星子盘中的行星-行星散射II：外太阳系外行星系统的预测

我们开发了一个理想化的动力学模型，用于预测半径超过5 AU的外太阳系外行星系统的典型性质。我们的假设是，外行星系统中的动力学演化由行星-行星散射和行星与外部小天体盘（“星子”）的相互作用共同控制。通过5000次长时间N体模拟，我们追踪了被一个50地球质量原行星盘包围的三颗行星的演化。对于大质量行星（超过土星质量），盘的影响不大，我们恢复了观测到的系外行星偏心率分布（主要在小半径处观测到）。我们通过引入同一系统中行星质量之间的强相关性来解释观测到的偏心率质量依赖性。对于低质量行星，我们观察到多样的动力学行为：强散射事件、由于共振穿越导致的偏心率突然跳跃，以及被散射的低质量行星在盘中的再圆化。我们给出了最终偏心率与倾角的分布，并讨论了它们如何随行星质量和初始系统结构变化。我们预测，在盘影响动力学的半径处，低质量行星的偏心率会降低。能够探测K~5 m/s且周期超过10年的行星的径向速度测量将约束这一区域。我们还研究了共振和非共振多行星系统的族群。我们表明，在避免近距离相遇的木星质量行星系统中，星子盘作为一种阻尼机制，经常填充平均运动共振。在外行星系统的巨行星中，共振链应该很常见。