颗粒碰撞的速率和结果，无论是粘附与生长、反弹还是破碎。此类碰撞的结果取决于碰撞速度，因此我们需要对湍流诱导的尘埃颗粒碰撞的速率和速度分布有扎实的理解。碰撞速率既取决于碰撞速度，也取决于尘埃颗粒经历的聚集程度，这是湍流的已知结果。我们在模拟湍流中演化尘埃颗粒的运动，这种方法允许较大的湍流惯性区，从而能够研究湍流对介观尺度颗粒（毫米和厘米级）的影响。我们发现了三种尘埃颗粒群：一种高度聚集、低温且无碰撞；一种温性；第三种为“热”性。我们的结果可以用一个简单的公式拟合，并预测对于给定的湍流强度，典型的碰撞速度比先前考虑的要显著慢，且碰撞种群的有效聚集适度，从而缓解了与尘埃颗粒生长的反弹和破碎势垒相关的困难。尽管如此，高速碰撞的速率仅随相对速度呈指数衰减，因此仍会发生一些中速或高速碰撞，预示着某种程度的破碎。