三体问题的蠕变潮汐模型：环双星行星的自转演化
地球与行星天体物理
2021-07-14 v1
摘要
我们提出一个处理任意黏度下一般三体问题自转演化的潮汐模型，其中所有质量均被视为延展体，且所有两两之间的潮汐相互作用均被考虑。基于蠕变潮汐理论，我们给出描述每个天体自转演化的微分方程组，其形式易于推广到 N 个潮汐相互作用天体问题。我们将模型应用于环双星行星情形，并以 Kepler-38 类双星系统作为工作示例。我们发现，在此低行星偏心率情形下，考虑太阳系行星估计范围内的任意行星黏度，最可能的末态静止自转态为 1:1 自旋-轨道共振。我们基于半长轴比 a1/a2 的高阶幂级数以及偏心率的低阶展开，导出平均自转静止态的解析表达式。发现这些表达式能非常精确地复现低偏心率数值积分在任意行星弛豫因子下直至 a1/a2 \sim 0.4 的平均行为。我们的解析模型用于预测 Kepler 环双星行星的静止自转，发现它们多数可能处于次同步自转态，尽管同步偏移远小于 Zoppetti 等人（2019, 2020）的估计。我们将结果与常时滞（Constant Time Lag）模型所得进行比较，发现不同于我们之前工作所假设，交叉力矩具有不可忽略的净长期贡献，在从任意参考系计算 N 延展体系统中每个天体上的潮汐时必须计入。这些力矩在蠕变理论中自然被考虑。
引用
@article{arxiv.2105.02336,
title = {Creep Tide Model for the 3-Body Problem. The rotational evolution of a circumbinary planet},
author = {F. A. Zoppetti and H. Folonier and A. M. Leiva and C. Beaugé},
journal= {arXiv preprint arXiv:2105.02336},
year = {2021}
}