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热木星与冷木星的相对出现率作为探测行星迁移的指标

地球与行星天体物理 2024-05-10 v2 太阳与恒星天体物理

摘要

我们提出一个二阶统计参数 ε\varepsilon,即热木星与冷木星的相对出现率(ε=ηHJ/ηCJ\varepsilon=\eta_{\rm HJ}/\eta_{\rm CJ}),以探测气态巨行星的迁移。由于行星出现率是形成与迁移过程共同作用的结果,对热木星与冷木星频率的联合分析有助于揭示巨行星系统的动力学演化。我们首先从观测上研究了 ε\varepsilon 随恒星质量变化的行为。基于 TESS 巡天的热木星出现率(ηHJ\eta_{\rm HJ})和 CLS 巡天的冷木星出现率(ηCJ\eta_{\rm CJ})测量值,我们发现一个初步趋势(97% 置信度):当恒星质量从 0.80.8 增加到 1.4 M1.4\ M_\odot 时,ε\varepsilon 下降,这可以通过不同恒星周围巨行星生长与星盘迁移时间尺度的差异来解释。我们进行了星子吸积与卵石吸积模拟,两者均能重现 ηHJ\eta_{\rm HJ}ηCJ\eta_{\rm CJ}ε\varepsilon 的结果。我们的研究表明,经典的核心吸积 + 星盘迁移模型可以解释观测到的 ε\varepsilon 下降趋势。我们提出了两种提高该趋势显著性并验证这种反相关关系的方法。未来的工作需要更好地约束 ε\varepsilon,特别是对于 M 型矮星和更大质量的恒星。

关键词

引用

@article{arxiv.2404.07033,
  title  = {Relative Occurrence Rate Between Hot and Cold Jupiters as an Indicator to Probe Planet Migration},
  author = {Tianjun Gan and Kangrou Guo and Beibei Liu and Sharon X. Wang and Shude Mao and Johannes Buchner and Benjamin J. Fulton},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2404.07033},
  year   = {2024}
}

备注

Accepted for publication in ApJ, 14 pages, 6 figures, 3 tables