海王星特洛伊小行星的轨道倾角分布的动力学起源

Since the first one is confirmed in 2003, nine Neptune Trojan asteroids (NT) have been found, which makes Neptune Trojans possibly to be the second Trojan family to reach the statistical scale after Jupiter Trojans. In the background of planets migrating, the project will study the effect of the formation history of NT to the distribution of orbital inclinations of NT. We consider the stability of the pre-formed NT (exits before planetary migration) and the trapping proportion of the asteroids around during planetary migration, which are effected by various conditions, including the time scale and range of planetary migration, migration damping and the initial distribution of elements of asteroids and so on. Secondly, we will compare the effects of different configurations of planets during migration to NT, and choose the configuration series being better for the current element distribution. In addition, we will focus on the process of asteroids first captured into Mean-Motion Resonance of Neptune then converting to NT, and statistics the occurring frequency of this process, and explore the relation between the frequency and the elements of Asteroids. By these studies, we will initially get hold of the element distribution characteristics of NT under different formations, and confine the initial conditions and evolution parameters according to current distribution. Meanwhile, the project will also prepare for analyzing more observational data of NT in future.

海王星特洛伊小行星（Neptune Trojans, 以下简称NT）自2003年第一颗被确认以来，现已发现了9个，成为继木星特洛伊小行星之后最可能达到统计规模的特洛伊小行星族。本项目以大行星迁移为背景，研究NT的形成过程对其轨道倾角分布的影响。我们分别考虑原有NT（大行星迁移之前形成的）的稳定性及迁移过程中周围小行星的俘获比率受各种条件的影响，包括大行星的迁移时标、幅度和迁移中的轨道耗散，小行星的初始根数分布等。同时我们将比较大行星迁移过程中的不同构型对NT的影响，分析更有利于形成当前倾角分布的大行星的系列构型。另外，研究小行星首先被海王星俘获进入轨道共振，之后被俘获成为特洛伊小行星的过程，统计发生概率及与小行星各根数的关系。通过这一系列研究，我们将初步掌握各种形成背景下NT的根数分布规律，并根据现在的分布对初始条件及各演化参数进行限制。

海王星特洛伊小行星是一类重要的海外天体。通过对已发现的17个特洛伊小行星做去除观测的选择性效应的分析，发现这一族群的轨道倾角中中高倾角轨道所占比例很大。同时，已发现的中高倾角的小行星的稳定时标大多数都很长，明显不同于半人马族群中的动力学不稳定的高倾角轨道。于是，这些中高倾角的特洛伊的起源便成了一个热门的讨论话题。.本项目研究了中高倾角的特洛伊的动力学起源。以四个大行星在星子盘中的轨道迁移为背景，首先通过模拟比较了迁移之前的本地形成与迁移过程中俘获两种形成机制。通过比较形成的特洛伊小行星的轨道根数分布，发现迁移过程中俘获这种机制可以形成类似观测结果的大比例的高倾角轨道的特洛伊小行星群。.同时，分析了不同初始分布的原柯伊伯带星子群对应的俘获为海王星特洛伊的轨道分布，发现初始热盘被俘获为海王星特洛伊的概率更大。由此，分析了这一俘获的选择性效应背后的动力学机制，提出一个可能的动力学原因：即星子盘在首先通过海王星的一系列外一阶平运动共振时，各一阶共振的共振强度和俘获概率对中高轨道倾角的星子（10-40度）有一个低谷，即倾角在这个范围的星子受一阶共振的影响相比低倾角的星子更弱。中高倾角的星子被一阶共振俘获或散射的比例小，而穿过这些到达海王星轨道附近的比例更大，剩下更多的中高倾角的星子为俘获为海王星特洛伊做准备。