倾斜轨道上行星与盘相互作用的轨道演化

我们研究了轨道相对于盘倾斜的行星的动力学。如果轨道的初始倾角大于某个临界值，盘对行星施加的引力会导致 Kozai 循环，其中轨道的偏心率被激发至较大值，并随时间与倾角反相振荡。另一方面，当行星穿过盘时，其受到的摩擦力会使倾角和偏心率均受到阻尼。我们表明，通过保持倾角或偏心率处于较大值，Kozai 效应提供了一种延迟与盘对齐及轨道圆化的方法。我们发现该临界值特征性地小至约 20 度。通常情况下，海王星质量或更低质量的行星会在盘的寿命期内保持在倾斜且偏心的轨道上，而木星质量或更高质量的行星轨道则会趋于对齐并圆化。这可能在行星形成情景中发挥重要作用。