致密多行星系统距离稳定性极限有多近？

凌星巡天已揭示出大量致密多行星系统，其中包含若干亚海王星质量行星，处于近距离、紧密排布的轨道上。这些系统被认为经历了巨碰撞的最终阶段形成，这往往使系统停留在稳定性边缘附近。本文中，我们评估这一假设，将表现出凌星时刻变时（TTV）的系统中观测到的偏心率，与长期稳定性所允许的最大偏心率进行比较。我们使用机器学习分类器 SPOCK（Tamayo 等，2020）快速判定大量初始构型的稳定性，从而确定这些稳定性极限。虽然先前研究认为多行星系统通常是最大密堆积的，即无法再容纳任何额外行星，但我们发现这些系统中已有行星的实测偏心率低于稳定性所允许极限的 2–10 倍。我们将这些结果与巨碰撞行星形成理论的预测进行比较，该预测来自 $N$ 体积分以及理论预期——即在无耗散情况下，此类行星的轨道应在稳定性所允许的相空间体积中均匀分布。我们发现观测系统的偏心率系统性地低于该情景的预测，其中中位数偏心率约为预测值的 1/4。这些发现表明，如果此类系统由巨碰撞形成，则必然发生某种耗散以阻尼其偏心率。这可能发生在形成过程中，例如通过与原生气体盘或残余微行星群的相互作用，或在更长时标上通过潮汐与长期演化过程的耦合实现。