潜在宜居系外行星的动力学演化与自转 - 轨道共振：以 GJ 581d 为例
地球与行星天体物理
2013-01-23 v5 地球物理
摘要
GJ 581d 是一颗围绕邻近 M 型矮星运行的多行星系统中的潜在宜居超级地球。我们研究了该行星的长期动力学，重点关注其通过与宿主星的潮汐相互作用可能获得的最终自转状态。我们使用基准行星探测算法重新分析了已发表的该恒星的径向速度数据，确认没有证据支持最近提出的两颗额外行星（f 和 g）的存在。将范围限定在最初发现的四颗行星上，我们评估了系统的动力学稳定性，并发现轨道运动中存在有界混沌。对于行星 d，其特征 Lyapunov 时间为 38 年。长期数值积分表明，这四颗行星的系统是稳定的，行星 d 的偏心率在 0.27 附近的狭窄范围内准周期性地变化，其半长轴仅有微小变动。GJ 581d 与其宿主星的自转 - 轨道相互作用主要由恒星施加于行星的潮汐力主导。我们对此相互作用进行了建模，假设地幔具有类地成分。除了通常包含的由三轴性引起的潮汐力矩的长期部分外，我们还包含了这些力矩的振荡分量。结果表明，取决于地幔温度，该行星会被捕获到 2:1 或甚至更高的自转 - 轨道共振中。该行星达到 1:1 共振的可能性极小。这增强了该行星适合维持生命的可能性。
引用
@article{arxiv.1208.0814,
title = {Dynamical evolution and spin-orbit resonances of potentially habitable exoplanets. The case of GJ 581d},
author = {Valeri V. Makarov and Ciprian Berghea and Michael Efroimsky},
journal= {arXiv preprint arXiv:1208.0814},
year = {2013}
}