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具有强扰动体系统中的系外卫星:在 α Cen AB 中的应用

地球与行星天体物理 2021-07-16 v2

摘要

恒星伴星的存在可对绕系外行星运行的卫星(即系外卫星)的出现率与轨道演化施加约束。本工作中,我们针对由恒星-行星-卫星组成的三体系统,修正了先前关于逆行轨道的轨道稳定性极限。后者在 Hill 半径单位下读作 asatcrit0.668(11.236ep)a_{\rm sat}^{\rm crit} \approx 0.668(1-1.236e_{\rm p})(对 ep0.8e_p \leq 0.8),表示作为行星偏心率 epe_{\rm p} 函数的下临界轨道。类似公式也被确定用于双星系统中行星所宿主的系外卫星,其中 epe_{\rm p} 被长期轨道演化理论中的自由与受迫偏心率分量替代。通过探索 α Centauri AB 中假想系外卫星的动力学,我们发现由于双星引力相互作用引起的行星轨道偏心率振荡,外稳定性极限可远小于 Hill 半径的一半。此外,我们展示了由此导致的外稳定性极限截断如何影响系外卫星的向外潮汐迁移以及通过凌星时刻变化(TTVs)的潜在可观测性。双星系统中系外卫星引起的典型 TTV(RMS)振幅为 \lesssim10 分钟,且对于绕质量较小恒星组分运行的行星更可能出现。一个 GitHub 仓库(saturnaxis/exomoon-in-binaries)可用于复现图表。

关键词

引用

@article{arxiv.2105.00034,
  title  = {Exomoons in Systems with a Strong Perturber: Applications to $\alpha$ Cen AB},
  author = {Billy Quarles and Siegfried Eggl and Marialis Rosario-Franco and Gongjie Li},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2105.00034},
  year   = {2021}
}

备注

16 pages, 11 figures, 3 tables; accepted in Astronomical Journal; for the GitHub repository, see https://github.com/saturnaxis/exomoon-in-binaries