基于大撞击的行星系统动力学演化半解析模型

在类地行星形成的标准模型中，行星是在原行星气体盘消散后通过行星胚胎的大撞击形成的。传统上，$N$-体模拟被用于研究这一过程。然而，它们的计算成本太高，无法生成足够的行星族群以与观测数据进行统计比较。先前的一项研究引入了一个半解析模型，该模型结合了由大撞击和引力散射引起的行星轨道和吸积演化。该模型成功再现了在太阳质量恒星附近 1 au 处 $N$-体模拟中行星的统计特征。然而，由于行星系统的动力学演化取决于轨道半径和恒星质量，该模型不适用于近心区域（约 0.1 au）或低质量恒星。本研究提出了一个新的半解析模型，适用于不同质量恒星附近的近心轨道，并通过与 $N$-体模拟的比较进行了验证。该模型能够准确预测大范围轨道半径、初始行星质量和恒星质量下的行星最终质量、半长轴和偏心率分布，且与 $N$-体模拟相比计算时间显著减少。通过将该模型与其他行星形成过程相结合，可以开发出低计算成本的行星族群合成模型。