盘片碎裂。III. 关于紧密双星系统内行星形成的新范式

已知数十颗行星和棕矮星位于紧密恒星双星系统的一项组成之上（$a_{\rm bin} \lesssim 20$ au），尽管此类系统中的周绕星盘被截断至仅 $\sim (0.2-5)$ au 的半径。这对经典行星形成模型构成挑战——后者假设行星在稳定的周绕星盘中形成。我们提出了行星形成与双星形成同时发生的观点，即引力碎裂于巨大的周绕星盘中。 在此场景下，由来自母星云的持续吸积驱动的快速盘增长导致在十几 au 处的碎裂，产生质量为行星的天体，随后向中心迁移。持续的盘增长产生支配性的“橄榄”碎裂体，经历吸积暴涨成为次级星。 在此过程中，动力学相互作用将大量低质量行星喷射为自由漂浮行星(FFPs)，而其他行星若在被破坏前迁移至主星附近则得以存活。我们利用数值模拟表明，存活取决于形成时间和质量。早期形成且质量 $> 1-3M_j$ 的行星更易被保留，而质量 $<0.1M_j$ 的低质量行星则通常被抛射。此机制自然解释了为何紧密双星系统中的低质量行星缺乏气态巨星，预测 FFPS 的质量函数比双星内束缚行星的质量函数更陡峭。