从 TTV 数据中提取行星质量与偏心率
地球与行星天体物理
2015-06-05 v2
摘要
Kepler 数据中具有测量凌星时间变化 (TTV) 的大多数行星对都接近一阶平运动共振。我们推导了它们 TTV 信号的解析公式。我们将行星偏心率分为自由部分和受迫部分，其中受迫部分纯粹是由于行星接近共振所致。这种分离产生了简单的解析公式。TTV 的相位对自由偏心率的存在非常敏感：如果自由偏心率消失，TTV 将与合经度同相。这种效应在当前的 TTV 数据中很容易检测到。TTV 的振幅取决于行星质量和自由偏心率，并且仅当自由偏心率足够小时才能唯一确定行星质量。我们接着分析了六个短周期 Kepler 行星对的 TTV 信号。我们发现其中三对（Kepler-18, 24, 25）的 TTV 相位与零一致。另外三对（Kepler-23, 28, 32）具有较小的 TTV 相位，但明显非零。我们推断这些行星的自由偏心率很小，< 0.01，但并不总是为零。此外，作为这一点的结果，我们推断行星的真实质量由 TTV 振幅相当准确地确定，误差因子 < 2。自由偏心率的微小表明这些行星经历了显著的耗散。这与以下假设一致：即观测到的 Kepler 行星对在平运动共振附近的堆积是由共振排斥引起的。但事实是某些行星具有非零的自由偏心率，这表明在发生共振排斥之后，行星演化中存在一个后续阶段，其偏心率被适度激发，可能是通过行星间相互作用。
引用
@article{arxiv.1207.4192,
title = {Extracting Planet Mass and Eccentricity From TTV data},
author = {Yoram Lithwick and Jiwei Xie and Yanqin Wu},
journal= {arXiv preprint arXiv:1207.4192},
year = {2015}
}
备注
final ApJ version (improved discussion)