利用潮汐撕裂事件探测球状星团中行星系统的存续

在日益增长的已确认系外行星列表中，在致密星团中发现的行星数量依旧稀少。先前的分析表明，这部分可能是由于动力学相互作用使大量行星与其宿主恒星解绑，限制了团内行星系统的存续。因此，可能需要替代的探测策略来研究团中或已不再束缚于宿主恒星的行星。此处，我们利用星团蒙特卡洛代码 CMC 来探索致密星团中行星系统的演化。取决于若干初始条件，我们表明在星团整个寿命中，有 $10-50\%$ 的 primordial 行星系统通过动力学相遇而破裂，以“自由漂浮”行星充斥星团。此外，大量（30-80%）行星通过强动力学相遇和/或潮汐损失从其宿主星团中被弹出。另外，我们表明行星在其宿主星团中心区域与恒星级黑洞（BH）自然混合。结果，多达数百颗行星将通过靠近 BH 的密近经过而被潮汐撕裂。我们表明这些 BH-行星潮汐撕裂事件（TDE）在银河系型星系中以高达 $10^{-5}\,\rm{yr}^{-1}$ 的速率发生于星团中。我们预言 BH-行星 TDE 应被 LSST 等即将开展的瞬变巡天以每年约数次事件的速率探测到。所观测到的 BH-行星 TDE 速率将对致密星团中行星系统与 BH 的形成及存续给出新的约束。此外，依据包括行星初始数目及其轨道性质在内的多种假设，我们预言典型的球状星团当前可能包含数个动力学形成的 NS-行星系统，以及多达约 100 个动力学形成的 WD-行星系统。