大不等式与太阳系外层的动力学瓦解
地球与行星天体物理
2020-11-04 v1 太阳与恒星天体物理
摘要
利用 N 体模拟集合，本文考虑了外行星气态巨行星(木星、土星、天王星和海王星)在太阳离开主序并完成恒星演化后的命运。由于太阳质量损失——预计移除约一半恒星质量——巨行星轨道扩张。该绝热过程维持轨道周期比，但行星间相互作用与平均运动共振(MMR)宽度增加，导致木星与土星被俘获进入稳定的 5:2 共振构型。扩张的轨道，加上临界 MMR 角的大幅天平动，使系统更易受恒星飞掠相互作用的扰动。因此，在约 30 Gyr 内，恒星遭遇将行星扰动至 5:2 共振的混沌子域，触发大规模不稳定性，并在随后 Gyr 内以除一颗行星外全部抛射告终。再经过额外 Gyr，一次密近恒星遭遇(近日点距离小于 AU)解放最后一颗行星。通过这一系列事件，太阳系完全瓦解的特征时标约为 100 Gyr。我们的分析因而表明，太阳系预期的动力学寿命远长于宇宙当前年龄，但显著短于先前估计。
引用
@article{arxiv.2009.07296,
title = {The Great Inequality and the Dynamical Disintegration of the Outer Solar System},
author = {Jon K. Zink and Konstantin Batygin and Fred C. Adams},
journal= {arXiv preprint arXiv:2009.07296},
year = {2020}
}
备注
12 pages, 5 figures; accepted for publication in AJ