倾斜土星而不倾斜木星：巨行星迁移的约束

我们太阳系中巨行星的迁移与遭遇历史可由木星和土星的转轴倾角（obliquity）加以约束。我们开展了带强制迁移的久期模拟以及带星子的 N 体模拟，以研究具有类似于平滑迁移模型、共振尼斯模型以及两个初始处于共振的五巨行星模型（一个致密与一个松散构型）之初值的迁移行星的预期倾角分布。对于平滑迁移，若迁移时间尺度与轨道倾角的乘积足够大（超过 30 Myr deg），则久期自旋-轨道共振机制可将土星的自转轴倾斜至当前倾角。对于带强制迁移的共振尼斯模型，很难复现如今的倾角值，因为初始系统的致密性将倾斜土星的频率提升至木星的自旋进动频率之上，导致木星自旋-轨道共振穿越。足以倾斜土星的迁移时间尺度通常也足以将木星倾斜得比观测到的大。完整的 N 体模拟讲述了稍有不同的情形：木星通常倾斜得与土星一样频繁，但平均具有更高的倾角。主要障碍在于巨行星的最终轨道间距，以及海王星迁移的尾部。共振尼斯情形勉强能够同时复现巨行星的{轨道与自旋}性质，概率约 0.15%。松散五行星模型无法匹配我们所有的约束（概率 <0.08%）。致密五行星模型具有同时匹配轨道与倾角约束的最高机会（概率约 0.3%）。