无共振锁定的 HR 8799 行星系统长期稳定性

HR 8799 是一颗由四颗大质量行星在宽轨道上环绕的恒星。观测到的行星构型已被证明在不稳定时间尺度上远短于该系统估计年龄（约 3000 万年），除非这些行星被锁定在平均运动共振中。该条件表现为一个或多个共振角的小振幅天平动，通过防止行星间的近距离交会来稳定系统。我们模拟了与 HR 8799 行星系统相似的行星系统，探索了轨道间距、行星质量以及恒星与太阳距离的参数空间。我们发现了外观类似 HR 8799 且稳定时间长于 HR 8799 估计年龄的系统。我们的系统中没有一个被强制进入共振。我们发现，在标称质量和较窄的轨道间距范围内，每 100 个系统中有 5 个与观测结果和寿命相匹配。在较宽的轨道间距范围内，我们发现了 900 个类似系统中有 12 个匹配。这些系统之所以能存活显著更长的时间，是因为与从观测位置假设圆轨道相比，它们的初始轨道间距略有增加。间距的微小增加会导致存活时间的显著延长。引力相互作用产生的低轨道偏心率足以使这些行星与观测结果相匹配。在较低质量但仍完全在估计的行星质量不确定性范围内，我们在较窄的轨道间距范围内发现了 100 个匹配且长寿命的系统中有 18 个。在较宽的间距范围内，我们发现了 900 个匹配系统中有 82 个。我们的结果表明，HR 8799 系统中的行星不必处于强平均运动共振中。