超级类地系外行星大质量系外卫星的碰撞形成
地球与行星天体物理
2020-01-29 v2
摘要
环绕类地或超级类地系外行星的系外卫星尚未被发现；因此其可能的存在与性质仍是一个未决问题。本文探讨通过巨型行星撞击碰撞形成系外卫星。我们利用光滑粒子流体动力学（SPH）碰撞模拟，并调查了类地/超级类地行星碰撞的大相位空间。我们刻画了此类碰撞的性质，发现一个罕见情形中系外卫星通过擦边&捕获情景形成，此外还有若干擦边&合并或撞击&逃逸情景。然而典型地，我们的碰撞形成大质量环行星盘，我们对此使用后续 N 体模拟以推导所生成系外卫星的质量下限估计。我们研究了盘与系外卫星中物质的质量、长期潮汐稳定性、组成与起源。我们的巨型撞击模型常生成相对富铁的卫星，其在行星同步半径之外形成，因而会潮汐向外演化并具稳定轨道，而非被摧毁。我们的结果表明，通过单次巨型撞击碰撞形成当前可探测的环绕超级类地行星的系外卫星极其困难。可能通过由多次撞击形成的较小系外卫星的若干合并形成大质量、可探测系外卫星，但需更多研究方能得出结论。鉴于当前的观测计划，搜索应主要聚焦于质量更大的行星类别。然而，我们模型预测的系外卫星约四分之一为约水星质量或更大，若未来仪器探测能力提高 2 倍则更可能被探测到，这为其发展提供了进一步动机。
引用
@article{arxiv.1904.12854,
title = {Collisional formation of massive exomoons of super-terrestrial exoplanets},
author = {Uri Malamud and Hagai B. Perets and Christoph Schaefer and Christoph Burger},
journal= {arXiv preprint arXiv:1904.12854},
year = {2020}
}