致密星团中的热木星与超冷土星形成
地球与行星天体物理
2021-01-06 v1 星系天体物理
太阳与恒星天体物理
摘要
在致密星团中热木星高发现率的观测挑战了基于场的热木星形成理论。在致密星团中，行星系统与飞掠恒星之间的相互作用相对常见。这对行星系统有显著影响，主导了热木星的形成。在本文中，我们进行了高精度的少体模拟，研究星团中的恒星飞掠及随后的行星迁移。大参数空间探索表明，改变行星系统架构的近距离飞掠可激活高偏心率迁移机制：Lidov-Kozai 与行星-行星散射，导致致密星团中热木星形成率较高。我们的模拟预言许多热木星伴有被抛射至数千 AU 远拱点的“超冷土星”。对于最初宿主两颗巨行星且半长轴比 ∼ 4、飞掠恒星近乎垂直于行星轨道面接近的行星系统，这一增加尤为显著。一个位力化星团的热木星形成率每星的估计下限为 ∼ 1.6×10^{-4}(σ/1kms^{-1})^5(a_p/20 AU)(M_c/1000M_⊙)^{-2} Gyr^{-1}，其中 σ 为星团速度弥散，a_p 为行星系统尺度，M_c 为星团质量。我们的模拟给出的热木星丰度比在年老开放星团 M67 中观测到的小约 50 倍。我们预期涉及双星以及第三颗或更多巨行星的相互作用将弥合这一差异。
引用
@article{arxiv.2011.01236,
title = {Hot Jupiter and ultra-cold Saturn formation in dense star clusters},
author = {Yi-Han Wang and Nathan W. C. Leigh and Rosalba Perna and Michael M. Shara},
journal= {arXiv preprint arXiv:2011.01236},
year = {2021}
}
备注
Accepted for publication in ApJS