通过多重共振构型的动力学瓦解形成“3D”多行星系统

假设巨行星在薄的原行星盘中形成，如果相互倾角被某种动力学机制激发，则可以形成“3D”系统。共振相互作用和近距离行星交会被认为是主要的倾角激发机制，分别导致共振系统和非共振系统。这里我们提出另一种形成场景，从一个由三颗巨行星组成的近共面系统开始。正如最近在太阳系情况下所示，气体盘中的行星迁移（II型迁移）可以迫使行星陷入多重共振态。我们模拟了这一过程，假设不同的行星质量和质量比。我们表明，这种三重共振通常变得不稳定，因为共振激发了所有行星的偏心率，并引发了行星-行星散射。三颗行星中的一颗通常被抛出系统，留下一个动力学“热”（但稳定）的双行星结构。由此产生的双行星系统通常具有较大的半长轴比（a1/a2 < 0.3），而相互倾角可高达70°，中位数约为30°。我们的一小部分双行星系统（约5%）最终进入Kozai共振的稳定区。在少数情况下，三重共振可以长时间保持稳定，并且可以通过轨道倾角的共振激发形成“3D”系统；如果对行星施加足够的偏心率阻尼，这样的三行星系统可能是稳定的。最后，在单行星结果系统中（当两颗行星被抛出系统时形成），行星轨道平面相对于初始不变平面（假设垂直于恒星自转轴的平面）的倾角可高达约40°。