热木星因弱非线性潮汐耗散导致的轨道衰减

我们研究了热木星宿主恒星中由潮汐驱动的 $g$-模的非线性阻尼所引起的潮汐耗散,将Essick & Weinberg (2016)的计算扩展至多种非太阳型宿主星。该过程导致行星轨道衰减,并对热木星的演化与归宿具有潜在重要影响。先前研究要么仅考虑线性耗散过程,要么假设共振激发的主模变得强非线性并在接近恒星中心时破碎。然而,绝大多数热木星系统处于弱非线性 regime,其中主模不破碎,而是通过三模相互作用激发出大量次级模。我们模拟了这些非线性相互作用,并计算了质量范围 $0.5 M_\odot \le M_\star \le 2.0 M_\odot$、年龄从主序早期到次巨星阶段恒星的净模耗散。对于年龄几乎任意、质量 $M_\star \lesssim 1.0 M_\odot$ 的恒星,我们发现轨道周期 $P_{\rm orb} \lesssim 1 \textrm{ day}$ 时轨道衰减时间 $\lesssim 100 \textrm{ Myr}$。对于 $M_\star \gtrsim 1.2 M_\odot$,轨道衰减时间仅在次巨星支上变短,此时对 $P_{\rm orb} \lesssim 2 \textrm{ days}$ 可达 $\lesssim 10 \textrm{ Myr}$,并导致显著的凌星时间偏移。我们在已知热木星系统的背景下讨论了这些结果,并考察了通过凌星计时测量探测其轨道衰减的前景。