通过 Kozai 循环与潮汐摩擦收缩双星与行星轨道
天体物理学
2011-03-04 v1
摘要
至少有两项论据表明，相当比例的双星和系外行星的轨道在形成后收缩了 1–2 个数量级：(i) 恒星从诞生到主序阶段，其物理半径大幅收缩，但许多主序星的伴星仅在几个恒星半径的距离上运行；(ii) 在当前的行星形成理论中，原恒星周围约 0.1 AU 以内的区域过于炽热且过于稀薄，无法形成木星质量的行星，但许多“热木星”却出现在这样的距离上。我们研究了由远距伴星的长期摄动（Kozai 振荡）与潮汐摩擦共同作用引起的轨道收缩。我们对相关运动方程进行积分，以预测该过程所产生的轨道根数分布。轨道周期为 0.1 至 10 天（中位数约为 2 天）的双星可由周期长得多的双星（10 天至 10^5 天）产生，这与观测所表明的多数或全部短周期双星都拥有远距伴星（即第三天体）相一致。我们还提出两项新的可检验预测：(1) 对于 3 至 10 天的周期，内双星与第三天体轨道之间的相互倾角分布应在 40° 和 140° 附近出现强峰。(2) 若其宿主星拥有远距双星伴星，系外行星也可能经历该过程；在此情形下，所产生的热木星轨道通常会与其宿主星赤道面不共面。
关键词
引用
@article{arxiv.0705.4285,
title = {Shrinking binary and planetary orbits by Kozai cycles with tidal friction},
author = {Daniel Fabrycky and Scott Tremaine},
journal= {arXiv preprint arXiv:0705.4285},
year = {2011}
}
评论
Submitted to ApJ; 18 pages, 10 figures