Detecting the Dusty Debris of Terrestrial Planet Formation
我们使用一个多环吸积代码来调查碎片盘在地球区，在0.7-1.3 AU周围的1太阳质量的恒星。类地行星形成产生了一个明亮的尘埃环的碎片，其寿命至少为100万年。地球行星形成的早期阶段可以用现有的设施观测到;后期阶段需要更先进的自适应光学仪器。
2004-01-16 astro-ph
Influence of massive planet scattering on nascent terrestrial planets
在大多数太阳系外行星系统中，目前已知的巨行星轨道承认存在稳定的类地行星。然而，同样是这些巨大的行星，有着典型的偏心轨道，暗示着暴力的早期动力学对于低质量的行星形成来说是不那么良性的。在大质量行星偏心率是多行星系统引力散射终点的假设下，我们研究了类地行星在散射过程中积木块的演化。我们发现，通常情况下，进化序列，导致一个中等偏心的巨行星轨道在~ 2.5 AU喷射超过95%的材料最初存在于宜居带。交叉轨道在很大程度上触发了喷射，并留下了半长轴，偏心率和倾角广泛分散的幸存物质。基于这些结果，我们预测开普勒发现的类地行星系统的径向速度跟踪将发现，这些是反相关的偏心巨行星的存在下，在几个AU的轨道。
2005-01-17 astro-ph
Linear and Bayesian Planet Detection Algorithms for the Terrestrial Planet Finder
目前的计划要求第一个类地行星探测器任务TPF-C是一个带有日冕仪的单片空间望远镜，用于实现高对比度。日冕仪消除了衍射的星光，使附近的行星被探测到。在本文中，我们提出了一个模型的行星测量和噪声统计。我们利用这个模型开发两个行星检测算法，一个基于匹配滤波的PSF和一个使用贝叶斯技术。这些模型被用来制定一个行星检测与所需的小概率的误报和漏报的整合时间估计。
2006-01-02 astro-ph
Terrestrial Planet Formation Around Individual Stars Within Binary Star Systems
本文计算了类地行星聚集在一个太阳型恒星周围的晚期阶段，该恒星有一个半长轴大于类地行星区域的双星伴星。我们进行了100多个模拟调查二进制参数空间，并占敏感的依赖于这些动力系统的初始条件。正如预期的那样，足够宽的双星使行星形成过程基本上不受影响。作为一个粗略的近似，具有近星点$q_B > 10$ AU的双星对主星$\sim 2$ AU以内的陆地行星形成的影响很小，而$q_B \la$ 5 AU的双星将陆地行星形成限制在主星$\sim$ 1 AU以内。考虑到观测到的太阳型主星的双星轨道要素分布，我们估计大约有40 - 50%的双星数量足够宽，可以让陆地行星形成不受阻碍地发生。大量的模拟使我们能够确定结果的分布-合理的类地行星系统的分布-在有效的等效起始条件下。我们提出了行星数量、质量和轨道要素的（粗略）分布。
2007-01-09 astro-ph
On the formation of terrestrial planets in hot-Jupiter systems
我们提出了一系列的计算，旨在研究如何的内部系统的微行星/原行星，经历类地行星形成，一个巨大的行星的影响下，通过5 - 0.1 AU之间的区域进行向内的II型迁移的演变。我们发现，超过60%的固体盘通过被巨行星分散到外部轨道而幸存下来。星子几乎和原行星一样有效地向外散射，导致固体盘的再生，在那里动力摩擦很强，陆地行星形成能够恢复。在巨行星的迁移停止在0.1天文单位后，一个模拟延长了几百万年，导致一个大约2个地球质量的稳定行星在宜居带形成。从“雪线”以外到内盘区域的富含挥发性物质的迁移引起的混合意味着在那里形成的类地行星可能富含水。我们预测，热木星系统很可能在其宜居带中拥有富含水的类地行星。这些行星可能会在未来的行星搜索任务中被发现。
2006-10-11 astro-ph
The formation and habitability of terrestrial planets in the presence of hot jupiters
“热木星”是一种轨道非常接近母恒星的巨大行星，被认为是在更远的地方形成的，并通过与巨大气体盘的相互作用向内迁移。如果一个巨大的行星形成并迅速迁移，那么在盘的生命周期内，微行星群有时间再生，类地行星可能形成（阿米蒂奇2003）。我们目前的模拟结果的陆地行星形成的热木星，广义上定义为具有轨道半径<= 0.5天文单位的存在。我们发现，类似于太阳系的类地行星可以在具有热木星的恒星周围形成，并且可以具有等于或高于地球的水含量。对于小轨道半径的热木星（例如0.15、0.25天文单位），潜在的宜居行星可以形成，但对于半长轴为0.5天文单位或更大的行星，它们的形成受到抑制。我们发现，像木星这样的外巨行星的存在并不会增加类地行星的水含量，而是减少了它们的形成和水输送的时间尺度。我们推测小行星带可能存在于有热木星的类地行星系统内部。
2004-07-29 astro-ph
Effects of Planetesimal Dynamics on the Formation of Terrestrial Planets
类地行星的形成是由微行星在原行星盘中的聚集作用决定的，微行星的速度演化是其敏感的决定因素。我们描述了一种新的半解析方法来处理的星子动力学纳入大规模原行星体的引力散射。使用这种方法，我们证实，行星生长非常缓慢，在太阳系外，如果引力散射是唯一的过程确定星子速度，使其难以获得巨大的气体信封内不到10万年。我们提出了缓解这一问题的几种可能性。
2003-10-14 astro-ph
On Using the Rossiter Effect to Detect Terrestrial Planets
我们探讨的可能性，过境签名的地球大小的行星可以通过罗西特效应在光谱速度变化检测。在乐观但并非不现实的条件下，应该有可能探测到一颗大型的地球大小的行星。虽然不适合发现行星，但这种方法可以用来确认疑似行星。
2007-07-17 astro-ph
A reduced efficiency of terrestrial planet formation following giant planet migration
大质量行星的轨道迁移可能发生在大多数太阳系外行星系统中。由于迁移很可能发生在相当一部分尘埃被锁定成微行星之后，无处不在的迁移可能会降低形成半径为1 au的类地行星的可能性。使用一个简单的时间依赖性模型的气体和固体的磁盘中的演变，我表明，补充固体物质的内盘，以下向内通过一个巨大的行星，一般是低效的。除非尘埃扩散的时间尺度比粘性时间尺度短得多，或者微行星的形成非常缓慢，否则在巨行星迁移之后，1天文单位的微行星的表面密度通常会减少一到两个数量级。可以想象，类地行星可能只存在于一小部分系统中，这些系统中只有一代大质量行星形成，并且没有显著迁移。
2002-11-21 astro-ph
Formation and accretion history of terrestrial planets from runaway growth through to late time: implications for orbital eccentricity
残留的星子可能在类地行星通过巨大撞击形成后降低其轨道偏心率方面发挥了重要作用。然而，在大撞击阶段期间和之后的残留微行星的数量和大小分布是未知的，因为在失控增长和大撞击阶段的行星吸积模拟是独立进行的。在这里，我们报告的结果，直接N体模拟的形成类地行星开始与一个紧凑的星子盘。初始的微行星盘具有与类地行星相同的总质量和角动量，我们改变了微行星盘的宽度（0.3和0.5AU）和微行星盘的数量（1000-5000）。这个初始的配置通常会产生三颗大小相似的行星，有时第四颗小行星会在火星附近形成。由于仍有足够数量的微行星，即使在大撞击阶段之后，最终的轨道偏心率也与地球和金星一样小。
2008-06-10 astro-ph
On the Survival of Short-Period Terrestrial Planets
目前可行的探测地球质量行星的方法是凌日测光，探测概率随着行星与恒星的距离而降低。短周期类地行星的存在与否将告诉我们很多关于行星形成过程的信息，如果它们存在的话，这样的行星很可能会首先被发现。潮汐力对短周期行星来说是很强的，只要轨道是圆形的，就会导致轨道在时间尺度上的衰减，这取决于恒星的性质。然而，如果存在一颗偏心的伴星，轨道偏心率（$e_i$）会被诱导，衰变时间尺度取决于短周期行星的性质，如果它是陆地行星，则会减少$10^5 e_i^2$的数量级。在这里，我们研究的影响伴星的潮汐和动力学演化的短周期行星与地球的结构，并表明，恒星的相对论潜力是根本的生存。
2004-06-30 astro-ph
Coreless Terrestrial Exoplanets
类地行星的分化预计包括金属铁核心的形成。我们预测存在已经分化但没有金属核心的类地行星-实际上是一个巨大的硅酸盐地幔的行星。我们讨论了形成无核类地行星的两种途径，即行星吸积和凝固过程中的氧化状态将决定任何金属核的大小或存在。在这个假设下，大量增生物质中的任何金属铁都被水氧化，以氧化铁的形式将铁结合到行星地幔的硅酸盐矿物中。这种硅酸盐行星的存在对解释系外行星的成分和内部密度结构有影响，这些结构是基于它们的质量和半径测量的。
2008-08-13 astro-ph
Astrometric Detection of Terrestrial Planets in the Habitable Zones of Nearby Stars with SIM PlanetQuest
SIM PlanetQuest（空间干涉测量任务）是一个用于精确恒星天体测量的星载迈克耳孙干涉仪，基线为9米，目前定于2015年发射。主要的科学目标之一是对附近恒星的宜居带中的类地行星进行天体测量探测和轨道定性。目标星与一组位于一度范围内的参考星的差分天体测量将允许在单次测量中以1微弧秒的天体测量精度测量目标星的反射运动。我们评估SIM的检测能力（而不是通过轨道确定的特征）的类地行星在附近的太阳型恒星的宜居带。我们比较SIM的性能优化SIM和类地行星日冕仪（TPF-C）任务的目标列表。性能由三个指标量化：最小可探测行星质量，探测行星的数量和质量分布，以及每个质量范围内探测的完整性。最后，我们讨论的问题，在检测和非检测的信心，并显示如何从SIM的行星调查的信息可以使TPF增加其产量的类地行星。
2006-05-04 astro-ph
A Possible Aeronomy of Extrasolar Terrestrial Planets
类地行星系统可能存在于附近恒星周围，与太阳附近已经发现的许多巨行星相当。在这一章中，我们首先讨论已经提出的搜寻太阳系外类地行星的许多技术。然后，我们专注于预期的结果，从该技术中，轨道望远镜或干涉仪是用来获得一个行星的可见光或红外光谱，没有污染的母星。我们显示的例子，这样的光谱选定的情况下：目前的地球，新元古代（雪球）地球，甲烷丰富的地球，目前的火星和金星。最后，我们讨论的影响，这样的光谱探测太阳系外的类地行星上的生命。
2002-05-22 astro-ph
Characterizing Earth-like Planets with Terrestrial Planet Finder
人类历史上第一次有可能探测和研究类地行星。地球行星探测器（TPF）计划于2015年发射，由美国宇航局计划在附近恒星的宜居带中寻找行星并确定其特征。欧空局的达尔文任务也有类似的目标。这两项太空任务的动机是探测太阳系外类地行星的大气层并对其进行光谱表征。特别令人感兴趣的是大气生物标志物-如O2、O3、H2O、CO和CH 4-它们要么是我们所知的生命的标志，对生命至关重要，要么可以为行星的可居住性提供线索。能够测量这些光谱特征的飞行任务也将获得足够的信噪比，以确定其他类地行星的特性。例如，温度和行星半径等物理特征可以从低分辨率光谱中得到约束.此外，行星的特征，如天气、自转速率、是否存在大型海洋或表面冰，以及是否存在季节，都可以从对行星变化的光度测量中得出。我们将审查超越其光谱特征来描述类地行星的潜力。我们还将讨论检测强表面生物标志物的可能性-例如地球在700 nm附近的植被红边-与任何已知的原子，分子或矿物学特征不同。
2002-12-27 astro-ph
Coronographic Methods for the Detection of Terrestrial Planets
本报告概述了旨在探测太阳系外类地行星的日冕空间飞行任务所需技术开发工作的现状。
2005-02-13 astro-ph
The Orbits of Terrestrial Planets in the Habitable Zones of Known Exoplanetary Systems
我们表明，类地行星可以在大熊座47、波江座Epsilon Eridani和北冕座Rho Coronae Borealis的宜居带的各种限制区域中生存，但在Gliese 876和Upsilon Andromedae的宜居带中却无处可去。它们之间的前三个系统代表了2002年中期发现的大约90个太阳系外行星系统中的很大一部分，因此有许多已知的系统值得在宜居带中寻找类地行星。我们得出我们的结论，发射假定的地球质量的行星在不同的轨道，并遵循他们的命运与混合变量辛积分。
2002-11-01 astro-ph
Oligarchic and giant impact growth of terrestrial planets in the presence of gas giant planet migration
我们提出的N-体模拟的结果，研究气体巨行星迁移对类地行星形成的影响。这些模型包括一个0.5木星质量的行星通过一个内部的原行星-微行星盘进行II型迁移，包括气体阻力。每一个模型的初始阶段都是内盘的成熟度不断提高，因此，随着气体巨星的迁移，它会经历寡头式或巨型撞击式的增长。在所有的情况下，大部分的盘质量在巨星的通过中幸存下来，要么通过吸积进入巨星内部的大质量类地行星，要么通过分散到外部轨道。牧羊是青睐年轻的磁盘，那里有强大的动力学摩擦星子和气体阻力是更有影响力的，而散射占主导地位，在更成熟的磁盘耗散较弱。在每一种情况下，都有足够的质量向外分散，以便最终在外部轨道上（包括在系统的宜居带内）吸积一组类地行星。一个有趣的结果是，巨大的，短周期的类地行星是由被推到巨人前面的致密物质产生的。这些行星让人想起最近发现的短周期海王星质量行星，这表明这种“热海王星”可能是巨行星迁移的副产品。
2005-07-07 astro-ph
An observational signature of evolved oceans on extra-solar terrestrial planets
主序星的光度随时间增加，最终会导致绕地行星上的海洋大量蒸发。随后，行星上层大气中的气相水可以被恒星紫外线光解，产生的氢原子可能会在风中消失。这个气体包层可能会经过主星的前面，在年龄超过1 Gyr的系统中产生短暂的、可检测到的莱曼线紫外吸收。
2004-02-25 astro-ph
Terrestrial Planet Finding with a Visible Light Coronagraph
利用单片光学望远镜直接对太阳系外行星成像，避免了空间干涉测量的许多缺陷，开辟了太阳系外行星系统可见光研究的前景。未来的天文学任务可能需要高空间分辨率的干涉测量，但考虑到第一次直接成像任务可能适合于一个单一的运载火箭，行星发现的天体物理学要求可见光日冕仪作为第一个空间任务，以寻找太阳系外的类地行星。新的日冕照相技术将必要的动态范围放在了探测行星反射星光的范围内。
2003-05-28 astro-ph
The Search for Terrestrial Planets: What Do we Need to Know?
寻找和描述其他太阳系中宜居行星的目标是人类面临的最大科学挑战之一。NASA和ESA已经开始研究可以在未来十年内实现这一目标的任务。在我们启动这样一个任务之前，我们需要什么样的前兆知识？在一个最终目标是探测其他行星上生命的计划中，最初的步骤应该有多大？本次演讲描述了美国宇航局的类地行星探测器的不同概念，并讨论了平衡科学回报，技术进步和计划风险的计划中的潜在前兆。
2002-12-14 astro-ph
Dynamical Habitability of Known Extrasolar Planetary Systems
可居住性通常被定义为类地行星的大气层维持液态水的要求。这一定义可以通过动力学要求来补充，即系统中的其他行星不会在其宜居带（允许液态水存在的轨道区域）之外对类地行星产生引力扰动。我们量化的85个已知的太阳系外行星系统的动力学可居住性，通过模拟其轨道动力学在潜在的宜居类地行星的存在。当要求可居住行星始终严格保持在其宜居带内时，巨行星的扰动影响超出了传统的希尔球近距离接触：类地行星在宜居带外的漂移也是由长期偏心率变化和在某些情况下强烈的平均运动共振引起的。我们的研究结果表明，超过一半的已知太阳系外行星系统（主要是那些遥远的，偏心的巨行星）不太可能拥有可居住的类地行星。大约四分之一的系统（大多数是那些有近距离巨行星的系统），包括三分之一的类地行星的潜在目标，看起来像我们自己的太阳系一样适合居住。这些系统中尚未被发现的巨行星的影响可能会损害它们的动力学可居住性。在我们的模拟中，一些可居住的类地行星具有相当大的偏心率（e > 0.1），这可能导致大的季节性气候变化，从而影响它们的可居住性。
2002-09-30 astro-ph
The Cosmic Coincidence as a Temporal Selection Effect Produced by the Age Distribution of Terrestrial Planets in the Universe
物质的能量密度和真空的能量密度目前被观察到是相同的数量级：$(Ω_{m 0} \approx 0.3) \sim (Ω_{Λ0} \approx 0.7)$。发生这种情况的宇宙学时间窗口相对较窄。这样，我们就面临着宇宙学上的巧合问题：为什么这些能量密度恰好在同一个数量级上？在这里，我们表明，这种明显的巧合可以解释为时间选择效应产生的年龄分布的类地行星在宇宙中。我们发现，从类地行星上进行的观测有很大的（$\sim 68 %$）可能性会发现$Ω_m$至少和我们今天观测到的$Ω_Λ$一样接近。因此，我们和宇宙中任何在类地行星上进化的观察者，都不应该对发现$Ω_m \sim Ω_Λ$感到惊讶。如果观测者在类地行星上演化所花费的时间小于$\sim 10$ Gyr，那么这个结果相对可靠。
2007-03-16 astro-ph
The Detection of Terrestrial Planets via Gravitational Microlensing: Space vs. Ground-based Surveys
我比较了一个积极的基于地面的引力微透镜调查类地行星的天基调查。地面调查假设一个非常宽的视场~ 2米的望远镜的全球网络，监测银河系中央隆起的领域。我发现，这样一个基于太空的调查是100倍更有效地检测类地轨道上的类地行星。地面巡天对低质量行星的敏感性较差，主要是因为在银河系隆起的地面图像中无法分辨主序星。这就导致了系统测光误差，排除了大部分低质量行星的行星光变曲线偏差的检测。
2004-04-05 astro-ph
Predictions for the correlation between giant and terrestrial extrasolar planets in dynamically evolved systems
许多巨大的太阳系外行星的大偏心率可能代表了最初更拥挤的系统中引力散射的终点。如果是这样的话，巨行星的早期演化可能比从当前动态静态配置推断的对类地行星形成的限制更大。在这里，我们研究了在散射模型中巨行星和类地行星之间的反相关性的程度。我们使用三颗巨行星组成的边缘稳定系统，以及一个现实的行星质量范围，作为散射前初始条件的简单模型，并表明在散射后幸存的行星很好地再现了已知的太阳系外行星的偏心率超过0.5 AU。通过跟踪演化过程中所有行星的最小近星点值，我们得到了轨道半径的分布，在这些半径上，强扰动（来自交叉轨道）可能会影响低质量行星形成。我们发现，散射影响内行星形成在轨道分离小于50%的最内侧的大质量行星的最终近星距离的实现，并偶尔影响行星形成在轨道分离小于20%的最内侧的大质量行星的最终近星距离。当大质量行星之间的质量差减小时，散射的大质量行星的影响范围会增加。对同一系统中的大质量和类地太阳系外行星之间的相关性进行观测研究，有可能限制行星偏心率的起源。
2006-04-04 astro-ph
Obliquity evolution of extrasolar terrestrial planets
本文通过数值计算和分析讨论了太阳系外行星系统中位于宜居带（at ~ 1AU）的类地行星，在不同的星星质量比和初始质量比下，由于与其卫星和主星的潮汐相互作用，类地行星的质量演化。类地行星自转轴与轨道法线的夹角是决定行星表面环境的关键因素之一。最近的一个关于类地行星吸积的设想表明，火星大小的天体的巨大撞击决定了行星的自转并形成卫星。在各向同性的巨型撞击中，倾斜的自旋比直的自旋更容易产生，并形成不同质量的卫星。然而，以前的研究大多集中在地月系统或二体平面问题的特定情况下。数值积分了不同卫星质量和初始质量下行星自转和卫星轨道的演化。我们发现，在初始平铺自旋的情况下，卫星轨道向外迁移，直到轨道达到临界半径~ 10-20行星半径，但随后轨道迁移逆转为向内迁移，并出现大幅振荡。卫星最终落在行星表面，或者在几个行星半径的同步状态下被捕获。利用数值积分和解析分析的结果，我们确定了定性不同演化的参数区域。
2006-11-21 astro-ph
Tidal Heating of Terrestrial Extra-Solar Planets and Implications for their Habitability
太阳系外岩石（或类地）行星的潮汐加热范围很广，取决于恒星质量和初始轨道。潮汐加热可能足够大（在许多情况下，超过辐射加热）和长期驱动板块构造，类似于地球，这可能会提高行星的可居住性。在其他情况下，过度的潮汐加热可能会导致类似木卫一的行星具有剧烈的火山活动，可能使它们不适合生命。在富含水的行星上，潮汐加热可能会产生类似于木卫二的地下海洋，具有类似的可居住性前景。潮汐加热可能会增加挥发物的释气，有助于行星大气层的形成和补充。为了解决这些问题，我们模拟了假设的太阳系外类地行星的潮汐加热和演化。这里给出的结果限制了行星宜居所需的轨道和物理特性。
2008-08-20 astro-ph
A Comment on Tectonics and the Future of Life on Terrestrial Planets
有人认为，在地球生物圈的历史生物，气候和地球物理因素之间的紧密联系，可以教我们一些更广泛的重要性，关于一般的天体生物学的银河系宜居带的银河系的行星演化。最近关于地球生物圈未来的辩论的动机，我们提出了一个额外的原因，为什么板块构造对生物进化的影响是显着的全球银河系的水平。
2003-09-29 astro-ph
Dynamical Shakeup of Planetary Systems II. N-body simulations of Solar System terrestrial planet formation induced by secular resonance sweeping
我们重新审视了太阳系陆地行星形成的“动力学震荡”模型，其中整个过程是由木星长期共振的扫描驱动的，因为气体盘被移除。使用大量的0.5 Gyr-long N体模拟，我们调查了这种情况下产生的不同结果。我们确认，在现有的模型相比，长期共振扫描结合潮汐阻尼盘气体可以重现低偏心率和倾角，高径向质量浓度，太阳系类地行星。与此同时，这也推动了行星在数千万年的时间尺度上的最终聚集，比以前忽略这些影响的数值模拟推断的速度快一个数量级，但可能与从宇宙化学数据推断的时间尺度更一致。此外，我们发现，从外部小行星带大量输送的富含水的物质是一种自然的副产品。
2008-02-05 astro-ph
Making other Earths: Dynamical Simulations of Terrestrial Planet Formation and Water Delivery
我们目前的结果，从42个模拟的后期阶段的行星吸积，重点是挥发物（主要是水）的类地行星。我们的模拟包括行星“胚胎”（定义为月球到火星大小的原行星）和星子，假设胚胎是通过寡头生长形成的。我们调查挥发性交付作为木星的质量，位置和偏心率，雪线的位置，和密度（固体）的太阳星云的函数。在所有的模拟中，我们在2个天文单位内形成了1-4个类地行星，它们的质量和挥发性含量各不相同。在42次模拟中，我们已经形成了43颗0.8到1.5 AU之间的行星，其中包括11颗0.9到1.1 AU之间的“可居住”行星。这些行星的范围从干燥的世界到有100多个海洋的“水世界”（1个海洋= 1.5x10^24 g），质量在0.23到3.85地球质量之间。在这些模拟中有大量的随机噪声，但最重要的参数是我们选择的星子质量，它反映了雪线之后固体的表面密度。在这一区域的高密度导致形成的类地行星数量较少，质量较大，水含量较高，与行星形成的系统相比，密度较低。我们发现，一个偏心的木星产生更干燥的类地行星比一个圆形的更高的偏心率。在木星在7天文单位的情况下，我们形成了我们所谓的“超级胚胎”，1-2个地球质量的原行星，可以作为2+地球质量行星的吸积种子，具有大量的水含量。
2003-08-09 astro-ph
Formation of terrestrial planets in close binary systems: the case of Alpha Centauri A
目前，在密近双星系统中是否存在行星仍然是一个有争议的问题。尽管有伴星的强大引力扰动，行星体还能形成吗？在本文中，我们研究了通过数值模拟的行星形成的最后阶段，从胚胎到类地行星的α Cen系统，密近双星系统的原型。我们发现，类地行星可以在5000万年的时间尺度上围绕Alpha Cen A生长。在我们的一些数值模型中，行星直接形成于恒星的低偏心率轨道的宜居带中。在一个模拟中，最后两颗行星处于2：1的平均运动共振状态，然而，在2亿年后变得不稳定。在形成过程中，一些行星胚胎落入恒星，可能会改变它们的金属丰度。
2002-09-06 astro-ph
Eighth-Order Image Masks for Terrestrial Planet Finding
我们描述了一系列新的带限图像掩模的日冕仪，是不敏感的指向误差和其他低空间频率的光学像差。在吞吐量方面的成本不高的情况下，这些"八阶“掩模将使类地行星日冕物质抛射（TPF-C）的指向精度不高于哈勃太空望远镜。我们还提供八阶陷波滤波器掩模，这些掩模对指向误差具有相同的鲁棒性，并具有更易于管理的结构公差：具有中等光密度要求的二进制掩模和分级掩模。
2005-05-02 astro-ph
Observable Consequences of Planet Formation Models in Systems with Close-in Terrestrial Planets
到目前为止，已经发现了两个行星系统，其中有接近地球质量的行星（< 5-10个地球质量）。预计在未来几年，通过径向速度和凌日搜索，将发现更多这样的发现。在这里，我们研究了可能形成“热地球”的不同机制及其可观测的预测。模型包括：1）原地加积; 2）在较大的轨道距离上形成，然后向内迁移，形成“第1型”：3）物质被迁移的气体巨行星向内“引导”形成，4）物质在原行星盘消散过程中被移动的长期共振引导形成，5）近日点距离较近的偏心类地行星的潮汐循环;（6）近距离巨行星的光蒸发质量损失。模型1-4已在先前的工作中得到验证。我们发现，潮汐循环可以形成热地球，但只有相对大质量的行星（> 5个地球质量）与非常接近的近日点距离（< 0.025 AU），即使这样，轨道距离的净向内运动最多只有0.1-0.15 AU。对于小于70个地球质量的行星，光蒸发可以去除行星的外壳，并在Gyr时标上留下固体核心，但仅限于0.025-0.05 AU内的行星。使用当前和即将到来的任务可观察到的两个量，我们表明这些模型每个都产生独特的签名，并且可以通过观察来区分。这些观测数据是行星系统的结构（可通过径向速度、凌日和凌日时间来检测）和凌日近距离类地行星的整体组成（通过行星半径的凌日来测量）。
2007-11-13 astro-ph
The Survival Rate of Ejected Terrestrial Planets with Moons
在行星形成的过程中，气态巨行星将与在其引力影响范围内游荡的较小原行星相互作用。我们调查的结果之间的相互作用的气体巨星和地球大小的原行星与月球大小的同伴。巨行星和原行星双星之间的相互作用可能会产生以下几种后果之一，包括向内部系统输送挥发物，巨行星捕获逆行卫星，以及一颗或两颗原行星的喷射。我们表明，一个有趣的部分地球大小的行星与月球大小的同伴可能会被弹射到星际空间的同伴绑定到行星。伴星提供了一个额外的热源，从轨道和自旋角动量的潮汐耗散中为行星提供热量。这种热通量通常大于地球在最初几亿年演化过程中的辐射加热。结合足够厚度和成分的大气层，加热可以为液态水在类地行星表面的持续存在提供必要的条件，使其成为潜在的生命场所。我们还确定了通过全天空红外巡天或微透镜巡天直接探测此类系统的可能性。特别是微透镜测量将直接测量这种现象的频率。
2007-09-06 astro-ph
Captain Cook, the Terrestrial Planet Finder and the Search for Extraterrestrial Intelligence
两百多年前，詹姆斯·库克船长沿着圣灵海峡航行，就在我们现在坐的地方几英里，在一次天文观测和发现的航行中，对我们所有人来说都是一种鼓舞。由于太阳系以外的行星的前景渺茫，我们将不得不满足于使用遥感而不是帆船来寻找生命。幸运的是，美国宇航局最近完成的一项研究得出结论，可以在十年内发射一颗类地行星探测器，以探测附近恒星周围的类地行星。使用8-10米望远镜或红外调零干涉仪的可见光日冕仪，在$\sim40$ m结构或分离的航天器上运行，可以调查150多颗恒星，寻找可居住的行星和原始生命的迹象。这样一项任务，加上将提供关于地球大小的行星在宜居带内出现频率的统计信息的项目（开普勒和爱丁顿），将确定描述宇宙中智能文明数量的"德雷克方程“中的关键术语。
2002-12-14 astro-ph
High-resolution simulations of the final assembly of Earth-like planets 1: terrestrial accretion and dynamics
类地行星形成的最后阶段包括约1000公里的“行星胚胎”和数十亿1-10公里的“星子”的积累。在这个过程中，富含水的物质通过来自大约2.5 AU以外的富含水的天体的影响被类地行星吸积。我们提出了五个高分辨率的动力学模拟的结果。这些模拟从1000-2000个胚胎和星子开始，大约是以前模拟的5-10倍。每个模拟形成2-4个类地行星，质量在0.4到2.6地球质量之间。大多数行星的离心率约为0.05，低于以前的模拟，但仍高于金星，地球和火星。每个行星都至少增加了地球目前的水预算。我们证明了吸积过程的几个新方面：1）类地行星的喂养区随时间变化，扩大和向外移动。即使在木星存在的情况下，来自2.5天文单位以外的富含水的物质在数百万年内也不会被吸积。2)即使在没有长期共振的情况下，小行星带也会通过与木星共振的自散射而清除99%以上的原始质量。3)如果行星胚胎形成相对缓慢，遵循Kokubo和Ida的模型，那么小行星带中胚胎的形成可能会受到木星的存在的阻碍。4)自相互作用的微行星受到来自其他小天体的动力学摩擦，这对微行星的偏心率演化和模拟结果有重要影响。
2005-10-10 astro-ph
Terrestrial and Habitable Planet Formation in Binary and Multi-star Systems
太阳系外行星最令人惊讶的发现之一是在中等接近的双星系统中发现行星。造父γ和GJ 86这两个双星中的类木星行星已经将巨行星的形成以及在这种动力学复杂的环境中存在较小天体的可能性问题带到了最前沿。这些天体的不同动力学特征使科学家们想知道，目前的行星形成理论在多大程度上可以应用于双星和多恒星系统。目前，探测技术的灵敏度不允许在双星系统中常规发现地球大小的天体。然而，随着新技术的进步，以及最近发射的CoRoT和2008年底发射的开普勒，在这样的系统中探测到更多行星（可能是陆地类物体）的前景即将到来。因此，对陆地和可居住的行星形成进行理论研究和数值模拟，对于深入了解此类系统中生命的前景是必要的，并对NASA的科学和任务产生重大的战略影响。
2007-04-06 astro-ph
Cosmological Constraints on Terrestrial Planet Formation
我试图拼凑一个一致的情况下，根据目前的估计宇宙的恒星形成率的演变，宇宙的恒星形成区域的金属丰度演变和太阳系外行星的最新观测。所有这些数据集的精度正在迅速提高，但它们已经可以结合起来，估计宇宙中类地行星的年龄分布（Lineweaver 2001，astro-ph/0012399）。
2001-03-09 astro-ph
Extrasolar Terrestrial Planets: Can We Detect Them Already?
以Proxima Centauri为例，讨论了利用高精度径向速度（RV）技术探测类地行星（1到几个M_Earth）的可行性。如果M星的RV精度非常高，甚至质量极低的行星也可以被探测到。对于Proxima Cen（M5 V），我们使用ESO VLT UT 2的UVES光谱仪和碘电池进行M星行星搜索计划的主要目标之一，我们获得了2.5 m/s的长期RV精度。基于数值模拟，我们确定，这种精度水平已经允许我们检测行星与m sin i = 4至6 M_地球内的宜居带的比邻星。
2002-08-26 astro-ph
Water vapour and hydrogen in the terrestrial-planet-forming region of a protoplanetary disk
行星系统，包括我们的行星系统，都是在年轻恒星周围的尘埃和气体盘中形成的。星系盘是恒星和行星形成过程中不可或缺的一部分，了解内部星系盘物质的分布和温度对于理解类地行星形成、巨行星迁移和吸积到中央恒星上至关重要。虽然原行星盘的内部区域在附近的恒星形成区域对着只有几个纳弧度，近红外干涉测量最近使这些地球区的空间分辨率。大多数观测只探测了尘埃，这通常是近红外辐射的主要部分。在这里，我报告光谱分散的近红外干涉观测，探测气体（占主导地位的质量和动态的内盘），除了尘埃，在一个天文单位的年轻恒星MWC 480。我解决气体，包括水蒸气和原子氢，内部的边缘的尘埃盘，这与以前的光谱分散干涉观测的结果。这种吸积气体与迁移行星的相互作用可能会导致短周期的系外行星，就像在主序星周围检测到的那样。观测到的水蒸气可能是由迁移的冰体升华产生的，并为类地行星提供了潜在的蓄水池。
2007-06-08 astro-ph
Stability of Terrestrial Planets in the Habitable Zone of Gl 777 A, HD 72659, Gl 614, 47 Uma and HD 4208
我们已经进行了深入的动力学调查的五个太阳系外行星系统使用广泛的数值实验。研究了G1 777 A、HD 72659、G1 614、47 Uma和HD 4208系统是否能在其宜居带（=HZ）内拥有类地行星的问题。首先，我们研究了这五个太阳系外系统中虚构的类地行星和现有的气体巨星之间的平均运动共振。然后，为每个系统选择一个在HZ内的潜在类地行星的初始条件的精细网格，然后通过在100万年的时间间隔内直接积分来评估轨道的稳定性。进行了计算，使用一个李系列集成方法与自适应步长控制。这种集成方法以高效和鲁棒的方式实现机器精度，当轨道具有大偏心率时不需要特殊调整。轨道的稳定性是通过测定Renyi熵来检验的，Renyi熵是从递归图中估算的，而更直接的方法是基于行星在100万年的积分中达到的最大离心率。此外，离心率是一个类地行星在HZ的可居住性的指标;任何e>0.2的值都会在行星的远地点和近地点之间产生显着的温度差异。对这5个系统的类地行星在宜居带内的可能稳定轨道的研究结果总结如下：Gl 777 A几乎整个HZ都是稳定的，47 Uma、HD 72659和HD 4208类地行星可以存在足够长的时间，而Gl 614我们的结果排除了在HZ内稳定轨道上运动的类地行星。
2004-03-05 astro-ph
Terrestrial Planet Formation in Disks with Varying Surface Density Profiles
"最小质量太阳星云“（MMSN）模型通过假设行星在原地形成来估计原行星盘的表面密度分布。然而，太阳系中的巨行星可能发生了显著的径向迁移，这意味着MMSN方法得出的值发生了扭曲。因此，原行星盘的真实密度分布是不确定的。在这里，我们提出的模拟结果的后期陆地吸积，每个从磁盘的行星胚胎。我们假设一个随日心距r变化的幂律表面密度分布为r^-alpha，alpha在1/2和5/2之间变化（MMSN模型的alpha = 3/2）。我们发现，对于更陡峭的轮廓（α值更高），类地行星（i）数量更多，（ii）形成更快，（iii）形成更接近恒星，（iv）质量更大，（v）铁含量更高，（vi）水含量更低。然而，形成潜在可居住行星的可能性似乎并不随α而强烈变化。
2005-06-30 astro-ph
Internal Structure of Massive Terrestrial Planets
行星形成模型预测存在大质量的类地行星，现在正在设计实验，应该能成功发现它们并测量它们的质量和半径。我们计算的内部结构的行星与地球（超级地球）的质量的1至10倍，以获得总半径，地幔厚度，核心的大小和平均密度作为质量的函数的标度律。我们探索了不同的组成，并获得了超级地球的$R\propto M^{0.267-0.272}$标度律。我们还研究了第二个家庭的行星，超汞的质量范围从一个汞的质量到十个汞的质量与地球的组成相似，但更大的核心质量分数。我们探讨了这些行星的标度律的表面温度和核心质量分数的影响。超汞的标度律为$R\propto M^{\sim0.3}$。
2005-11-04 astro-ph
The CoRoT exoplanet programme: exploring the gas-giant/terrestrial planet transition
CoRoT于2006年12月27日成功发射，是第一个将寻找行星凌日作为其科学方案核心的空间飞行任务。预计它将能够探测到半径低至约两个地球半径、周期长至约一个月的行星凌日。因此，CoRoT将探索迄今为止未知的参数空间区域，该区域跨越从地面发现的大量气态巨行星和更类似于我们自己的类地行星之间的过渡。本文简要概述了该任务的主要技术特点，然后总结了其探测潜力的估计，并提出了数据分析和后续战略。
2007-02-02 astro-ph
Terrestrial Planet Formation I. The Transition from Oligarchic Growth to Chaotic Growth
我们使用一个混合动力，多环，n体凝聚的代码来调查的增长公里大小的星子在0.4-2 AU周围的太阳型恒星。经过短暂的失控生长阶段，质量约为10^26 g或更大的原行星在整个网格中形成。当（一）这些“寡头”的质量与微行星的质量大致相当，（二）寡头的表面密度在1天文单位处超过2-3克/平方厘米时，寡头之间强的动力学相互作用产生高的合并率，导致几个类地行星的形成。在表面密度较低的圆盘中，较温和的相互作用会产生几个质量较低的行星。在所有的圆盘中，行星形成的时间尺度大约是1000万年到1亿年，这与从陨石坑记录和辐射测量数据得出的估计相似。
2005-11-17 astro-ph
Using long-term transit timing to detect terrestrial planets
我们建议，在太阳系外行星系统中的其他行星的存在可以通过长期的凌日计时研究来检测。如果一颗凌日行星是在偏心轨道上，那么另一颗行星的存在会导致凌日行星的近心长期前移，这种前移超过了广义相对论的影响。虽然这种长期效应在少数轨道上检测是不切实际的，但它会导致未来凌日发生的长期差异，就像在双星中观察到的长期衰变一样。因此，测量这种凌日延迟将允许探测系统中的一个或多个额外的行星，或者首次测量中心恒星的非零扁率（$J_2$）。
2007-03-07 astro-ph
Characterization of extrasolar terrestrial planets from diurnal photometric variability
探测围绕附近恒星运行的大质量行星几乎已经成为常规，但目前的技术还无法探测质量与地球相当的类地行星。目前正在规划未来的空间观测站，以探测类地行星。在恒星的宜居带中运行的类地行星--行星表面条件与液态水的存在相适应--引起了极大的兴趣，因为它们可能具有与地球相似的全球环境，甚至是生命的港湾。当行星旋转时，被这样的行星散射的光会在强度和颜色上发生变化;产生的光曲线将包含有关行星属性的信息。在这里，我们报告了一个模型，预测的功能，应该是可辨别的低精度测光获得的光变曲线。对于类似地球的太阳系外行星，我们预计每天的通量变化高达百分之几百，这敏感地取决于冰和云的覆盖。地表或气候的质的变化会导致预测的光变曲线发生显著变化。这项工作表明，气象变化和自转周期的类地行星可以从光度观测。其他性质如表面的组成（例如，海洋与陆地比例）、气候指标（例如冰和云覆盖），甚至可能是类似地球的植物生命的特征都可能受到限制，甚至可能通过进一步的研究来唯一确定。
2001-09-04 astro-ph
Phase-Induced Amplitude Apodization of Telescope Pupils for Extrasolar Terrestrial Planet Imaging
在本文中，提出了一种替代经典的光瞳变迹技术（使用振幅光瞳掩模）。研究表明，非变迹平面波在两个反射镜上的反射可以得到适合于太阳系外行星成像的变迹光瞳。通过仔细选择这两个反射镜的形状，可以在距光轴小于2 λ/d的距离处获得优于10^{9}的对比度。由于这种技术保留了未变迹瞳孔的角分辨率和聚光能力，因此可以在可见光区用1.5米望远镜有效地探测太阳系外的类地行星。
2003-04-08 astro-ph
Simulation of a Space-Based Microlensing Survey for Terrestrial Extra-Solar Planets
我们表明，在不久的将来，对太阳系外行星进行天基引力微透镜调查是可行的，并且可以提供我们银河系行星系统特性的近乎完整的图片。我们用一个1- 2米口径的空间望远镜模拟了这样的巡天，它的视场为2平方度，用于连续监测~10^8颗银河核球主序星。微透镜技术可以发现高信噪比的低质量行星，而我们研究的太空任务对质量低至火星的行星很敏感。通过瞄准只能从太空分辨的主序星源星，天基微透镜巡天能够从透镜星探测到足够的光，以确定三分之一的透镜星的光谱类型，其中包括几乎所有的F、G和K星，它们构成了事件样本的四分之一。这使得能够确定行星的质量和物理单位的分离，以及作为恒星类型和距离银河系中心的函数的行星丰度。我们表明，基于太空的微透镜行星搜索计划对轨道间距为0.7-10 AU的行星具有最高的灵敏度，但它在更大的间距下也具有显着的灵敏度，并且能够检测到大量自由漂浮的行星。这是对计划中的类地行星过境飞行任务的补充，这些飞行任务对距离小于等于1天文单位的类地行星敏感。这样的任务还通过凌日探测到约50，000颗巨行星，因此它是唯一一种对所有轨道半径的行星都敏感的行星探测方法。
2002-02-01 astro-ph
Warm dust in the terrestrial planet zone of a sun-like Pleiad: collisions between planetary embryos?
只有少数太阳型主序星被温暖的尘埃粒子环绕;最极端的是G 0场星BD+20 307，它在中红外波长发射约4%的能量。我们报告了一个类似的尘埃恒星HD 23514，一个F6型成员的昴星团的鉴定。一个强的中红外硅酸盐发射特征表明存在小的温暖的尘埃颗粒，但与主通量密度峰值在非标准波长约9微米。由于小粒子在轨道上的寿命很短，在一个天文单位左右的这些恒星中存在如此多的尘埃是不容易解释的。这两颗恒星表面都没有非常热（>~1000 K）的尘埃，这表明可能存在一颗比尘埃更靠近恒星的行星。BD+20 307/HD 23514现象的观测频率表明，地球月球的质量当量必须通过大质量天体的碰撞转换为微小的尘埃颗粒，这些尘埃颗粒在许多（大多数？）类太阳恒星在附近年轻的太阳型恒星中识别出这两个尘埃系统表明，陆地行星形成是常见的。
2008-02-25 astro-ph
Solar System Formation Deduced from Observations of Matter
我们太阳系形成的各个方面都是从对物质化学性质的观察中推断出来的。大规模的核心是指示类地行星组成的顽火辉石球粒陨石，其高度还原的氧化状态可能是稳定的太阳能物质，只有在高温和高压。与阿诺德·欧肯所设想的地球的形成相一致，热力学的考虑导致了类地行星是由液态冷凝形成的，从热的气态原行星的中心区域下雨。原行星地球的质量估计为275- 305 mE，与木星的质量318 mE相似。太阳的原始气体和挥发性元素在行星形成早期就从类地行星中分离出来，可能是在某些超级发光的太阳事件中，甚至可能在水星完全形成之前。前超级光度的类地行星质量分布似乎比现在的类地行星质量分布更符合对其他行星系统中接近的气体巨星的观测。虽然主要是由热的气态原行星中心的降雨形成的，但地球的证据，以及其他类地行星的推论，表明一些外部的，次要的，二次的氧化物质以乔治W.韦瑟里尔相比之下，我们太阳系形成的所谓“标准模型“有缺陷的概念基础，并会导致类地行星的核心质量不足的矛盾。
2004-08-09 astro-ph physics.geo-ph
