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受引力与热潮汐作用的类金星行星自转演化

地球与行星天体物理 2023-07-05 v2

摘要

强大仪器的到来将为岩石系外行星的表征提供宝贵数据。因此精确建模系外行星的动力学状态至关重要。具有足够大轨道的岩石行星应具有非零偏心率和/或自转轴倾角。岩石行星的逼真潮汐模型可在存在偏心率或自转轴倾角时允许高于同步态的自旋态。本工作探索了在潮汐相互作用(分别由引力势的四极分量与行星表面辐照所诱发的引力潮汐与热潮汐)下恒星-行星系统的长期演化。我们使用与 Andrade 流变学关联的 Kaula 形式体系来建模岩石行星对引力潮汐的相关响应,并使用为金星拟合的热潮汐方案来建模大气对热潮汐的响应。我们在长期演化代码 ESPEM(法语“行星系统与大磁演化”的缩写)中实现了潮汐相互作用的通用长期演化方程。我们展示了偏心轨道可能的自旋-轨道演化与共振,并探索了由行星自转轴倾角引起的可能自旋-轨道共振。我们的模拟表明,若系统始于高自旋倾角,自旋与倾角的长期演化可导致类金星行星的逆行自旋,与先前研究一致。考虑太阳光度演化改变了图景。我们发现行星从未达到平衡:自转演化时标长于光度变化时标,这表明金星可能从未达到自旋平衡态但可能仍在演化。

关键词

引用

@article{arxiv.2303.00084,
  title  = {Spin evolution of Venus-like planets subjected to gravitational and thermal tides},
  author = {Alexandre Revol and Émeline Bolmont and Gabriel Tobie and Caroline Dumoulin and Yann Musseau and Stéphane Mathis and Antoine Strugarek and Allan-Sacha Brun},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2303.00084},
  year   = {2023}
}

备注

19 pages, 16 figues