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ODEA:复杂演化架构中的轨道动力学——以行星系统 HD 106906 为例的应用

地球与行星天体物理 2019-11-13 v1

摘要

混合变量辛积分器在轨道动力学中被广泛使用。然而,它们是为太阳系类型的架构开发的,无法处理演化的层级结构,特别是在具有两个或更多恒星成分的系统之中。这种构型可能曾在 HD 106906 的历史中出现过,这是一个由一对 F 型恒星组成的密近双星,周围环绕着碎屑盘和一颗处于宽轨道上的行星质量伴星。我们提出了基于辛算法 SWIFT HJS 的新算法 ODEA,可对任意(双星等)具有不稳定架构的系统进行建模。我们以特殊的系统 HD 106906 作为该代码的测试用例。我们定义并计算了一个基于加速度比的标准,用以指示初始层级何时不再适用。随后计算出新的层级。该代码被应用于研究近期由 De Rosa & Kalas (2019) 所证实的、在 HD 106906 系统上发生的两次飞掠,以确定它们能否解释该行星的宽轨道。我们进行了数千次模拟以考虑扰动体坐标与速度的不确定性。该算法能够处理任意层级变化,无论其是否临时。我们利用它完整建模了 HD 106906 的遭遇事件。模拟证实飞掠本可以稳定该行星的轨道,并表明其能够解释该行星相对于盘面的可能错位以及盘的形态。然而,这要求最近距离处间距很小(< 0.05 pc),且此种构型并不能保证。ODEA 是研究非太阳系类型架构的极佳选择。它现在能够适应演化的层级,因此适用于研究行星与尘埃的俘获。要就飞掠对 HD 106906 系统的影响得出结论,还需对扰动体进一步的观测,尤其是其视向速度。

关键词

引用

@article{arxiv.1909.04536,
  title  = {ODEA: Orbital Dynamics in a complex Evolving Architecture -- Application to the planetary system HD 106906},
  author = {L. Rodet and H. Beust and M. Bonnefoy and R. J. De Rosa and P. Kalas and A. -M. Lagrange},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1909.04536},
  year   = {2019}
}

备注

15 pages, 17 figures, accepted in A&A