致密高偏心率多行星系统混沌 onset 的判据
地球与行星天体物理
2021-11-03 v2 混沌动力学
摘要
我们推导了致密、高偏心率多行星系统中存在混沌的半解析判据。在最小半长轴间距（低于该间距时所有偏心率下动力学均为混沌）之外，我们表明：(i) 混沌的 onset 由两体平运动共振（MMR）的重叠决定，如同在两行星系统中一样；(ii) 长期演化导致MMR宽度绝热地膨胀与收缩，因此混沌边界建立于MMR在其最大宽度处重叠的位置。对于紧密间距的两行星系统，一种近对称性强烈抑制此种长期调制，解释了为何两行星系统的混沌边界与多于两行星的情形在性质上不同。我们利用这些结果推导了改进的角动量亏损（AMD）稳定性判据，即应保证稳定性的系统临界AMD。这为Laskar与Petit（2017）的表达式引入了一个关于行星间间距呈指数关系的附加因子，对于紧密堆积的构型将AMD阈值向更低偏心率方向修正了数倍。我们通过开源SPOCK包向学界提供评估混沌边界的例程。
引用
@article{arxiv.2106.14863,
title = {A Criterion for the Onset of Chaos in Compact, Eccentric Multiplanet Systems},
author = {Daniel Tamayo and Norman Murray and Scott Tremaine and Joshua Winn},
journal= {arXiv preprint arXiv:2106.14863},
year = {2021}
}
备注
Accepted in AJ. Routines for estimating whether compact planetary configurations are chaotic, together with example notebooks are available as part of the SPOCK package: https://github.com/dtamayo/spock