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随机性与留存:利用弱平均运动共振约束海王星晚期迁移

地球与行星天体物理 2024-05-13 v1

摘要

行星与星子之间的相互作用导致行星迁移,表现为半长轴的随机游走。在涉及引力剧变的海王星迁移模型中,这种星子驱动的迁移是阻尼海王星轨道偏心率所需的动力学摩擦的副作用。这种迁移是嘈杂的,可能导致处于平均运动共振中的海王星外天体(TNO)丢失。通过 N 体模拟,我们验证了一个先前推导的共振留存解析模型,并确定了未知系数。我们确定了随机游走(嘈杂)迁移对位于 39 au 至 75 au 之间、最高四阶共振的共振留存的影响。利用来自特征明确的外太阳系起源巡天(OSSOS)对弱 7:3 共振的种群估计,我们排除了两种情况:(1)一个分布在 13.3 至 39.9 au 之间、具有现今大小分布且质量 \gtrsim 30 个地球质量的星子盘,且 TmigT_{\rm mig} \gtrsim 40Myr;(2)一个具有 \gtrsim 2000 个冥王星大小 TNO 的顶部重质量分布,且 TmigT_{\rm mig} \gtrsim 10Myr,其中 TmigT_{\rm mig} 是海王星的迁移时标。我们发现,在人口稠密的 5:2 共振中,低偏心率 TNO 很容易因嘈杂迁移而丢失。利用鲁宾天文台的空间与时间遗产巡天(LSST)对 5:2 共振的低偏心率区域以及弱平均运动共振的改进观测,将提供更好的种群估计,从而能够与我们模型的留存率进行比较,并为海王星与星子的随机相互作用提供有力支持或反对的证据。

关键词

引用

@article{arxiv.2405.06251,
  title  = {Randomness and Retention: Using Weak Mean Motion Resonances to Constrain Neptune's Late-Stage Migration},
  author = {Arcelia Hermosillo Ruiz and Harriet C. P. Lau and Ruth Murray-Clay},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2405.06251},
  year   = {2024}
}

备注

17 pages, 11 figures; accepted to MNRAS