Type II Migration: Varying Planet Mass and Disc Viscosity
本文继续了早期对巨行星迁移的研究，考察了行星质量和盘粘性对迁移率的影响。我们发现，一个缺口开放的行星的迁移率随行星的质量系统地变化，正如我们早期的工作所预测的那样。然而，圆盘粘度的变化似乎比预期的要弱得多。
2008-07-03 astro-ph
The effect of planetary migration on the corotation resonance
行星通过气体盘的迁移导致它们共振相互作用的位置漂移，并可以改变行星和盘之间施加的扭矩。我们分析了在这些情况下的非共轨共转共振的时间相关动力学。稳态谐振力矩与Goldreich & Tremaine（1979）给出的值之比基本上取决于两个无量纲量：无量纲湍流扩散时间尺度和无量纲径向漂移速度。当漂移速度与振动速度相当且粘度较小时，在没有迁移的情况下，扭矩可以变得比不饱和值大得多，但仍然与盘中的大尺度涡度梯度成比例。被困在共振中并随其漂移的流体获得相对于其周围环境的涡度异常。如果在稳定状态下，异常受到粘性扩散的限制，则所产生的扭矩与粘性成反比，尽管可能需要很长时间才能达到这种状态。对扭矩的另一个与粘度无关的贡献来自流经谐振区域的流体。在其他情况下，扭矩振荡发生在达到稳定值之前。讨论了这些结果对原行星系统偏心率演化的意义。我们还描述了可能的应用这些研究结果的coorbital区域和概念的失控（或III型）迁移。[删节]
2006-05-04 astro-ph
On the migration of protogiant solid cores
近年来，随着计算资源的增加，对嵌入气体原行星盘中的行星进行了高分辨率的三维计算。它们提供了行星迁移时间尺度的估计，可以与分析预测进行比较。虽然这些预测可能导致几个地球质量的核心迁移时间非常短，但最近的数值计算给出了一个意想不到的结果：作用在质量在5 M_Earth和20 M_Earth之间的行星上的扭矩比分析的线性估计小得多。这些发现激发了目前的工作，调查存在和起源的这种差异或“偏移”，因为我们将称之为，通过二维和三维数值计算。我们发现，偏移确实是物理的，并产生从共轨共转扭矩，因为（i）它的规模与磁盘涡度梯度，（ii）其渐近值取决于磁盘的粘度，（iii）它是与马蹄铁区宽度的过剩。我们表明，偏移对应于发病的非线性的流动在行星周围，这改变了流线拓扑结构的行星质量的增加：在低质量的流量非线性被限制在行星的邦迪球，而在较大的质量流线显示一个经典的图片让人想起限制三体问题，与一个“罗氏瓣”内的一个圆的行星盘。这种行为对于薄（H/r <~0.06）原行星盘中的亚临界固体核（M <~ 15 M_Earth）特别重要。在表面密度分布较浅的圆盘中，它们的迁移可以显著减慢或逆转。
2006-07-07 astro-ph
Giant Planet Migration in Viscous Power-Law Discs
过去十年中发现的许多太阳系外行星都是气体巨星，围绕其宿主恒星运行。由于难以在原地形成这些“热彗星”，一般认为它们是通过与新生圆盘的相互作用迁移到目前的轨道上的。本文对幂律盘中的巨行星迁移进行了系统的研究。我们发现行星的迁移率与盘的表面密度成正比。这与迁移率仅仅是圆盘的粘性漂移速度的假设不一致。然而，这个结果可以通过平衡行星的角动量与圆盘中的粘性扭矩来获得。我们已经证实，这个结果不会受到调整网格分辨率、平滑长度或行星迁移时间的影响。
2007-04-03 astro-ph
Disk-Planet Interactions During Planet Formation
近轨道太阳系外巨行星的发现导致了对盘状行星相互作用和迁移形式的广泛研究，这些形式可以作为解释其位置的一种手段。早期的工作分别建立了低质量嵌入行星和高质量间隙形成行星的I型和II型迁移机制。虽然提供了一个有吸引力的方法来解释最初形成于几个天文单位的近轨道行星，但地球质量范围内的物体向内迁移的时间短得令人不安，使巨行星核心的生存成为一个问题。这一领域的最新进展来自于现代数值技术的应用，这些技术利用了最新的超级计算机资源。这些都使更高的分辨率研究的区域接近行星和启动的研究行星相互作用的磁盘经历磁流体湍流。这项工作表明，低质量到中等质量行星的向内迁移可能会减缓或逆转。此外，一个新的非常快速的III型迁移制度的可能性，可以向内或向外，这是相关的大规模磁盘中的部分间隙形成行星已经调查。
2006-03-08 astro-ph
On disc driven inward migration of resonantly coupled planets with application to the system around GJ876
我们考虑两颗原行星在重力作用下相互作用以及一个原行星盘。这两颗行星的轨道内部的潮汐维持盘腔，而磁盘的相互作用指数向内迁移。当迁移足够慢时，迁移速度更快的外原行星接近并与内原行星锁定在2：1的可伸缩性中。这一点在后来的进化中得以保持。我们研究这种演变，使用一个简单的分析模型，全流体动力学的2D模拟的磁盘行星系统和较长的时间N机构整合纳入简单的处方光盘上的行星轨道的影响。原行星的偏心率被认为是由外行星轨道的外盘引起的迁移率决定的。我们将我们的结果应用到最近发现的共振行星周围GJ876。模拟结果表明，当行星在内腔中运行时，具有原行星盘所期望的参数的盘会导致在2：1的可压缩性中被捕获，并且可以获得在观测范围内的偏心率。
2001-04-26 astro-ph
Numerical simulations of type I planetary migration in nonturbulent magnetized discs
利用两种不同的欧拉有限差分程序进行了二维MHD数值模拟，分析了环形磁场对非湍流原行星盘中低质量行星迁移的影响。磁场的存在改变了可以在圆盘中传播的波。在最近的线性分析（Terquem 2003）的协议，我们发现，两个磁共振发展的行星轨道的两侧，这有助于一个显着的全球扭矩。为了测量圆盘对行星施加的扭矩，我们进行了模拟，其中后者要么固定在圆形轨道上，要么允许迁移。对于一个5个地球质量的行星，当声速的平方与行星所在地的阿尔芬速度的平方之比β = 2时，我们发现当圆盘中的磁场B_x为均匀时，向内迁移，当B_x随r^{-1}减小时，向外迁移减少，当B_x随r^{-2}减小时，向外迁移减少。这些结果与线性分析的预测一致。总的来说，我们的研究结果证实，即使是亚热稳定场也可以阻止类地行星的向内迁移。
2005-08-31 astro-ph
Migration of giant planets in a time-dependent planetesimal accretion disc
在本文中，我们进一步发展了Del Popolo等人（2001）提出的行星迁移模型。我们首先建模的原行星状星云作为一个随时间变化的吸积盘，并找到自相似的吸积盘，给我们明确的公式的空间结构和时间演化的星云方程的解决方案。然后，这些方程被用来获得在星子盘的行星的迁移率，并研究如何迁移率取决于盘的质量，其时间演化和无量纲粘度参数α的一些值。我们发现，嵌入在星子盘中的行星，总质量为10^{-4}-0.1 M_{\odot}，可以在低α值下向内迁移很大的距离（例如，α \simeq 10^{-3}-10 ^{-2}）和/或大的盘质量，只有当内盘被截断或由于与恒星的潮汐相互作用时才能存活。对于较小的椎间盘质量值和/或较大的α值，获得具有较大$a$的轨道。这个模型可以解释最近发现的围绕附近恒星运行的巨行星的几个轨道特征。
2002-01-18 astro-ph
The dependence of protoplanet migration rates on coorbital torques
我们通过二维和三维流体动力学模拟研究了嵌入吸积盘中的大质量原行星的迁移率。模拟遵循行星的径向运动，并采用嵌套网格代码，允许接近行星的高分辨率。我们专注于可能的作用，影响迁移率的共轨扭矩。我们分析了两种情况：（a）低质量盘中的一颗木星质量的行星和（b）高质量盘中的一颗土星质量的行星。行星迁移在情况（b）比在情况（a）更容易受到共轨力矩的影响。我们发现，在这两种情况下的共轨扭矩不依赖于敏感的行星是否被允许迁移通过光盘或被固定在一个固定的轨道上。我们还研究了行星的迁移率对行星附近的数值分辨率的依赖性。对于情况（a），即使包括来自行星希尔球深处的扭矩，数值收敛也相对容易获得。在这种情况下的迁移率在数值上是第二类迁移率的数量级，远小于第一类迁移率，如果光盘有0.01太阳质量内26 AU。来自希尔球内的扭矩对迁移率提供了实质性的相反贡献。在情况（b）中，希尔球内的气体质量大于行星的质量，并且更难获得收敛。如果忽略希尔球内的力矩，则更容易实现收敛，但迁移率人为地很大。在我们的最高分辨率下，情况（b）的迁移率远小于I型迁移率，但略大于II型迁移率。
2004-11-25 astro-ph
Models of Giant Planet formation with migration and disc evolution
我们提出了一个新的巨行星形成模型，扩展了Pollack等人（1996）的核心吸积模型，包括迁移，盘演化和间隙形成。我们表明，考虑到这些影响可以导致更快地形成巨行星，使其与从年轻的拱星盘的观测推断出的典型盘寿命兼容。这种加速是由于迁移防止了在原位计算中观察到的补给区的严重耗尽。因此，成长中的行星从来不是孤立的，它可以在更短的时间内达到交叉质量。为了说明在我们的模型中可以形成的行星的范围，我们描述了一组模拟，其中我们改变了一些初始参数，并将最终质量和半长轴与从观测到的太阳系外行星推断的质量和半长轴进行了比较。
2004-12-16 astro-ph
Global m=1 modes and migration of protoplanetary cores in eccentric protoplanetary discs
我们计算全球$m=1$模式与低模式的速度相应的引入有限的偏心率到原行星盘。我们考虑的圆盘模型是孤立的或包含一个或两个原行星轨道在一个内腔。强烈耦合到内部原行星的全球模式被发现有光盘轨道往往有拱线antialigned相对于那些内部原行星。对应于空闲盘模式的其他模式可以在大范围的长度尺度上是全局的，并且因此是长期存在的。我们考虑的运动的原行星在地球质量范围内嵌入一个偏心盘，并确定平衡轨道保持固定拱线对齐相对于磁盘气体轨道。平衡偏心被发现是相当的或可能超过光盘偏心。然后，我们近似计算潮汐与光盘的相互作用，以估计轨道迁移率。结果被发现偏离的情况下，轴对称盘与近圆形原行星轨道的原行星和磁盘轨道的偏心率变得可比的磁盘纵横比的大小。与气盘偏心率非常接近的原行星轨道在向内迁移时，其偏心率变化不大。然而，对于明显更大的轨道偏心率，迁移可能会显着减少，甚至从内向外逆转。因此，存在的全球非圆运动的光盘与径向偏移相当于半厚度可能有重要的后果迁移和生存的原行星核在地球质量范围内。
2002-04-11 astro-ph
Cavity opening by a giant planet in a protoplanetary disc and effects on planetary migration
我们研究了木星行星对原行星盘的气体分布的影响，使用一种新的数值方案，使我们能够考虑到盘的全球演变，下降到任意小的内部物理半径。我们发现类木行星不会在盘的内部（即轨道内部）打开空腔，除非（a）盘的内部物理边缘接近行星的位置或（b）行星比盘大得多。在所有其他情况下，行星只是在气体密度分布中打开了一个缺口，其全球轮廓相对于行星缺席时的轮廓基本上没有变化。然而，我们认识到，粉尘分布可能与气体分布显著不同，并且即使气体仍然存在于圆盘的内部，在某些情况下也可能打开粉尘腔。关于行星的迁移，我们发现经典的II型迁移（速度与圆盘的粘度成正比）只有在行星打开的间隙很深且干净的情况下才会发生。如果仍然有大量的气体在间隙中，行星的迁移速度通常比理论上的II型迁移速度慢。在某些情况下，移徙可以停止甚至逆转。我们开发了一个简单的模型，再现令人满意的模拟中观察到的迁移率，广泛的磁盘粘度和行星质量和位置相对于内部磁盘边缘。我们的结果与太阳系外行星系统相关，因为它们解释了（a）为什么一些热木星没有一路向下迁移到它们的母星，以及（b）为什么一对共振行星中最外面的行星通常是最大的一颗。
2007-03-07 astro-ph
Reversing type II migration: resonance trapping of a lighter giant protoplanet
我们提出了一个机制，嵌入在原行星盘的巨型原行星的迁移，其中一个巨大的原行星被赶上，在所有的方式迁移到中央恒星，由一个较轻的外部巨型原行星。这颗外原行星可能会被捕获到与更大质量的原行星的2：3共振中，在这种情况下，两颗行星在圆盘中打开的间隙重叠。出现两种效应，即平方质量加权扭矩不平衡和从外盘到内盘通过重叠间隙的增加的质量流，这两者都有利于向外迁移。事实上，在这里提出的条件下，描述了一对分别为木星和土星大小的原行星的演化，迁移是反向的，而行星的半长轴比是恒定的，偏心率被限制在小值的磁盘材料。简要讨论了该系统的长期行为，并解释了半长轴a>0.2 AU的太阳系外行星的高偏心率。
2001-01-18 astro-ph
The Migration and Growth of Protoplanets in Protostellar Discs
我们调查的木星质量的原行星与气体盘的纵横比和运动粘度的原行星盘，它形成的引力相互作用。不同的光盘表面密度分布进行了研究。我们专注于潮汐与盘的相互作用，从而形成的差距和原行星的轨道迁移。非线性水动力学模拟使用三个独立的数值代码。一个主要的结果是，轨道迁移的方向总是向内的，这样原行星在经过大约10，000个初始轨道周期的特征粘性时间尺度后，以接近圆形的轨道到达中心恒星。这被发现与原行星是否被允许吸积质量无关。向内的迁移是通过帮助内盘的消失，因此，它会施加的正扭矩，因为吸积到中央star.Our结果表明，一个现实的上限为近轨道的巨行星的质量约为5木星的质量，因为减少吸积率获得的行星的质量增加。假设一些过程，如终止的内盘通过磁层腔停止迁移，质量范围估计的一些接近轨道的巨行星（马西，科克伦，市长1999年;马西和巴特勒1998年），以及他们向内的轨道迁移可以占考虑盘-原行星的相互作用在后期阶段的巨型行星形成。最大的吸积原行星达到约4木星的质量达到附近的中心恒星。
1999-09-29 astro-ph
Planetary migration in evolving planetesimals discs
在本文中，我们进一步改进了Del Popolo等人（2001）提出的行星迁移模型，并将其扩展到Del Popolo和Eksi（2002）提出的含时星子吸积盘。在目前的研究中，Del Popolo和Eksi（2002）的假设，即星子的表面密度与气体的表面密度成正比，被释放。为了得到星子密度的演化，我们采用Stepinski和Valageas（1997）发展的方法，能够同时跟踪气体和固体粒子的演化，时间长达10^7年，然后将盘模型与Del Popolo等人（2001）提出的迁移模型耦合，得到行星在星子中的迁移速率。我们发现，已知存在于原行星系统中的固体的属性，再加上合理的密度分布的磁盘，导致在0.03-0.2 AU的范围内的最后半长轴的巨行星的特征半径。
2003-08-01 astro-ph
The brown dwarf desert as a consequence of orbital migration
我们表明，在短周期轨道周围的太阳质量的恒星-褐矮星沙漠-褐矮星的缺乏可以被理解为向内迁移的结果在一个不断发展的原行星盘。与主星同时形成的棕矮星次级行星的质量与原行星盘的初始质量相当。随后的圆盘演化导致向内迁移，并通过与恒星合并破坏棕矮星。这与大质量行星相反，大质量行星通过在圆盘接近分散的后期形成来避免这种命运。在这个模型中，棕矮星沙漠的出现是因为氢燃烧极限的质量恰好与太阳质量恒星的初始盘质量相当。棕矮星应该在恒星形成的早期阶段，在非常低质量恒星周围的近距离双星中，在其他棕矮星周围，以及在太阳型恒星周围发现。
2001-11-30 astro-ph
The interaction of planets with a disc with MHD turbulence IV: Migration rates of embedded protoplanets
（节略）我们提出了全球磁盘和本地剪切盒模拟行星与MHD湍流盘相互作用。我们研究的扭矩施加的磁盘上嵌入的行星作为行星质量的函数，从而使第一次研究的轨道迁移的行星由于相互作用与湍流盘。对H/R=0.07，行星质量M_p= 3，10，30地球质量和3木星质量的圆盘进行了全局模拟。剪切箱试验中，（M_p/M_*）/（H/R）^3= 0.1，0.3，1.0和2.0，M_* 为中心质量。这些允许嵌入和间隙形成行星进行检查。在所有情况下，施加在行星上的瞬时扭矩都表现出强烈的波动。在嵌入的情况下，它在负值和正值之间振荡，迁移作为随机游走发生，不像通常的I型迁移。嵌入式行星在20-25个轨道周期内的运行时间平均值表明，大的波动发生在更长的时间尺度上，阻止平均扭矩收敛到定义明确的值，甚至是定义明确的符号。质量越大，波动就越小，收敛性也就越好，这是因为行星对圆盘的扰动比其附近的湍流要大。最后形成间隙，过渡到II型迁移。在长时间尺度上，湍流盘中存在的显著波动对低质量嵌入式原行星很重要。如果显着的波动发生在最长的光盘进化的时间尺度，收敛的扭矩运行平均值为实际目的将不会发生，和迁移行为的低质量原行星被认为是一个合奏将是非常不同的I型理论的预测层流光盘。
2003-08-20 astro-ph
Migration of giant planets in planetesimal discs
由于行星和微行星之间的动力学摩擦，围绕微行星盘运行的行星可以从它们的初始位置向内迁移。迁移率取决于盘质量及其时间演化。嵌在长寿命的星子盘中的行星，总质量为$10^{-4}-0.01 M_{\odot}$，可以向内迁移很长的距离，只有当内部盘被截断或由于与恒星的潮汐相互作用时才能存活。在这种情况下，行星轨道的半长轴a小于0.1天文单位。对于较小的椎间盘质量值或椎间盘的快速演变（耗尽），获得具有较大$a$的轨道。这个模型可以解释过去几年中发现的围绕附近恒星运行的巨行星的几个轨道特征，以及在与短周期行星相关的几颗恒星中发现的金属丰度增强。
2001-03-20 astro-ph
Planetary migration in protoplanetary disks
在本文中，我们进一步发展了Del Popolo等人（2001）提出的行星迁移模型，并将其扩展到Del Popolo和Eksi（2002）的含时吸积盘。我们使用Stepinski和Valageas（1996，1997）开发的方法，该方法能够同时跟踪气体和固体颗粒的演化，最高可达$10^7 {\rm yr}$。圆盘模型与Del Popolo等人（2001）引入的迁移模型相耦合，以获得行星在星子圆盘中的迁移率。我们发现，在光盘的总质量为$10^{-3}-0.1 M_{\odot}$，和$0.1<α<0.0001$的情况下，行星可以向内迁移很大的距离，而如果$M<10^{-3} M_{\odot}$的行星几乎保持在其初始位置的$0.1<α<0.01$和只有在$α<0.001$的情况下，行星移动到最小值的轨道半径$\simeq 2 {\rm AU}$。该模型给出了一个很好的描述观测到的行星在0-20天的周期范围内的分布。
2003-04-06 astro-ph
Migration of extrasolar planets to large orbital radii
对星周碎片盘结构的观测提供了间接证据，证明在大的（几十个au）轨道半径上存在大质量行星，在那里，通过核心吸积形成行星形成的时间尺度非常长。在这里，我们调查人口遥远的行星是否可以通过向外迁移后，在内盘形成。确定了大量向外移徙的两种可能性。首先，早期形成的核心半径约为10 au，可以通过与气体盘的引力相互作用被带到更大的半径。这个过程是有效的，如果有强烈的质量损失从光盘-无论是在一个集群或由于光蒸发从一个恒星比太阳更大的质量-但不需要极端破坏性的环境中发现，例如，在猎户座星云的核心。我们发现，根据光盘模型，气体盘迁移可以产生大质量的行星（几个木星质量）在半径约20-50 au。其次，多个行星系统内的相互作用可以将外行星驱动到一个大的，通常高度偏心的轨道。一系列的散射实验表明，这一过程对质量比不等的系统中的低质量行星最有效。这一机制是解释大半径偏心轨道中相对低质量巨行星起源的一个很好的候选者。
2003-10-06 astro-ph
Dispersing the Gaseous Protoplanetary Disc and Halting Type II Migration
超过30颗太阳系外类似木星的行星的周期比水星短。人们普遍认为，它们是在更远的地方形成的，然后向内迁移。为了被来自气体盘的潮汐力矩驱动，行星外部的盘必须包含大约行星的质量。行星停止迁移的事实意味着它们的外盘被移走了。我们认为，外盘是由行星吸积。在这种情况下，最后的游戏是一场比赛。如果行星在被恒星吸积之前吸积了它的外盘，它就能存活下来。获胜者仅由外盘的质量与盘的局部表面密度的比率决定。
2003-06-28 astro-ph
