TRAPPIST-1 行星自转状态的混沌性质

TRAPPIST-1 系统有 7 颗已知类地行星，紧凑地排布于一颗超冷中心恒星周围的平均运动共振链中，部分位于估计的宜居带内。鉴于其仅数天的短轨道周期，常假定这些行星被潮汐锁定，即自转速率等于轨道平均运动速率。然而，该系统紧凑且共振的性质意味着，由于行星间相互作用，其平均运动可有显著变化。我们表明此类涨落会对这些行星的自转状态产生显著影响。本文通过详细数值模拟，分析被认为位于系统宜居带内或邻近的三颗行星——行星 d、e 与 f——的平均运动历史。我们证明，取决于系统内部相互作之强度，这些行星可被推入实质非同步的自转状态。我们发现，即便未在共转参考系中完全循环，也可产生自转状态的显著天平动。我们还表明这些自转状态很可能无法维持长期稳定，我们的许多模拟提示自转在潮汐同步力作用下演化为准稳定吸引子状态，持续时间为数千年尺度。