基于传统的序贯吸积范式,我们提出,在第一个出生的气体巨星迁移到行星胚胎轨道之外的过程中,超级地球行星将通过平均运动共振的扫描在2:1共振位置内形成(Zhou et al. 2005)。本文研究了超级地球(m_1)在潮汐耗散和外轨道上第一颗气体巨星(m_2)扰动作用下的演化。m_1和m_2之间的长期摄动和平均运动共振(特别是2:1和5:2共振)激发了m_1的偏心率,从而引起m_1的迁移,导致热超级地球的产生。计算的热超级地球的最终位置与潮汐能量耗散因子Q '无关。研究热超级地球的迁移历史有助于揭示它的Q'值,并预测它在一个或多个热气巨星存在下的最终位置。将这一研究应用于GJ876系统,正确地再现了GJ876d在0.02AU附近的观测位置。
英文摘要:
Based on the conventional sequential-accretion paradigm, we have proposed that, during the migration of first-born gas giants outside the orbits of planetary embryos, super Earth planets will form inside the 2:1 resonance location by sweeping of mean motion resonances (Zhou et al. 2005). In this paper, we study the subsequent evolution of a super Earth (m_1) under the effects of tidal dissipation and perturbation from a first-born gas giant (m_2) in an outside orbit. Secular perturbation and mean motion resonances (especially 2:1 and 5:2 resonances) between m_1 and m_2 excite the eccentricity of m_1, which causes the migration of m_1 and results in a hot super Earth. The calculated final location of the hot super Earth is independent of the tidal energy dissipation factor Q'. The study of migration history of a Hot Super Earth is useful to reveal its Q' value and to predict its final location in the presence of one or more hot gas giants. When this investigation is applied to the GJ876 system, it correctly reproduces the observed location of GJ876d around 0.02AU.
The Signature of the Ice Line and Modest Type I Migration in the Observed Exoplanet Mass-Semimajor Axis Distribution
现有的系外行星径向速度测量在行星质量-半长轴(Mp-a)平面上完成,范围为0.1 AU < a < 2.0 AU where Mp >~ 100 M_Earth。我们边缘化的质量在这个完整的域的参数空间,并证明所观察到的半长轴分布是不一致的模型的行星形成,使用完整的I型迁移率来自线性理论,不包括冰线的磁盘表面密度分布的影响。然而,I型迁移的效率可以被抑制的非线性反馈和障碍引入的局部最大值的磁盘压力分布,我们确认,合成的MP-一个分布是兼容的观测数据,如果我们考虑到保留的原行星胚胎附近的冰线和一个数量级的减少I型迁移的效率。这些假设的有效性可以被检验,因为它们也预测了一个短周期岩石行星的人口,其质量范围与地球相当,以及在Mp-a分布中以Mp ~ 30-50 M_Earth和a < 1 AU为中心的“沙漠”。我们表明,预期的“沙漠”在Mp-a平面将可辨别的径向速度测量与1米/秒的精度和n ~ 700径向速度观测的程序星。
我们使用数值模拟来模拟小半径大质量行星的迁移,并将结果与已知的“热行星”(半长轴a < 0.1 AU的太阳系外行星)的性质进行比较。对于质量Mp sin i > 0.5 MJup的行星,在小半径处任何“堆积”的证据都很弱(统计上不显著),尽管与位于更远处的参考样本相比,热彗星的质量函数在高质量行星中是不足的,但小样本量排除了明确的结论。我们认为,这些属性是一致的磁盘迁移进入磁层腔靠近恒星。进入空腔导致迁移减慢,伴随着轨道偏心率的增长。对于质量超过1个木星质量的行星,我们发现离心率增长的时间尺度为几× 10^5年,这表明这些行星可能经常被迅速摧毁。大质量行星的偏心率增长似乎更快,这可能解释了小半径行星质量函数的变化,也可能预测了低质量行星的堆积,其样本仍然不完整。
Toward a Deterministic Model of Planetary Formation IV: Effects of Type-I Migration
在确定性行星形成模型的进一步发展中(Ida & Lin 2004),我们考虑了由于潮汐与新生盘的相互作用而引起的原行星胚胎I型迁移的影响。在原恒星盘的早期嵌入阶段,虽然胚胎迅速出现在冰线内部的区域,不受抑制的I型迁移导致其有效的自我清除。但是,胚胎继续从残留的星子形成,半径越来越大,反复向内迁移,并提供了一个主要的通道,重元素吸积到它们的宿主恒星。在盘演化的高级阶段(几百万年),气体表面密度下降到与最小质量星云模型相当或更小的值,I型迁移不再是火星质量胚胎的有效破坏机制。在广泛的初始磁盘表面密度和I型迁移效率的范围内,冰线内部的胚胎存活人口的总质量是地球的几倍。有了这个储存库,就有足够的残余胚胎库存,随后组装成类似于太阳周围的岩石行星。但是,有效的气体吸积的开始需要出现和保留的核心,更大的质量比几个M_地球,之前的磁盘气体的严重耗尽。气体巨行星的形成概率以及由此预测的太阳系外气体巨行星的质量和半长轴分布敏感地取决于I型迁移的强度。我们认为,只有当实际的I型迁移时间尺度比从线性理论推导出的时间尺度长一个数量级时,才能再现所观察到的太阳型恒星与气体巨行星的比例。