The acceleration of a spherical dust particle caused by an interstellar gas flow depends on the drag coefficient which is, for the given particle and flow of interstellar gas, a specific function of the relative speed of the dust particle with respect to the interstellar gas. We investigate the motion of a dust particle in the case when the acceleration caused by the interstellar gas flow represent a small perturbation to the gravity of a central star. We present the secular time derivatives of the Keplerian orbital elements of the dust particle under the action of the acceleration from the interstellar gas flow for arbitrary orbit orientation. The semimajor axis of the dust particle is a decreasing function of time for an interstellar gas flow acceleration with constant drag coefficient and also for such an acceleration with the linearly variable drag coefficient. The decrease of the semimajor axis is slower for the interstellar gas flow acceleration with the variable drag coefficient. The minimal and maximal values of the decrease of the semimajor axis are determined. In the planar case, when the interstellar gas flow velocity lies in the orbital plane of the particle, the orbit always approaches the position with the maximal value of the transversal component of the interstellar gas flow velocity vector measured at perihelion.
The properties of the orbital evolution derived from the secular time derivatives are consistent with numerical integrations of the equation of motion. If the interstellar gas flow speed is much larger than the speed of the dust particle, then the linear approximation of dependence of the drag coefficient on the relative speed of the dust particle with respect to the interstellar gas is usable for practically arbitrary (no close to zero) values of the molecular speed ratios (Mach numbers).
Influence of fast interstellar gas flow on dynamics of dust grains
研究了尘埃粒子在快速星际气体流作用下的轨道演化。长期的时间导数开普勒轨道要素和径向，横向和正常的组成部分的气体流速度矢量在近心点的粒子的轨道推导。在粒子轨道的近心点处的半长轴、偏心率以及气流速度矢量的径向、横向和法向分量的长期时间导数构成方程组，该方程组确定粒子轨道相对于气流速度矢量在空间中的演化。这个微分方程组可以很容易地用解析法求解。从该系统的解决方案，我们发现的开普勒轨道元素的演化的特殊情况下，当轨道元素确定相对于一个平面垂直于气流速度矢量。给出了将这种特殊情况下确定的开普勒轨道根数变换为相对于任意定向平面确定的轨道根数的方法。尘埃粒子的轨道根数以恒定的振荡周期周期性地变化或保持恒定。讨论了平面、垂直和静止解。本文还讨论了该解在太阳系中的适用性。我们考虑半径从1到10微米的冰粒子。所提出的解决方案是有效的，这些粒子的轨道与半长轴从200至3000 AU和偏心率小于0.8，大约。这些轨道的振荡周期大约在10^5到2 x 10^6年之间。
Orbital migration and circularization of tidal debris by Alfvén-wave drag: circumstellar debris and pollution around white dwarfs
相当一部分白矮星（WD）表现出以$\sim10^3$ - $10^7$ kg s $^{-1}$的速率持续吸积难熔元素的迹象，其中，37个WD被检测到携带尘埃碎片盘。这样的同时发生不仅需要行星材料的肥沃储存，而且还需要高占空比的金属输送。一般认为，这种物质可能来自太阳系类似的主带小行星或柯伊伯带天体。在这里，我们认为WD污染物的原始祖先作为一个人口的残留高偏心率的星子，去挥发过程中的恒星巨星阶段。相当于太阳系的长周期彗星，它们被分散到WD附近，受到来自剩余行星、银河系潮汐、经过的分子云和附近恒星的扰动。当这些物体在潮汐扰动极限内冒险时，它们会经历缩小。我们定量地展示了材料强度和重力如何决定破碎条件和碎片尺寸。此后，碎片的半长轴需要衰减至少$\sim$ 6个数量级，然后它们的成分才能最终吸积到WD的表面上。我们研究了这些碎片在WD周围的轨道演化，并表明WD的磁场在其近星点通道期间引起阿尔文波阻力，并迅速使其轨道圆化。这一过程可能是负责所观察到的吸积率的重元素和周围WD碎片盘的产生。一个推测性的暗示是，巨行星可能在WD的祖先周围很常见，它们今天可能仍然与一些WD绑定。
Orbital characterization of superbolides observed from space: dynamical association with near-Earth objects, meteoroid streams and identification of hyperbolic meteoroids
A Two-Dimensional Analytic Solution for the Generation of Hyperbolic Trajectories Via A Single Close Encounter with Applications To Interstellar Objects
Estimation of the Perturbing Accelerations Induced on the LARES Satellite by Neutral Atmosphere Drag
激光测距卫星LARES预计将提供相对论物理学的新的精确测量，并对空间大地测量和地球物理学作出重大贡献。选择这颗无源密集卫星的面积质量比非常低，是为了尽可能减少非重力扰动的干扰影响。然而，由于其高度约为1450公里，而LAGEOS两颗卫星的高度约为5800-5900公里，LARES由于中性大气层而受到更大的阻力。通过对LARES在大约3.7年的时间跨度内的激光测距正常点进行精确的轨道测定和分析，发现其平均半长轴衰减率为-0.999 m/年，对应的非保守净力的平均沿轨加速度为-1.444 x 10^-11 m/s^2。通过修改后的SATRAP（ISTI/CNR）程序，考虑到太阳和地磁活动的实际演变，用五种热层密度模式，对同一时间跨度内作用于LARES的中性阻力摄动进行了评估。他们都能够模拟大部分观察到的半长轴衰减，平均阻力系数之间的差异小于10%。对仅比LARES高40公里的被动球形卫星（Ajisai）的轨道衰减进行了进一步的独立检查，然后得出结论，目前为中性大气开发的一些最佳模型，在其不确定性和适用范围内，能够解释观测到的LARES半长轴衰减的大部分（约98.6%）。最后，在对中性大气阻力进行建模之后，还检测到了剩余的半长轴衰减，对应于平均沿航迹加速度约为-2 x 10^-13 m/s^2（即约为中性阻力的1/72）。
