潮汐耗散与星云Drag作用下行星与卫星系统轨道平均间距的演化

行星与正规卫星系统轨道距离的近似几何分布长期以来已被认识，但其动力学演化仍受到较少约束。本文研究了在主潮汐耗散和星云气体drag的共同作用下，次要天体轨道距离比的secular演化。推导了将初始和最终轨道距离比与系统参数以及主导耗散过程的物理特征联系起来的一般解析框架。将该形式化方法应用于太阳系行星以及木星、土星和天王星的正规卫星，结果显示，主潮汐相互作用在与太阳系年龄相当的 timescales内对轨道距离比仅产生可忽略的变化。类似地，星云气体drag在原始盘阶段和周天体盘阶段导致的偏离在广泛的盘模型和lifetime范围内有限。这些结果表明，在所采纳的假设下，轨道距离比仅发生微弱的演化，可能保留有关早期盘演化中建立的原始系统配置的信息。该数量的近似守恒可能因此提供一种用于约束行星与卫星系统形成及早期动力学演化的有用诊断工具，对于类星行星系统的体系结构亦具潜在意义。