迁移陷阱作为 Kepler 二分性的根本原因

通常认为“Kepler 二分性”——Kepler 星表中观测到的具有单颗凌星行星的行星系统明显过剩——反映了行星轨道相互倾角的内禀双模态。在进行了 600 次行星形成模拟及随后的模拟 Kepler 观测后，我们提出，这种表观二分性反映了迁移量上的分歧以及行星半长轴分离成不同的“簇”。我们发现，模拟的高质量系统迁移迅速，将更多行星带入轨道周期小于 200 天的范围。外部行星常常被捕获在迁移陷阱中——即一个行星质量和位置的范围，其中占主导地位的共转力矩阻止向内迁移——这将系统分裂成两个簇。如果簇之间充分分离，内簇保持动力学冷状态，导致较低的相互倾角和更高的探测到多颗凌星行星的概率。相反，我们模拟的低质量系统通常将较少行星带入 200 天以内，形成一个单一的簇，该簇很快变得动力学不稳定，导致碰撞和高相互倾角。我们提出对表观 Kepler 二分性的另一种解释：形成过程中的迁移陷阱导致 Kepler 探测窗口内的行星更少，而相互倾角仅起次要作用。如果我们的设想正确，那么 Kepler 的 STIPs（具有紧密堆积内行星的系统）是逃脱了共转陷阱捕获的行星样本，它们的大小可能成为探测原行星盘结构的有价值探针。