年轻星团中宽距木星质量双体天体的起源与演化

近期在猎户座四边形星团观测到的540个自由漂浮木星质量天体族群（包括40对动力学软双体）引发了关于其形成与演化的有趣问题。我们检验了这些自由漂浮木星质量天体及木星质量双体天体（JuMBOs）在猎户座四边形星团中的起源与存续性的多种情景。数值计算通过直接N体积分模拟星团中的恒星与行星，初始条件包含多种构型的行星。我们讨论了四种模型：SPP模型，其中选定恒星拥有两颗外层绕转的木星质量行星；SPM模型，其中选定恒星由木星质量的行星-卫星对绕转；ISF模型，其中JuMBOs与恒星原位形成；以及FFC模型，其中我们引入一群自由漂浮的单木星质量天体，但不初始化任何双体。FFC和SPP模型无法产生足够的JuMBOs。SPM模型可以产生足够的JuMBOs，但要求行星-卫星系统围绕恒星的轨道异常宽阔。观测到的猎户座四边形星团中的JuMBOs和自由漂浮木星质量天体，如果它们以成对和自由漂浮的形式与其他恒星一起在一个平滑（Plummer）密度分布（维里半径为0.5pc）中形成，则能被最佳复现。分形恒星分布也能复现观测，但要求形成时间相对较晚（比其他恒星晚>0.2Myr）或初始双体比例较高（50%）。这将使JuMBOs的原初双体比例甚至高于已观测到的8%这一较大比例。JuMBOs的比例将随时间继续下降，上天蝎座星团中缺乏JuMBOs可能源于其年龄更大，导致更多JuMBOs被电离。我们随后预测，星际空间中木星质量天体（主要为单天体，伴有2%侥幸存留的双体）的密度为0.05/pc$^{3}$。