气态巨行星-超级地球系统中 2:1 共振构型的出现

我们研究了原行星盘中存在的条件如何决定从该盘中诞生的行星系统的最终结构。我们重点关注盘与行星之间导致轨道迁移的动力学相互作用，在有利情况下，这种迁移可将行星驱动进入平均运动共振构型。我们发现，对于一个包含外轨道气态巨行星和内轨道超级地球、且两者均嵌入气态盘的系统，2:1 共振是一种非常可能的构型，因此可以预期它是行星系统形成早期阶段的一种结果。我们的结论基于广泛的数值调查，其中我们探讨了何种盘性质（面密度和粘滞性）可使 2:1 共振得以达成。为回答这一问题，我们采用了对盘-行星相互作用的完整二维流体动力学处理。一般而言，我们可以断言，有利于 2:1 平均运动共振的条件存在于具有典型缓慢吸积 T Tauri 星质量吸积率的原行星盘中。对于高于达成 2:1 共振所需吸积率的情况，我们观察到多种行为，包括进入 3:2 共振、超级地球被散射，或因气态巨行星向外迁移而导致的发散迁移。我们将数值模拟结果与现有关于迁移速度和平均运动共振强度的解析表达式所给出的预测进行了比较。我们在已知观测原行星盘性质的框架内，讨论了所发现的达成 2:1 共振的条件。