高倾角双星系统中的行星形成 I. 星子向内跳跃与堆积

大多数已探测到的含行星双星系统处于宽轨道，对于这类系统，双星轨道平面与主星周围行星盘平面之间的高倾角$i_B$很可能普遍存在。本文研究了此类高倾角情形下行星形成的中间阶段——从星子到行星胚胎/核心。我们重点关注气体阻力对星子轨道演化的影响，特别是对星子半长轴分布及其相互相对速度演化的影响。我们首先证明，在研究高倾角情形（$30^\circ <i_B<150^\circ$）下气体阻力对星子的影响时，非演化的轴对称盘模型是一个良好的近似。随后我们发现气体阻力起着关键作用，结果可根据$i_B$的具体值大致分为两类，即Kozai-on区和Kozai-off区。对于这两个区，在广泛的参数范围内一个稳健的结果是，星子向内迁移/跳跃并堆积，导致主星周围形成一个严重截断且致密的星子盘。在这个致密盘中，碰撞率高而相对速度低，为星子生长提供了有利条件，并可能允许后续行星的形成。