后牛顿自旋进动对系外卫星倾角演化的影响

假定的自然大质量卫星（系外卫星）正受到越来越多的关注，它们在宿主主序星的宜居带内绕类木星行星运行。系外卫星预期在其宿主行星的赤道平面内运动，其自旋 ${\boldsymbol S}_\mathrm{s}$ 与其轨道角动量 $\boldsymbol L$ 对齐，而后者又平行于行星自旋 ${\boldsymbol S}_\mathrm{p}$。特别是，如果这些角动量相对于卫星-行星黄道面（假设固定）的共同倾角具有特定值，系外卫星从恒星处受到的纬向辐照可能使其能够维持我们所知的生命，至少对于某些轨道构型是如此。本文考虑了一个类地天体（在质量、\textcolor{black}{半径、扁率}和倾角方面相似），它在距离其类木星宿主行星 $5-10$ 个行星半径 $R_\mathrm{p}$ 的范围内运行。由宿主行星的广义相对论后牛顿（pN）场引起的 de Sitter 和 Lense--Thirring 自旋进动，对多种不同初始自旋-轨道构型下系外卫星的宜居性产生影响。在此，我通过识别卫星倾角 $\varepsilon_\mathrm{s}$ 的长期变化来展示这一点，其中变化幅度可以为 $\lesssim 10^\circ-100^\circ$，具体取决于初始自旋-轨道构型，时间尺度约为 $\simeq 0.1-1$ 百万年。此外，卫星的四极质量矩 $J_2^\mathrm{s}$ 引起的倾角变化快于 pN 进动，但并未将其抵消。