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孤儿系外卫星:系外行星-恒星碰撞后的潮汐剥离与蒸发

太阳与恒星天体物理 2019-09-25 v1 地球与行星天体物理

摘要

来自大质量外围天体(如 Kozai-Lidov 机制)对系外行星的引力扰动,可将其偏心率泵升至足以通过与母恒星碰撞或强相互作用而毁灭的值。在此过程的最后阶段,任何环绕该系外行星的系外卫星将被恒星的潮汐力剥离,并被置于绕恒星的轨道上。利用三组体与四体模拟集合,我们证明虽然这些被剥离天体大多与恒星碰撞或从系统中弹出,但有相当比例(约 10%)的此类“孤儿”系外卫星(初始性质类似于太阳系中的伽利略卫星)会比其母系外行星存活更久。被剥离的系外卫星通常轨道位于冰线以内,因此强辐射加热将蒸发任何富挥发分层,产生气体与尘埃的强烈释气,类似于彗星的近日点经过。从系外卫星抛出的细小尘埃颗粒可能有助于生成环绕该轨道天体的不透明云,但会迅速被辐射吹散移除。相比之下,较大的固体颗粒继承了母系外卫星的轨道性质,喂入一个偏心的固体盘,该盘通过 Poynting-Robertson 阻力更缓慢地 drains 到恒星上,并可能导致恒星更长时间尺度的变暗。对于典型的系外卫星蒸发时标约 1e5–1e6 年,由一个或多个释气系外卫星引起的恒星光衰减,为 KIC 8462852(Boyajian 星)观测到的掩食与长期变暗行为提供了一种有前景的解释。

关键词

引用

@article{arxiv.1906.08788,
  title  = {Orphaned Exomoons: Tidal Detachment and Evaporation Following an Exoplanet-Star Collision},
  author = {Miguel Martinez and Nicholas C. Stone and Brian D. Metzger},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1906.08788},
  year   = {2019}
}

备注

16 pages, 7 figures, submitted to MNRAS