行星迁移期间巨行星对特洛伊小行星的俘获

在太阳系的四颗巨行星中，目前已知只有木星和海王星拥有特洛伊小行星群——这些小天体与其宿主行星处于1:1平运动共振中。在Lykawka等人（2009）的工作中，我们进行了包括行星迁移在内的广泛动力学模拟，以研究海王星特洛伊群的起源。利用为该工作获得的大量模拟数据，以及新模拟的最新结果，我们在此研究了所有四颗巨行星从原始海王星外盘动力学俘获特洛伊的过程。我们发现，该区域中给定星子被俘获到木星特洛伊云内轨道的概率在10^-6到10^-5之间。对于土星，概率范围小于10^-6到10^-5；而对于天王星，概率范围在10^-5到10^-4之间。最后，海王星显示出最大的特洛伊俘获概率，值在10^-4到10^-3之间。我们的结果表明，所有四颗巨行星都能够在行星迁移结束时从盘中俘获并保留大量特洛伊天体。由于在特洛伊俘获前与巨行星的相遇，这些天体倾向于被俘获到分布在广泛轨道偏心率和倾角范围内的轨道上。大部分被俘获的天体在某种程度上是动力学不稳定的，因此这些天体的群体会在太阳系年龄内衰减，为在巨行星间沿动力学不稳定轨道运动的新天体提供了一个重要的持续来源。鉴于海王星向外迁移会移动大量天体（潜在累积质量是地球质量的数倍），我们得出结论，外行星迁移期间俘获的特洛伊天体的幸存残余可能足以解释外太阳系中目前已知的特洛伊群。