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遥远的柯伊伯带中是否存在类地行星

地球与行星天体物理 2023-08-29 v1

摘要

海王星外天体(TNOs)的轨道可以指示太阳系外缘存在一颗尚未被发现的行星。在此,我们利用 N 体计算机模拟研究了假想的柯伊伯带行星(KBP)对距离太阳约 50 au 以外的遥远柯伊伯带中 TNOs 轨道结构的影响。我们利用观测结果(包括特征良好的外太阳系起源巡天(OSSOS))来约束模型结果。我们确定,一颗位于遥远(半长轴 a ~ 250-500 au,近日点 q ~ 200 au)且倾斜(i ~ 30 deg)轨道上的类地行星(质量 m ~ 1.5-3 地球质量)可以解释遥远柯伊伯带的三个基本性质:大量轨道超出海王星引力影响范围的 TNOs(即 q > 40 au 的分离天体)、大量高倾角天体(i > 45 deg),以及一些具有奇特轨道的极端天体(例如 Sedna)。此外,所提出的 KBP 与在 2:1、5:2、3:1、4:1、5:1 和 6:1 海王星平运动共振中已识别的、Gyr 级稳定的 TNOs 的存在相容。这些稳定种群在其他研究中常被忽视。我们预言太阳系外缘存在一颗类地行星和若干具有奇特轨道的 TNOs,这可作为该假想行星摄动的可观测检验特征。

关键词

引用

@article{arxiv.2308.13765,
  title  = {Is There an Earth-like Planet in the Distant Kuiper Belt?},
  author = {Patryk Sofia Lykawka and Takashi Ito},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2308.13765},
  year   = {2023}
}

备注

This is the Accepted Manuscript version of an article accepted for publication in The Astronomical Journal. IOP Publishing Ltd is not responsible for any errors or omissions in this version of the manuscript or any version derived from it. This Accepted Manuscript is published under a CC BY licence. The Version of Record is available online at https://doi.org/10.3847/1538-3881/aceaf0