系外行星周围系外卫星的存活

尽管进行了大量尝试，迄今为止尚未确证任何系外卫星。CHEOPS 等新任务旨在表征先前探测到的系外行星，并有可能发现系外卫星。为了优化搜索策略，我们需要确定那些最有可能拥有卫星的行星。我们研究了由一颗恒星、一颗行星和一颗测试卫星组成的系统中假想卫星轨道的潮汐演化。我们研究了若干具有一百亿年积分时间的特定情形，其中卫星轨道的演化遵循以下三种情形之一：（1）“锁定”，即卫星在长时间尺度（$\gtrsim$ 10$^9$ 年）上具有稳定轨道；（2）“逃逸情形”，即卫星离开行星的引力范围；以及（3）“瓦解情形”，即卫星向内迁移直至到达洛希瓣并被强潮汐力瓦解。将该模型应用于系外行星目录中的真实案例，我们研究了已知系外行星周围卫星轨道的长期稳定性。我们计算了存活率，即卫星在完整积分时间（为恒星年龄，若未知则为太阳年龄）内环绕行星存活的调查案例所占比例。决定系外卫星长期存活的最重要因素是行星的轨道周期。对于大多数近距离行星（轨道周期 <10 天），卫星没有稳定轨道。在 10 至 300 天之间，我们发现存活率从约零过渡到 70%。我们的结果为近距离行星缺乏成功的系外卫星发现提供了一种可能的解释。潮汐不稳定性导致卫星在近距离行星周围逃逸或遭受潮汐瓦解，而这类行星正是当前探测技术最偏好的目标。