HR 8799 行星系统中的多重平均运动共振

HR 8799 是一颗邻近恒星，通过直接高对比度红外成像探测到其拥有至少四颗质量约为 10 倍木星质量、轨道宽达约 70au 的行星。报道显示在约 10au 以内和约 100au 以外存在大型伴星和碎片盘，表明过去存在巨大的原行星盘。由于覆盖微小轨道弧段的天体测量数据有限，HR 8799 系统的动力学状态尚未完全解析。我们构建了 HR 8799 系统的新轨道模型，假设行星在较宽轨道形成后发生了快速迁移。我们发现 HR 8799 行星可能参与了双重 Laplace 共振，即 1e:2d:4c:8b MMR。准圆形行星轨道与恒星赤道共面，并相对于天球平面倾斜约 25 度。这一最佳拟合轨道构型符合天体测量、碎片盘模型以及来自冷却模型的质量估计。多重 MMR 在恒星年龄约 160Myr 内是稳定的，除非存在显著的 N 体动力学扰动，否则可稳定至少 1 Gyr。我们预测了四种构型，包含第五颗假设的最内层行星 HR 8799f，其轨道约为 9.7au 或 7.5au，将 MMR 链扩展至三重 Laplace 共振 1f:2e:4d:8c:16b MMR 或 1f:3e:6d:12c:24b MMR。我们的发现可能为该系统的形成及其早期历史确立强有力的边界条件。