带有对流包覆层的恒星与行星的潮汐同步捕获
太阳与恒星天体物理
2024-07-16 v3 地球与行星天体物理
摘要
潮汐扭矩可改变与潮汐相互作用的恒星和行星的自转,通常在潮汐耗尽轨道间距或离心率的时间尺度之前发挥作用。简单的潮汐模型预测,在离心的二元或行星系统中,自转周期将演化至与轨道周期的“伪同步”比率。然而,这一预测未考虑存在于(i)具备对流包覆层且(ii)即使旋转非常缓慢的恒星或气体行星中的惯性波。我们展示,离心系统中潮汐驱动的惯性振荡普遍产生一网络稳定的“同步捕获”陷阱,其轨道与自转比率为简单可预测,但可能与伪同步或同步期望值有显著偏差。潮汐共振锁定类似的机制导致自旋同步捕获,涉及由惯性模式频率随旋转率缩放维持的扭矩平衡。与许多共振锁定情景不同的是,实现同步捕获所需的扭矩平衡不必驱动模式振幅进入非线性。同步捕获可能为低质量恒星和伴随 observed rotation rates 的热巨行星提供解释,这些行星的旋转率偏离了伪同步或同步的预期。
引用
@article{arxiv.2403.06979,
title = {Tidal synchronization trapping in stars and planets with convective envelopes},
author = {Janosz W. Dewberry},
journal= {arXiv preprint arXiv:2403.06979},
year = {2024}
}
备注
17 pages, 12 figures. Updated with minor corrections