多行星散射与热木星的起源

系外行星显示出木星大小行星在 3 天轨道周期处的堆积现象。这些热木星中有一部分相对于母恒星的自转具有逆行轨道。为了解释这些观测结果，我们进行了一系列行星散射随后潮汐圆化的数值积分模拟。我们考虑了初始拥有 3 颗和 4 颗行星的行星系统。我们发现标准的 Kozai 迁移机制对于热木星的形成效率低下。我们的结果显示形成了两类不同的热木星种群。在半长轴 a < 0.03 AU 的内侧热木星种群形成于未发生行星抛射的系统中。该群体包含显著比例的高倾角和逆行轨道，其分布很大程度上独立于初始设置。然而，我们的后续积分表明该种群是瞬态的，大多数行星在 <1 Gyr 内落入恒星的 Roche 半径内。外侧热木星种群形成于至少有一颗行星被抛射的系统中。该种群在 >1 Gyr 的时间内经受住了潮汐效应。种群 II 的半长轴分布很好地符合观测到的 3 天堆积现象。外侧热行星的倾角分布取决于初始系统中的行星数量，其中 4 行星情况显示出更大的比例（高达 10%）和更宽的倾角值分布。由于后者结果与观测大致吻合，这可能表明观测到热木星的行星系统原本拥有丰富的行星数量，其中一些被抛射出去。从更广阔的视角来看，我们的工作因此暗示了热木星与最近发现的自由漂浮行星之间存在意想不到的联系。