行星共振湍流破坏的解析判据

在多行星系统中，平均运动通约性是原行星盘驱动迁移的预期结果，而观测数据中此类通约性的相对匮乏对当前行星形成和动力学演化模型提出了重要挑战。一个可能导致通约性消失的自然机制是由星云内湍流密度涨落引起的随机轨道强迫。尽管这一过程在定性上是有希望的，但平均运动共振被破坏的条件尚不清晰。在本工作中，我们推导了一个简单的解析判据，阐明了系统物理参数之间的关系，并找到了将行星驱离共振所需的条件。随后，我们通过微扰区下的数值积分以及直接的 N 体模拟证实了我们的发现。我们的计算表明，湍流共振破坏对行星-恒星质量比最为敏感。具体而言，对于性质与早期太阳星云相当且 $\alpha=0.01$ 的盘，只有在半长轴量级 $a\sim0.1\,$AU 处累积质量比小于 $(m_1+m_2)/M\lesssim10^{-5}\sim3M_{\oplus}/M_{\odot}$ 的行星对才易于打破共振。尽管湍流有时可以损害共振对，但还需要一种附加机制（例如通过盘偏心率抑制共振俘获概率）来充分解释系外行星系统大范围的非共振轨道构型。