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热木星从何而来?重新审视高偏心率迁移中的潮汐瓦解与弹射

地球与行星天体物理 2026-05-15 v1

摘要

热木星的起源仍是一个关键的开放性问题。在高偏心率迁移情景中,传统的无核模型预测在 2.7\sim 2.7 个潮汐半径 rtr_\textrm{t} 内存在严格的潮汐排斥区,在该区域内巨行星要么被完全瓦解,要么被弹射出去。我们使用具有致密核心(10 - 20 MM_\oplus)的巨行星的三维流体动力学模拟重新审视这一极限。我们发现,即使是质量占比百分之几的核心也会从根本上改变结果:在先前建议的瓦解区(2.7rt\lesssim 2.7 \, r_\textrm{t})内,\textbf{没有发生完全瓦解}。对于深度交会(1.7rt\lesssim 1.7 \, r_\textrm{t}),行星遭受严重的包层剥离,并经过几次近距交会后逐渐缩减为致密残余物或被弹射出去,这可能对自由漂浮行星群体有贡献。在中间情形(1.7\sim 1.7--2.0,rt2.0, r_\mathrm{t})下,行星在反复交会中经历显著的部分质量损失。对于更宽的交会(2.0rt\gtrsim 2.0\, r_\mathrm{t}),质量损失极小,使得行星能够逐渐圆化成热木星。此外,我们表明,对于高偏心率轨道(e0.9e\gtrsim 0.9),比轨道能的变化 ΔEorb\Delta E_{\mathrm{orb}} 主要取决于近星距 rpr_\mathrm{p} 而非半长轴 aa。这使我们能够将固定 aa 的结果外推到广阔的 (aa, ee) 参数空间,并确定一个边界渐近收敛的明确潮汐弹射区。我们的结果突出了行星内部结构在高偏心率迁移中的关键作用,并表明含核巨行星的存活和转化比先前认为的要普遍得多。

关键词

引用

@article{arxiv.2605.14433,
  title  = {Where Do Hot Jupiters Come From? Revisiting Tidal Disruption and Ejection in High-Eccentricity Migration},
  author = {Qianli Fan and Shang-Fei Liu},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2605.14433},
  year   = {2026}
}

备注

17 pages, 6 figures, accepted for publication in The Astrophysical Journal Letters