由轨道倾角驱动的潮汐失控形成超短周期行星

已发现小型岩质行星以极端 proximity 环绕其宿主恒星，有时近至仅约 $2$ 个恒星半径。这些超短周期行星（USPs）很可能并非形成于其当前轨道，而是从更大的初始间距迁移而来。尽管潮汐是这一迁移的可能成因，其潮汐源一直不确定。本文引入行星轨道倾角潮汐，作为紧邻多行星系统内产生USPs的自然途径。核心思想是：潮汐耗散通常迫使行星自旋矢量进入称为“卡西尼态”的平衡构型，其中行星轨道倾角（自转轴倾斜）非零。在此情形下，持续的潮汐耗散与向内轨道迁移不可避免。迁移进而增大轨道倾角并增强潮汐，形成正反馈回路。因此，若行星初始半长轴足够小（$a \lesssim 0.05$ AU），其可经历失控轨道衰减，当受迫轨道倾角达到极高值（$\sim 85^{\circ}$）并变得不稳定时，在超短轨道周期处停滞。我们利用长期动力学勾勒典型Kepler多行星系统最内侧成员成为USP的参数空间。发现这些条件与USPs的许多观测特征一致，如周期比、互倾角以及随恒星类型的出现率趋势。未来对恒星轨道倾角与紧邻伴星的探测，连同对混沌轨道倾角动力学潜力的理论探索，有助于约束该机制的普遍性。