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行星记得它们是如何形成的吗?

地球与行星天体物理 2017-11-01 v1

摘要

凌星多行星系统最直接可观测的特征之一是其按轨道间距排序时的尺寸顺序。Kepler 揭示了丰富的多样性结果,从完全有序的系统(如 Kepler-80)到表面无序的系统(如 Kepler-20)。在系统经由偏好形成途径诞生的假设下,人们可能合理预期反映这些过程的非随机尺寸顺序。然而,随后的动力学演化(本质常混沌且湍流)可能侵蚀此信息,因此在此我们问——系统是否记得它们是如何形成的?为此,我们设计了一个模型来定义行星系统尺寸排序的熵,先比较相邻行星间的差异,再扩展以容纳整个链上的差异。我们推导了多数微观状态占据数的闭式解,并提供带有查找表的公开代码以计算多达十行星系统的熵。所有三种提出的熵定义均展现出预期性质:其可信区间随时间的代理变量而增加。我们发现,观测到的 Kepler 多行星系统相较于随机生成总体表现出高度显著的熵缺失。加入一个针对被认为可能动力学紧致系统的过滤器,我们表明该结果对于缺失行星的可能性也是稳健的。总之,我们的工作确立了 Kepler 系统确实记得其早年的一些事情,并凸显了信息论在系外行星科学中的价值。

关键词

引用

@article{arxiv.1709.04987,
  title  = {Do planets remember how they formed?},
  author = {David Kipping},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1709.04987},
  year   = {2017}
}

备注

Accepted to MNRAS. Python code and 2D & 3D microstate visualizations are made available at https://github.com/CoolWorlds/exoinformatics