跨海王星太阳系中的倾斜不稳定抑制
摘要：逆海王星散射盘展示了意想不到的动力学结构，从近日点距离的广泛扩散到轨道角度的聚类分布。文献中已经提出了散射盘的自引力调制作为塑造逆海王星区轨道结构的替代机制，与第九行星相比。然而，迄今为止，这种假设的数值方法仅限于忽略巨大行星的直接引力扰动，而是通过增强中央物体的$J_2$矩的平均轨道（四极）势来模拟它们。对于足够重的盘，这样的模拟显示出集体动力学行为的开始，被称为“倾斜不稳定”——其中在进行轨道圆形化的同时，仍然存在倾斜的一致激发。在这里，我们报告了一个自引力散射盘的\textit{O(10^4)}GPU加速模拟（覆盖从5到40地球质量的盘质量范围），这些模拟能够自洽地考虑颗粒内的相互作用以及海王星的扰动。我们的数值实验表明，即使在最有利的条件下，也不会发生倾斜不稳定性。相反，由于散射，盘会减少。虽然我们的计算表明，在前几亿年内会出现短暂的倾斜结构，但这些计算的最终结果系统地显示出没有轨道聚类的散射盘。因此，我们得出结论，倾斜不稳定性机制无法解释太阳系观察到的结构。
作者：Arnav Das, Konstantin Batygin
论文ID：2307.00378
分类：Earth and Planetary Astrophysics
分类简称：astro-ph.EP
提交时间：2023-07-04