冥王星特洛伊摄动的半解析环弧模型

《Monthly Notices of the Royal Astronomical Society》：A semi-analytical Ring-Arc model for Plutino perturbations

　　

摘要

海王星的2:3平均运动共振导致冥族小行星的空间分布呈现不对称特征。我们此前提出了一种由9000个点质量构成的弧形模型，成功捕捉了冥族小行星对行星星历所产生的影响。然而，对数千个点质量进行积分计算会带来巨大的计算成本。在本文中，为了更高效地模拟冥族小行星的总摄动效应，我们开发了一种以引力势描述的半解析环形-弧模型。该模型由一个外环和两个内弧组成，用以表征冥族小行星的共振空间分布。模型参数来源于已观测到的冥族小行星数据和理论采样，所得结构高度一致。数值模拟表明，在半解析环形-弧模型下，对日-海王星和日-土星距离的摄动效应与9000个点质量弧形模型在50年时间尺度上的一致度在4%以内，并且在与偏差校正后的冥族小行星群体对比时，该模型的表现优于简单的环形模型。我们的半解析方法在保留动力学特征的同时显著提高了计算效率，为星历建模提供了一项先进工具。