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拯救被判决的行星:质量损失与角动量返回提升热巨行星生存率

地球与行星天体物理 2026-03-16 v2

摘要

巨型 extrasolar 行星位于短轨道上(即 hot Jupiters)的存在挑战了行星形成理论,因为此类行星在恒星附近难以形成。高离心迁移是一种主要解释,其认为在大距离处形成的巨型行星被激发为接近单位的离心率,从而在近点处实现潮汐耗能,使其轨道收缩并圆化。尽管轨道错位和偏心轨道的观测支持了这一情形,但高离心迁移模型在再现观察到的 hot Jupiter 出现率方面仍面临挑战。许多 population synthesis 研究预测,许多来源 cold Jupiters 在高离心率时会被潮汐破裂。我们以改进的质量损失和角动量返回处理方式重新审视此问题。作为测试案例,我们探讨了由宽主星伴星通过 Eccentric Kozai-Lidov(EKL)机制驱动的离心激发。我们通过 analytical 框架表明,行星可避免完全破裂并最终以被剥离的 hot Jupiter 形式存活。为捕捉多个轨道上的详细行星质量损失,我们进行数值研究,将 secular 动力学演化与行星结构演化相结合。我们的新的 population synthesis 研究表明,hot Jupiter 生存率因质量损失和角动量返回的改进而提高约 23\sim2-3 倍,生存出现率(0.5\gtrsim 0.5% 围绕 FGK 星)与观测一致。角动量返回也可能在三日轨道周期附近产生 hot Jupiter 的堆积。这些结果表明,当考虑潮汐质量损失时,高离心迁移可能是 hot Jupiter 形成的主要通道。

关键词

引用

@article{arxiv.2510.26882,
  title  = {Saving Doomed Planets: Mass Loss and Angular Momentum Return Boost Hot Jupiter Survival Rates},
  author = {Grant C. Weldon and Bradley M. S. Hansen and Smadar Naoz},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2510.26882},
  year   = {2026}
}

备注

Accepted to ApJ, 31 pages, 11 figures