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倾角潮汐或驱动WASP-12b的快速轨道衰减

地球与行星天体物理 2018-12-19 v2

摘要

近期分析揭示了一个谜团。高度膨胀的热木星WASP-12b的轨道周期正在快速减小。然而,其向内旋进的速率过快,无法由偏心潮汐或平衡恒星潮汐解释。虽然动力学恒星潮汐是可能的,但其要求恒星具有次巨星结构,而恒星模型指向主序宿主星。此处我们表明,若行星b的自旋矢量被其与一颗未见的外围扰动行星的世俗自旋-轨道共振维持在高倾角态,则这些迄今不可调和的观测或可由行星倾角潮汐解释。我们推导了产生所观测轨道衰减所需的倾角(ϵ50\epsilon\gtrsim50^{\circ})、约化潮汐品质因子(Q106107Q^{\prime}\sim10^{6}-10^{7})及扰动行星参数(M21020MM_{2}\sim10-20M_{\oplus}a20.04AUa_2\lesssim0.04\,{\rm AU})的约束。包含潮汐与自旋动力学的直接N体模拟强化了该情景的合理性。此外,我们表明该共振可能在行星b倾角较小时被俘获,使所提议的事件序列易于解释。这颗假想扰动行星处于当前对该系统的径向速度约束限度内,但也具可探测性。若其存在,可为热木星的原地形成假说提供佐证。

关键词

引用

@article{arxiv.1812.01624,
  title  = {Obliquity Tides May Drive WASP-12b's Rapid Orbital Decay},
  author = {Sarah Millholland and Gregory Laughlin},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1812.01624},
  year   = {2018}
}

备注

published in ApJL, small error in Figure 4 corrected in this version