低质量系外行星的热演化与轨道演化
地球与行星天体物理
2020-09-02 v1
摘要
受潮汐加载的系外行星的热动力学、轨道动力学和自转动力学通过复杂的反馈相互关联。行星的流变结构决定了其对潮汐变形的敏感性，并因此参与塑造其轨道。反过来，轨道参数和自旋状态控制着潮汐耗散的速率，并可能导致内部的显著变化。我们研究了由 Andrade 粘弹性流变学支配的、分异的岩石质系外行星的热-轨道耦合演化。耦合演化通过一个半解析模型、一维参数化热传递和自洽计算的潮汐耗散来处理。首先，我们进行了若干参数研究，探讨流变性质、行星大小和轨道偏心率对潮汐锁定和耗散的影响。这些测试表明，潮汐锁定到高自旋-轨道共振的作用在低偏心率轨道上最为显著，导致比同步自转高得多的潮汐加热。其次，我们计算了三颗目前已知的、具有非零轨道偏心率且偏心率强迫不存在或尚不清楚的低质量系外行星（即 GJ 625 b、GJ 411 b 和 Proxima Centauri b）的长期演化。潮汐模型包含了稳定岩浆洋的形成和一致演化的自旋速率。我们发现，热状态受到偏心率和自旋状态演化的强烈影响，并表现为一系列热平衡的序列。最终减速到同步自转会减缓轨道演化，并有助于维持长期稳定的轨道偏心率。
引用
@article{arxiv.2007.12459,
title = {Thermal and orbital evolution of low-mass exoplanets},
author = {Michaela Walterová and Marie Běhounková},
journal= {arXiv preprint arXiv:2007.12459},
year = {2020}
}
备注
44 pages, 13 figures; to be published in ApJ