通过捕获形成稳定的类星体系外行星系统：计算经典力学的一个练习

研究我们的太阳系——其形成、演化和长期稳定性——已持续数个世纪，如今已成为科学教育的标准部分。虽然其他类似太阳系的系外行星系统通常是通过描述我们自身的相同机制来解释，但 1990 年代发现的脉冲星系外行星引发了关于其起源的新问题。提出了包括在致密恒星质量残骸与预存在行星系统的近距离相遇期间捕获形成的各种场景。然而，也推测捕获的行星应表现出较高的偏心率——如果捕获多个行星——其演化将导致混沌。我们重访经典力学在行星系统中的应用。作为示例和前作的跟进，我们使用开源的高精度 $N$ -body 代码来调查行星系统与恒星残骸之间的动力学相互作用、被捕获行星的轨道特性以及其在数十亿年尺度上的长期稳定性。我们证实，被捕获的行星常常表现出较高的偏心率（与一些观察到的脉冲星系外行星系统不同），但我们还 presenting 一个学生的模拟，其中类似木星的行星经历一系列行星-行星相遇和行星迁移，最终在约 0.146 的偏心率下稳定下来。这表明捕获后的混沌演化可能最终导致长期稳定，使得产生低偏心率系统的动力学形成通道是可行的。这些结果值得在未来的工作中进行更详细的调查。除了其天体物理意义外，它们还说明了非线性动力学和计算的一般原则，其中一些分析甚至可以在高中或大学生水平上进行，以便于学生在早期阶段接触此类研究。