非共面系统中近距离系外卫星的轨道不稳定性

本工作展示了在非共面多行星系统中，当未考虑行星扁率时，近距离卫星可能发生的动力学不稳定性。模拟包含两颗长期相互作用的木星质量行星，相互倾角10度，宿主行星为扁球或球体。对于球形宿主行星，临界行星中心距离内的卫星经历高倾角，某些情况下为高偏心率，而更遥远的卫星以低倾角和低偏心率稳定轨道运行，正如预期。这些反直觉的动力学现象在扁球宿主行星下消失，此时随着卫星半长轴增大，其拉普拉斯平面从宿主行星赤道面过渡到宿主行星进动轨道面，且所有卫星动力学稳定，轨道变化非常温和。已研究并排除了扰动行星的直接扰动作为最内侧卫星行为的解释，因此留下中心恒星的扰动作为原因。当卫星与中心恒星的节点进动（从宿主行星参考系看）接近1:1长期共振时发生不稳定性。在非共面系统中，围绕非扁行星，卫星的节点进动变慢且与行星的进动相当，从而产生共振构型。上述效应在建立数值模拟时需要被考虑。