From planetesimals to terrestrial planets: N-body simulations including the effects of nebular gas and giant planets

摘要

我们提供了一组N体模拟的结果，这些模拟使用我们开发的新的并行树代码来跟踪陆地行星的形成和吸积历史。我们最初将2000个大小相等的小行星放置在0.5至4.0 AU之间，然后进行碰撞增长，直到完成行星增生（> 100 Myr）。总共进行了64次仿真，以探索对关键参数和初始条件的敏感性。气体在层状盘中的所有重要影响都已考虑在内：空气动力阻力，包括I型迁移在内的盘-行星相互作用以及随着气体消散而引起长期共鸣向内迁移的整体盘势。我们改变了小行星的初始总质量和空间分布，星云气体消散的时间尺度（在空间上均匀消散，并且在时间上呈指数级消散）以及木星和土星的轨道。我们最终在地球区域中拥有1-5个行星。为了在存在I型迁移的情况下在该区域中保持足够的质量，气体消散的时间尺度需要为1-2 Myr。最终构型和碰撞历史在很大程度上取决于木星的轨道偏心率。如果使用今天的木星偏心率，那么小行星区域的大多数物体由于世俗共鸣的向内迁移而被掠入陆地区域，而原行星之间的巨大撞击通常发生在10 Myr附近。如尼斯模型所建议，如果木星的轨道偏心率接近于零，则世俗共振的影响可忽略不计，大量质量在小行星区域中停留很长一段时间。木星绕轨道运行时，通常会在100 Myr附近发生巨大的撞击，这与同位素记录中指出的吸积时间尺度一致。但是，在这种情况下，我们不可避免地会拥有一个地球大小约为2 AU的行星。只要我们包含了上述所有气体效应，并假设初始盘类似于最小质量的太阳星云，就很难获得空间集中的地球行星以及非常晚的巨大撞击。\ udTitle：\ ud从行星小行星到地面行星： N体模拟，包括星云气体和巨型行星的影响\ ud作者：\ ud森岛隆二；约阿希姆·斯塔德尔附属机构：Moud，Ben \ ud附属机构：\ udAA（加利福尼亚理工学院喷气推进实验室，美国帕萨迪纳市，加利福尼亚州91109；美国加州大学洛杉矶分校地球物理与行星物理研究所，洛杉矶，加利福尼亚州90065），AB（理论物理研究所，瑞士苏黎世大学），AC（瑞士苏黎世大学理论物理研究所）\ ud出版物：\ udIcarus，第207卷，第2期，第132页。 517-535。 （伊卡洛斯主页）\ ud出版日期：\ ud06 / 2010 \ ud发源地：\ udELSEVIER \ ud摘要版权所有：\ udElsevier Inc. \ udDOI：\ ud10.1016 / j.icarus.2009.11.038 \ ud书目代码：\ ud2010Icar..207。 .517百万