长期混沌与热木星的形成

在一个具有两个或多个间距适当、偏心率大、倾角大的行星系统中，长期相互作用可能导致混沌。由于长期自由度倾向于角动量亏损的均分，最内层行星可能逐渐变得非常偏心或倾斜。已知长期混沌是导致我们太阳系中水星最终失稳的原因。这里我们关注具有三颗巨行星的系统。我们描述了长期混沌的特征并展示了其发生的判据，但将长期混沌的详细理解留给了姊妹篇论文（Lithwick & Wu, 2010）。经过一段长时间的偏心率扩散后，内行星的近心点可以接近到恒星几个恒星半径以内。强烈的潮汐相互作用以及随之而来的潮汐耗散从行星中提取轨道能量并将其向内拉，从而产生热木星。与其他提出的热木星产生通道相比，这种情景（我们称之为“长期迁移”）可以解释一系列观测现象：热木星在3天轨道周期处的堆积、热木星通常比其他视向速度行星质量小、它们可能与恒星自转轴存在不对齐的倾角、以及它们很少有容易探测到的伴星（但可能在遥远轨道上有巨行星伴星）。长期迁移也可以解释质量低至海王星的近距离行星；而中止的长期迁移可以解释中等距离的“暖木星”。此外，通过长期迁移形成的热木星频率随恒星年龄增加。我们进一步提出，长期混沌可能负责解释更远距离上巨行星的观测偏心率，并且这些行星可能表现出显著的轨道-自旋不对齐。