粘着还是弹跳：大小决定宇宙尘埃聚集体的

　　来自原行星盘中的微米级尘埃粒子，或含有粒子和氢和/或其他气体的恒星周围的位置，聚集起来形成星子，或公里级的行星建筑块。星子由于相互引力而合并。信用:uux.cn/JAMSTEC

　　据东北大学：微粒尘埃聚集体被认为在新行星的形成中发挥了作用，当聚集体较大时，碰撞后不太可能粘在一起。

　　目前的证据表明，宇宙尘埃的微粒碰撞并粘在一起，形成更大的尘埃聚集体，最终可能结合并发展成为行星。因此，精确描述碰撞微粒聚集体粘在一起而不是弹开所需条件的数值模型，对于理解行星的演化至关重要。最近的模型表明，随着尘埃聚集体尺寸的增加，它们在碰撞后不太可能粘在一起。

　　一个天体物理学家小组使用软球离散元方法，对大小在10，000至140，000微米之间的等质量聚集体进行了尘埃聚集体碰撞的数值模拟。离散建模系统考虑了聚集体中的每个粒子，而不是将聚集体视为单个实体，软球模拟假设了聚集体中每个粒子的刚性，但考虑了碰撞过程中可能发生的变形。

　　他们的建模表明，增加微粒灰尘聚集体的半径会降低粘附概率，或两个聚集体在碰撞后粘附在一起并形成更大聚集体的可能性。该小组在天体物理学杂志《快报》上发表了他们的研究结果。

　　这项研究的作者之一、日本仙台东北大学科学研究生院天文研究所教授Hidekazu Tanaka说:“从宇宙尘埃中形成千米大小的天体，即星子的过程，是行星形成的初始阶段，是行星形成理论中最大的问题之一。”

　　“目前的研究表明，作为行星材料的尘埃团在生长到一定尺寸时就会停止生长，因为大的尘埃团很难相互粘附。我们的结果使得星子形成的问题变得更加困难。尘埃团的粘附生长是行星形成过程中的一个关键过程。”

　　模拟表明，大微粒聚集体之间的碰撞反弹会减少星子或行星构建块的形成。千米尺度的星子通过相互引力的碰撞合并形成行星。

　　早期的建模模拟和实验室实验表征了尘埃聚集体碰撞的粘附/反弹屏障的阈值，经常产生相互矛盾的结果，研究小组和其他人假设这是由于聚集体的大小不同。目前的研究结果支持这一假设。

　　目前还不清楚为什么聚集体的大小会影响碰撞过程中的粘附概率。未来旨在剖析聚集体随时间推移的堆积结构的研究可能有助于科学家理解聚集体如何接近星子的规模。对碰撞后大部分能量被耗散的聚集体之间的接触点的研究也可能揭示更大的聚集体最终是如何粘在一起的。

　　此外，研究小组进行的模拟表明，颗粒聚集体的粘附概率也可能受到组成聚集体的单个颗粒的尺寸的影响，而不仅仅是整个聚集体的半径。

　　该团队承认，他们在这项研究中进行的模拟远远不够全面。将进行模拟，其中包括可通过实际程序制备的骨料，并解决加速问题，还计划进行实验室实验，以微调模型。

　　除了这些模拟，该团队还着眼于更大的总量，这可能会从根本上改变当前的行星发展理论。“我们将使用一台超级计算机对更大的尘埃团之间的碰撞进行大规模数值模拟，以研究大尘埃团相互附着有多困难。这将有助于解决星子的形成是否可能通过尘埃块的粘附来实现的问题，”田中说。