拉普拉斯表面动力学再探：含遥远偏心伴星的卫星、系外行星与碎屑盘
地球与行星天体物理
2021-09-08 v1
摘要
迄今为止，关于 （拉普拉斯表面）动力学的研究主要关注在扁率中心天体（粒子束缚于其上）与遥远、倾斜伴星（取四极近似）联合引力场中形状与指向固定的检验粒子轨道。尽管这对于近圆轨道行星周围的卫星已足够，但四极近似未能捕捉由偏心轨道较宽双星伴星（无论是恒星、行星还是黑洞）引发的 essential 动力学特征。考虑到类似天文环境，我们将经典拉普拉斯框架推广至更高多极矩，并描绘出静止轨道的骨架——如今因轴向对称性破缺而复杂化。在大互倾角系统中曾被预示的偏心且倾斜的拉普拉斯平衡，在此被刻画于广泛的互倾扰动参数范围。我们在热木星与宽偏心恒星双星场中的检验粒子上重现了这些平衡，凸显其对双星中多行星系统构型的意义。我们将该工具推广并应用于太阳系内更近处，考察存在假想第九行星时海王星外天体（TNOs）的长期动力学。我们展示了广义拉普拉斯平衡如何为海王星外天体提供庇护岛，这些岛位于混沌海中，我们通过 Poincar 截面捕捉到，同时凸显了拉普拉斯与 Kozai-Lidov 长期动力学结构间优美的相互作用。一个为系外行星 21 世纪复兴的极其经典的篇章！
引用
@article{arxiv.2107.09682,
title = {Laplace surface dynamics, revisited: satellites, exo-planets and debris with distant, eccentric companions},
author = {Mohammad Farhat and Jihad Touma},
journal= {arXiv preprint arXiv:2107.09682},
year = {2021}
}
备注
16 pages, 15 figures