量化利用凌星时间变化探测不可见行星伴星的挑战
地球与行星天体物理
2015-05-20 v1 太阳与恒星天体物理
摘要
地面和空间凌星观测站都准备显著增加已知凌星行星的数量以及精确测量的凌星时间次数。行星凌星时间的变化可用于推断其他行星的存在。仅从凌星时间变化(TTV)推断此类行星的质量和轨道参数是一个丰富且日益相关的动力学问题。在这项工作中，我们评估了该过程中简并性的程度，系统探索了TTV信号对若干参数的依赖性，并提供了可能有助于观测者规划未来观测的相空间图。我们的探索聚焦于一种可能普遍存在的情况：一颗已知的凌星短周期海王星或木星大小的行星，以及一个疑似的外部低质量扰动体，其轨道近乎共面。通过约10⁷次N体模拟，我们展示了TTV信号幅度如何因任一轨道参数的微小变化（半长轴0.001 AU、偏心率0.005或轨道角度几度）而改变数个数量级，并量化了为获得合理机会表征不可见行星所需连续凌星观测的次数（约≥50次）。处于或接近p:q形式周期共振（其中p < 21且q < 4）的行星会产生独特的TTV特征，无论这些行星是否实际锁定在平运动共振中。我们在探索中将此类系统与长期系统区分开来。此外，我们发现计算TTV信号的自相关函数可以为识别附加行星的可能轨道提供有用的诊断方法，并建议该方法有助于在未来的特定系外系统研究中整合TTV信号。
引用
@article{arxiv.1011.1466,
title = {Quantifying the challenges of detecting unseen planetary companions with transit timing variations},
author = {Dimitri Veras and Eric B. Ford and Matthew J. Payne},
journal= {arXiv preprint arXiv:1011.1466},
year = {2015}
}
备注
53 pages total, including 18 figures, 1 table, and 1 appendix. Accepted for publication in ApJ. Better resolution plots will appear in online journal