演化气体盘中木星与土星的外迁移

在演化太阳星云模型的背景下，研究了由与气体主导盘的潮汐相互作用驱动的一对共振轨道行星的外迁移。行星质量 M1 和 M2 分别对应于木星和土星的质量。利用二维和三维流体动力学计算来量化迁移速率，并分析外迁移机制可能运行的条件。假设行星在 1e6 年至 3e6 年之间完全形成。随后计算行星在演化盘中的轨道演化，直至盘内气体完全耗散。在适当的盘粘滞度和温度条件下，3:2 平均运动共振中的轨道锁定可能导致外迁移。然而，共振锁定并不必然导致外迁移。例如，如果会聚迁移导致锁定在 2:1 平均运动共振中（正如形成后的盘条件所暗示的那样），就不会发生外迁移。行星上的气体吸积可能会通过提高质量比 M2/M1 和/或减少朝向恒星的吸积率（从而耗尽内盘）而使外迁移机制失效。对于锁定在 3:2 平均运动共振中的迁移行星，存在取决于盘粘滞度和恒星辐照度的停滞半径，后者决定了盘的热平衡。从 1-2 AU 以内开始向外移动的锁定在 3:2 轨道共振中的行星，只有在有利条件下才能到达 5 AU 以外。然而，在所探索的盘参数空间内，只有很小一部分（不到百分之几）的模型预测内侧行星能到达 4 AU 以外。