开普勒-11行星系统的动力学分析

开普勒-11恒星至少拥有六颗凌星超级地球行星，通过开普勒任务的高精度测光观测探测到（Lissauer等人）。在本文中，我们重新分析了可用的开普勒数据，使用了直接N体方法，而不是发现论文中的间接TTV方法。直接方法下的轨道建模依赖于整个数据集，而不仅仅是凌星中点时间。原始论文中的大部分结果得到确认和扩展。我们将最外层行星g的质量限制在30个地球质量以下。轨道b和c之间以及轨道d和e之间的相互倾角被精确确定，范围在[1,5]度。针对开普勒-11系统的四个定性轨道模型，我们有多个解，我们借助动力学图分析了其全局动力学。动力学图揭示了相空间的复杂结构，具有狭窄的规则运动区域。动力学由密集的三体和四体平均运动共振网络控制，形成阿诺德网。这些共振的重叠是不稳定性的主要来源。我们发现，开普勒-11系统只有在特定的多重共振构型且相对倾角较小时才能长期稳定。从所有伴星推导出的质量-半径数据揭示了行星的平均密度与其到恒星的距离之间存在明显的反相关。这可能反映了系统的形成和早期演化历史。