岩石行星的惊人自转-轨道共振

最近的研究表明，在多行星系统中，如果靠近的系行星被捕获到与伴星行星的 secular 自旋-轨道共振中，它们可以避免与恒星形成潮汐锁定。 在这种共振下，行星保持亚同步的自转速率和显著的倾角（行星自转-轨道错位角）。然而，这些研究大多只考虑了类流体样态的行星。最新的观测表明，质量为几个地球质量的行星可能是岩石构成的，因此具有相当大的刚性。本文我们使用线性耗散潮汐模型，考察了此类刚性行星的自旋-轨道动力学。我们发现当行星以其轨道频率的两倍自转时，会出现一种新的自旋-轨道共振类。这类共振在非零倾角处存在，并在共振捕获时会自发激发非主轴旋转。尽管随着潮汐耗散使倾角逐渐耗尽（导致天体返回主轴旋转），但这些共振仍会修改行星的自旋演化历史。这种共振可能增强了系行星系统中 secular 自旋-轨道共振的出现概率。