气态巨行星不稳定性对宜居行星的影响

许多具有高偏心率的系外气态巨行星的发现表明，行星系统中的动力学不稳定性十分普遍。这些不稳定性会改变气态巨行星以及类地行星的轨道，从而将宜居行星弹出宜居带或移出宜居带。本文对 153 个不同假想行星系统（含气态巨行星与类地行星）进行了 423 次模拟，以探究宜居行星的轨道稳定性。初始参数变化包括巨行星的数量、距离与质量，以及恒星类型。研究发现初始巨行星数量、初始巨行星距离与宜居行星存活率之间存在线性关联。由两颗巨行星组成的行星系统对类地行星相当温和，而六颗巨行星则常常导致宜居带被完全清空。巨行星间初始距离为五个希尔半径的系统有较高几率容纳宜居行星，尽管更紧凑的系统破坏性强。巨行星质量对宜居世界的稳定性影响较小。此外，本文建立了已观测巨系外行星的当前轨道与宜居行星存活率之间的联系。作为经验法则，偏心率高于 0.4、轨道倾角高于 20 度的已观测气态巨行星经历过强烈的行星—行星散射，其系统中不太可能拥有宜居行星。进一步发现，环绕 K 型或 M 型恒星的宜居行星比环绕 G 型恒星的存活率更高。