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打破链条:由紧凑共振链的迁移与瓦解形成的热超级地球系统

地球与行星天体物理 2017-07-26 v2

摘要

“热超级地球”(或“迷你海王星”)指大小介于 1 至 4 倍地球之间、轨道周期短于 100 天的行星,它们绕行 30–50% 的类太阳恒星。其轨道构型——以多行星系统中相邻行星的周期比分布来度量——是对形成模型的一个强约束。本文利用来自底层演化气体盘的合成力进行 N 体模拟,以模拟超级地球系统的形成与长期动力学演化。当气体盘存在时,行星胚胎生长并向内迁移,形成锚定在盘内边缘的共振链。这些共振链远比观测到的超级地球系统紧凑。一旦气体消散,共振链可能变得动力学不稳定,经历一个巨型碰撞阶段,使系统散开。盘湍流对结果没有可测量的影响。如果一小部分共振链保持稳定,而大多数超级地球经历晚期动力学不稳定性,则我们的模拟与观测相符。我们的统计分析将稳定系统的贡献限制在 25% 以下。我们的结果还表明,观测到的单行星系统占很大比例并不必然意味着行星系统构架中存在任何二分性。最后,我们利用开普勒数据中共振的低出现率论证,现实中共振链的存活可能仅发生在约 5% 的情形中。这引出一个谜题:在我们的模拟中,只有 50–60% 的共振链变得不稳定,而要与观测匹配,至少 75%(很可能 90–95%)必须是不稳定的。

关键词

引用

@article{arxiv.1703.03634,
  title  = {Breaking the Chains: Hot Super-Earth systems from migration and disruption of compact resonant chains},
  author = {Andre Izidoro and Masahiro Ogihara and Sean N. Raymond and Alessandro Morbidelli and Arnaud Pierens and Bertram Bitsch and Christophe Cossou and Franck Hersant},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1703.03634},
  year   = {2017}
}

备注

Accepted in MNRAS - Kepler dichotomy section substantially updated