行星形成理论中的星子耗散阶段

1. 星子的定义与形成背景
   在行星形成的核心吸积模型中，继“星子碰撞合并阶段”之后，存在一个关键的过渡时期。此时，原行星盘中的尘埃和砾石通过碰撞和引力不稳定性，已经聚集成了大量公里到百公里尺度的固态天体，这些天体被称为“星子”。星子是构建行星的“胚胎”或基本砖块。此时的星子盘仍然相对较厚，且星子之间的随机运动速度（即速度弥散度）较高。

2. 耗散过程的物理本质
   “耗散”在此指的是星子盘动能的耗散。星子在围绕年轻恒星运动时，由于相互之间的引力相互作用，其轨道会发生轻微的扰动，导致速度弥散度维持在一个较高的水平。然而，星子之间并非只有引力，还存在物理碰撞。当两个星子发生非弹性的“粘性”碰撞时，它们的一部分动能会转化为内能（例如热能和变形能），从而使它们合并后的整体运动速度减缓。这个过程就是动能耗散。其核心效果是持续地降低星子群体的随机运动速度，使星子盘的“厚度”变薄，变得更加扁平化。

3. 气体盘的阻尼作用
   在原行星盘演化的这个阶段，盘中通常仍存在相当数量的气体。星子在运动过程中会与这些气体发生摩擦，产生气体动力学阻力。这种阻力会进一步消耗星子的轨道能量，并使其角动量发生改变，导致星子的轨道逐渐变圆（离心率减小）并趋向于在同一个平面上（倾角减小）。气体阻尼是星子耗散阶段一个非常重要的机制，它极大地促进了星子盘的能量损失和动力学冷却。

4. 耗散阶段的动力学结果
   随着动能被持续耗散，星子盘的动力学状态发生根本性转变：

   • 速度弥散度降低：星子之间的相对速度减小，使得引力相互作用更容易导致它们相互捕获，而不是彼此散射飞离。
   • 吸积效率提升：较低的相对速度意味着碰撞更倾向于导致合并而非碎裂，极大地促进了星子的生长。这标志着从无序的碰撞向高效的“寡头生长”阶段的过渡。
   • 形成寡头行星胚胎：在耗散过程中，那些质量稍大的星子因其更强的引力，能够更有效地吸积周围较小星子和盘物质，从而在各自的局部“供养区”内迅速生长，形成数量不多的、主导性的行星胚胎，即寡头生长体。

5. 在行星形成序列中的位置与意义
   星子耗散阶段是连接“星子形成”与“寡头生长”两个关键阶段的桥梁。没有这个能量耗散的过程，星子盘将始终保持混乱和高激发状态，行星胚胎将难以通过和平的吸积方式有效生长，类地行星和巨行星的固态核心的形成将变得极其困难甚至不可能。因此，该阶段是行星从厘米级颗粒迈向公里级、乃至百公里级以上天体的一个不可或缺的动力学准备期。