潮汐相互作用双星系统中潜在宜居行星的轨道演化

我们模拟短周期双星（轨道周期 $P_{orb} \lsim$8 天）的恒星与潮汐耦合演化，以研究环双星行星（CBPs）的轨道振荡、辐照周期与轨道稳定性。我们考虑两种潮汐模型，并表明二者均预测双星半长轴 $a_{bin}$ 与偏心率 $e_{bin}$ 呈现先向外后向内的演化。该轨道演化驱动了轨道稳定性所需最小 CBP 半长轴的类似演化。通过拓展先前模型以纳入质量集中度演化，我们表明 CBP 轨道稳定性极限的峰值倾向于在行星形成后 100 Myr 出现，比先前研究长 100 倍。该结果进一步支持了以下假说：双星的早期恒星-潮汐演化已将 CBPs 从短周期双星中移除。我们随后将模型应用于 Kepler-47 b——一颗轨道接近其宿主恒星稳定性极限的 CBP，表明若双星初始 $e_{bin} \gsim$0.24，该行星过去将处于不稳定区内并可能未能幸存。对于稳定性极限未及行星轨道的稳定的假想情形，我们发现 $a_{bin}$ 与 $e_{bin}$ 振荡的幅度可分别衰减达 10% 与 50%。最后，我们考虑轨道周期 $P_{orb} =$ 7.5 天的等质量恒星，并将宜居带（HZ）与稳定性极限比较。我们发现对于恒星质量 $\lsim0.12M_{\odot}$，HZ 完全不稳定，即便双星轨道为圆形。对于 $e_{bin} \lsim$0.5，该极限升至 $0.17M_{\odot}$，且对于质量达 $0.45M_{\odot}$ 的恒星 HZ 被部分破坏。这些结果或可指导对潜在宜居 CBPs 的搜寻，并刻画其演化及被发现后支持生命的可能性。