在星团中形成热木星：双星交换的重要性

有研究表明，疏散星团中热木星（HJs）的出现率可能达到百分之几，显著高于场星（约百分之一）。在星团中，当行星系统与恒星双星发生散射时，它可能获得一颗伴星，该伴星可能激发行星轨道偏心率的大幅von Zeipel-Lidov-Kozai振荡，触发高偏心率迁移并形成热木星。我们通过模拟一颗绕太阳质量恒星的气态巨行星在连续与双星及单星散射影响下的演化，量化了这一机制的效率。我们表明，在恒星密度$n_*=50$ pc$^{-3}$、双星比例$f_\mathrm{bin}=0.5$的星团中，一颗位于$(1,10)$ au的行星在1 Gyr内变为热木星的概率约为2%，另有约4%被伴星迫使与中心宿主发生碰撞或潮汐瓦解。经验拟合显示，这些结果的总占比在反比于$n_*$的时间尺度上（对于$n_*\sim100$ pc$^{-3}$约为Gyr）渐近达到仅由$f_\mathrm{bin}$决定的上限（例如$f_\mathrm{bin}=0.3$时为10%，$f_\mathrm{bin}=1$时为18%）。碰撞与潮汐瓦解之比约为几，并依赖于潮汐模型。因此，若气态巨行星出现率为10%，我们的机制意味着在1 Gyr内热木星出现率为零点几个百分点的数倍，从而可解释观测到出现率的相当部分。