π Men 周围冷木星与凌超地球高互倾角存在的证据
地球与行星天体物理
2020-08-10 v2
摘要
π Men 拥有一颗由 TESS 发现的凌超地球（P≈6.27 d，m≈4.82 M_⊕，R≈2.04 R_⊕）和一颗由视向速度发现的冷木星（P≈2093 d，m sin I≈10.02 M_Jup，e≈0.64）。我们利用 Gaia DR2 与 Hipparcos 天体测量数据推导由行星轨道运动引起的恒星速度，并限制冷木星的天球投影倾角（I_b = 41–65°）。由此我们推导了两颗行星之间的互倾角（ΔI），发现 49° < ΔI < 131°（1σ），以及 28° < ΔI < 152°（2σ）。我们使用 N 体模拟考察了该系统的动力学，发现超地球偏心率与倾角的潜在大幅振荡被广义相对论进动所抑制。然而，内轨道绕不变平面的节进动导致超地球仅在 7–22% 的时间发生凌星，且通常观测到与恒星自转轴不对齐。我们对 HAT-P-11 重复了分析，发现其近距海王星与冷木星之间也存在大的 ΔI 及类似动力学。π Men 与 HAT-P-11 是外部行星动力学高温激发内部行星的典范系统，其效应包括增大行星偏心率、行星–恒星不对齐，并可能降低凌星多重性。此类系统的形成可能涉及多颗巨行星间的散射或原行星盘不对齐。未来对 π Men 暗弱碎屑盘的成像及恒星自转取向的精确限制，将为这些形成图景提供强力检验。
引用
@article{arxiv.2007.01871,
title = {Evidence for a high mutual inclination between the cold Jupiter and transiting super Earth orbiting $\pi$ Men},
author = {Jerry W. Xuan and Mark C. Wyatt},
journal= {arXiv preprint arXiv:2007.01871},
year = {2020}
}
备注
Corrected Fig 7 and Sec 6.1.1 (HAT-P-11 also weak planet-star coupling). Published as MNRAS 497, 2096-2118 (2020)