巨大衝突により生成された水蒸気円盤の進化による天王星の衛星形成

天王星とインパクターの主成分が水だからジャイアントインパクトで出来る水蒸気のリングかドーナツがすぐに冷えて氷衛星の群れになる？以下、機械翻訳。
巨大衝突により生成された水蒸気円盤の進化による天王星の衛星形成
（2020年3月30日提出）
氷の巨大惑星天王星は、スピン軸が98度傾いていることを考えると、巨大な衝撃を受けた可能性があります。その衛星システムが同様に傾斜していて順行性であることは、それが影響の結果として形成されたことを示唆しています。ただし、衝撃シミュレーションによって予測されたディスクは、一般に、現在観測されているシステムよりも1桁小さいサイズと2桁大きい質量を持っています。ここでは、理論モデルを使用して、天王星衛星の形成が衝撃によって生成されたディスクの進化によって規制されていることを示します。水の氷の気化温度は低く、天王星とインパクターの両方が氷に支配されていると想定されるため、衝撃によって生成されたディスクはほとんど気化したと結論付けることができます。ディスクがかなりの量の水蒸気を失い、現在のシステムのレベルまで広がると、ディスクが十分に冷えて氷の凝縮と氷の粒子の付着が始まると予測しました。凝縮した氷の予測された分布から、N体シミュレーションは、観測された天王星衛星の質量軌道構成を再現できます。このシナリオは、地球の月の巨大な衝撃モデルとは対照的です。このモデルでは、衝撃で生成されたコンパクトな固体または液体のディスクの約半分が、衝突時に即座に衛星に組み込まれます。


図1：現在の天王星衛星システムの質量（M）と軌道半径（r）の分布
そして、それはN体シミュレーションによって予測されました。 5つの主要な天王星衛星は、＞〜10-6MUの範囲の塗りつぶされた青い円、ここでMUとrUは質量と軌道半径です
天王星の。 10-8〜10-7MUのマイナーサテライトも、小さな塗りつぶされた青い円でプロットされます。の円のサイズは物理的な半径に比例します。開いた赤い円は結果を表します
凝縮された氷の粒子からの降着のN体シミュレーションの0.92×10−8MU）、1300年（方法を参照）。より長い実行では、いくつかの付着した衛星
相互に衝突し、小さな衛星は小さな衛星から追加されますr ＜10 rUでM〜10−8MU、r＞ 10 rUでM〜10−7MUのサテライトシミュレーションは
現在の天王星の衛星とより一貫している原始衛星によって掃引されました。の黒い破線は、寡占的成長モデル10で分析的に導出された「分離質量」です。Eq。 （11）。


図2：H / Heガスと水蒸気の混合物、および関連する氷の円盤の進化
凝縮：（a）ディスクガス表面密度（Σg）; （b）α= 10−3でのディスク温度（T）。
赤い実線と破線は、数値的に解かれた分布と分析的な分布です（式（2）および（3））、パネルaおよびbでは、r ＜10 rUの上部から下部への曲線が分布を表します。
t = 0、10、10^2で、10^3　そして10^4年。数値計算の初期ディスクは、中央に閉じ込められたもの、Σg、imp = 2.4×108（r / rU）−3 kg / m2、r = 10 rUでの打ち切り、
Md、imp = 10-2MUおよびhrd、impi '2.3 rUです。分析的自己相似式では、rd0 = 3 rUとΣd0= 0.3Σg、impが使用されます。 （5）と（6）。時間
アイスラインの進化はパネルdにプロットされています。青、赤、右の青線はMd、imp =それぞれ3×10−3MU、10−2MU、3×10−2MU。 TがTiceと等しくなると、
その氷は、そのときの表面密度Σice=γΣgで凝縮します（パネルc）。ここで、γ= 0.3。

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