3D 层级三体系统经验稳定准则 I：周围双星行星

本 work 我们重访具有周围双星行星应用的层级三体系统动力学稳定性问题。我们进行了超过 3 \times 10^8 次数值模拟,模拟的行星质量范围从水星大小到低氢燃料边界 (13 木星质量) 之间,它们围绕恒星双星的质心运行,时间跨度很长。首次考虑了三维和偏心轨道。我们探讨了各种 binary 和行星质量比、binary 和行星偏心率从 0 到 0.9 以及轨道相对互斥角度范围从 0 到 180 度。模拟时间设置为 10^6 个行星轨道周期。我们将这些长期数值积分的结果分为 stable、unstable 和 mixed 三个类别。我们提供以多维、参数化拟合形式的经验表达式,用于描述分隔这三个动力学域域的两个边界。此外,我们在数据集上训练机器学习模型,以获得预测周围双星行星稳定性的另一种工具。经验拟合公式和机器学习模型都针对随机生成的周围双星系统进行了测试,在预测轨道稳定性方面取得了很好的结果。经验公式也被应用于 Kepler 和 TESS 周围双星系统,确认了这些系统中行星的稳定性。最后,我们提出了一个带有 web 应用程序的 REST API,以便方便访问我们的模拟数据集。