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类太阳恒星双星中绕恒星行星的轨道倾角演化

地球与行星天体物理 2021-05-04 v2 太阳与恒星天体物理

摘要

行星轨道倾角(或自转轴倾角)的变化影响类地行星的气候。在太阳系中,地球的自转轴倾角因与月球的相互作用而稳定,由此产生的{小幅度变化(\sim2.4\degree)}有利于高级生命。大多数类太阳恒星至少有一个恒星伴星,而绕恒星系外行星的宜居性由其恒星伴星塑造。我们表明,恒星伴星可通过行星轨道进动相对于双星轨道或经由自旋-轨道相互作用的倾角共振泵浦,显著改变{类地自转轴倾角稳定性}是否可能。我们提出了一种考虑行星与双星间轨道错位的行星自旋进动新形式。在 α\alpha Centauri AB 中使用数值建模我们表明:取决于主星不同,行星自转轴倾角变化形成鲜明对比;行星邻星限制了{类地自转轴倾角稳定性}可能的自旋态;且月球的存在可破坏自转轴倾角稳定性,违背我们基于地球的预期。绕主星运行的类地自转体将在 87%、74% 或 54% 的太阳型双星中经历{小}自转轴倾角变化,取决于主星质量(分别为 0.8、1.0 或 1.2 M_\odot)。因此,类地行星很可能经历大得多的自转轴倾角变化及更极端的气候,除非它们处于特定状态,例如几乎与双星共面轨道运行并像金星那样逆行(向后)自转。

关键词

引用

@article{arxiv.1911.08431,
  title  = {Obliquity Evolution of Circumstellar Planets in Sun-like Stellar Binaries},
  author = {Billy Quarles and Gongjie Li and Jack J. Lissauer},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1911.08431},
  year   = {2021}
}

备注

19 pages, 14 figures, 2 tables; Published in ApJ; corrected typo in Eq. 4