The Dynamics of Tightly-packed Planetary Systems in the Presence of an Outer Planet: case studies using Kepler-11 and Kepler-90
我们探讨了一个未被发现的外部巨行星的动力学，可观测性和系统的稳定性与紧密包装的内部行星（STIPs）的影响。我们使用直接的数值模拟，随着长期的理论和合成长期的频谱分析如何开普勒-11和开普勒-90的类似物的行为，在存在一个几乎共面的，类抛物面外扰动与半长轴之间1和5.2 AU。大部分外部扰动的位置并不影响内部行星系的演化，除了改变岁差频率。然而，在某些地方，外行星会导致系统不稳定，部分原因是长期的偏心率共振。在开普勒-90中，有一个轨道距离范围，在这个轨道距离范围内，外摄动通过长期相互作用将行星b和c驱动到轨道上，这些轨道的倾角与其余行星的倾角是$\sim16^\circ$。开普勒-90在这种配置中是稳定的。这样的长期共振，因此可以影响所观察到的过境系统的多样性。我们还比较了合成拱点和节的岁差频率与长期理论，并发现一些主要频率之间的不一致，表明行星之间的强相互作用（与系统显示TTV一致）。计算一阶振动角以识别系统中的MMR，Kepler-90中显示了两个近MMR，b和c之间的比例为5：4，g和h之间的比例为3：2。
2018-02-05 astro-ph.EP
Are Planetary Systems Filled to Capacity? A Study Based on Kepler Results
我们使用了开普勒候选行星的样本，其轨道周期小于200天，半径在1.5到30个地球半径之间，以确定相邻行星的典型动力学间距。为了得到固有的（即，无观测偏差）相邻行星的动力学间距，我们生成了遵循各种动力学间距分布的行星系种群，用开普勒航天器对它们进行了综合观测，并将我们模拟中观测到的行星的性质与实际开普勒探测进行了比较。我们发现，平均而言，相邻行星的间距为21.7个希尔半径，标准差为9.5。这种动态的空间分布与太阳系中邻近行星的空间分布是一致的。为了验证“填充行星系假说"，即所有行星系都是动态填充或充满的，我们通过执行长期（10^8年）数值模拟来确定动态填充的系统的比例。在每个模拟中，我们集成了一个系统，其中行星根据我们最佳拟合的动力学间距分布进行间隔，但在中间轨道上包含一个额外的行星。显示不稳定迹象的模拟比例提供了动态填充系统比例的近似下限;我们发现，> 31%，> 35%和>45%的2行星，3行星和4行星系统分别是动态填充的。如此大的比例表明，许多行星系确实已经满负荷了。行星系的这一特征是形成和演化模型必须满足的另一个深刻约束。
2013-02-28 astro-ph.EP
Survival of non-coplanar, closely-packed planetary systems after a close encounter
具有两个以上天体的行星系将在与行星的初始轨道分离有关的时间经历轨道交叉。在一次穿越之后，系统进入一个混沌进化的时期，最终通过行星碰撞或喷射重塑系统的结构。我们进行N体积分大量的系统等间距的行星（希尔半径的单位），以确定一个给定的行星分离的不稳定时间的分布。我们调查的时间开始不稳定，通过近距离接触和时间的行星行星碰撞。我们发现，有相当一部分非零相互倾斜的系统在近距离接触后幸存下来，并且不会立即经历行星-行星碰撞。具有显著倾向的系统可以继续进化超过相遇时间的1,000倍。长寿系统的比例取决于系统的绝对尺度和行星的初始倾角。这些结果对观测到的行星系的假设稳定性有影响。
2018-08-31 astro-ph.EP
Long-Term Stability of Tightly Packed Multi-Planet Systems in Prograde, Coplanar, Circumstellar Orbits within the $α$ Centauri AB System
我们进行长期的模拟，长达100亿年，2 - 6个行星的密集配置，每个行星的质量与地球一样，在围绕$α$ Centauri AB中的恒星组件的嵌套轨道上运行。最内侧的行星最初的轨道要么在恒星经验宜居带（HZ）的内边缘，要么在恒星保守的HZ的内边缘。虽然在低倾角、低离心率的轨道上的个别行星可以在两颗恒星的宜居带中存活，但来自伴星的扰动要求在每颗恒星的宜居带内的多行星系统中行星的最小间距必须明显大于围绕单颗恒星运行的类似多行星系统的间距，以便长寿。双星伴星会使围绕其中一颗恒星运行的行星轨道产生强制偏心率。在相控适当的拱星轨道上，初始偏心率等于其强迫偏心率的行星可以在比初始圆形轨道的行星更接近的轨道上生存，尽管所需的间距仍然高于绕单恒星运行的行星。在这两颗恒星的经验HZ范围内，总共有多达9颗行星在嵌套的椭圆轨道上可以存活到系统的当前年龄，其中5颗围绕着半人马座$α$ B，4颗围绕着半人马座$α$ A。
2018-01-18 astro-ph.EP
The stability of tightly-packed, evenly-spaced systems of Earth-mass planets orbiting a Sun-like star
迄今为止发现的许多多行星系统都以其紧凑性而闻名，相邻行星之间的距离比太阳系中的任何行星都要近。有趣的是，行星宿主恒星的年龄范围很广，这表明这种紧凑的系统可以存活很长一段时间。我们已经使用数值模拟来研究系统如何快速地变得不稳定与行星之间的间距，重点是假设系统的地球质量的行星均匀间隔的轨道（在相互希尔半径）。一般来说，行星最初距离越远，一对行星经历近距离相遇所需的时间就越长。我们恢复以前的研究结果，显示出线性趋势的初始行星间距之间的3和8相互希尔半径和对数的稳定时间。调查数以千计的模拟间距高达13相互希尔半径揭示了不同的调制叠加在这种关系附近的第一和第二阶平均运动共振的相邻和下一个相邻的行星。我们讨论了这种结构的影响和紧凑的多行星系统的稳定性的影响。应用我们的模拟结果，我们表明，多达五个地球质量的行星孤立系可以适合在适宜居带的类太阳恒星没有近距离接触至少$10^9$轨道。
2018-07-03 astro-ph.EP
Stability of Satellites in Closely Packed Planetary Systems
通过对四体（恒星、行星、行星、卫星）系统的数值积分，研究了具有紧密堆积内行星（STIPs）的行星系中卫星的稳定性。我们发现，大多数紧密间隔的稳定的两行星系统可以稳定地支持卫星在一个范围内的参数空间，这只是略有下降相比，看到的单行星的情况下。特别是，圆形的外行星卫星在$\sim 0.4 R_H$（$R_H$是希尔半径）外保持稳定，而在单行星情况下则相反。一个类似的小限制，在稳定的参数空间逆行卫星观察，行星接近的范围内2.5至4.5相互希尔半径不稳定的大多数卫星轨道，只有当$a\sim 0.65 R_H$。在非常接近的行星对（例如12：11共振）中，卫星的加入经常会破坏整个系统的稳定性，导致极端接近和卫星在环行星半长轴范围内的损失。大多数系统的调查稳定地窝藏卫星在一个广泛的参数空间，这表明，科技创新政策一般可以提供一个动态稳定的家的卫星，虽然与一个较小的稳定参数空间比单行星的情况。正如我们证明的那样，多行星系统并不是托管卫星的先验候选者，未来对多行星系统与单行星系统中卫星发生率的测量可以用来限制卫星的形成或行星之间强动力学相互作用的过去时期。
2013-08-20 astro-ph.EP
Tidal evolution of packed moon systems around an Earth-mass planet
East Texas A&M University（东德克萨斯农工大学）；University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）
研究地球质量行星周围紧密堆积卫星系统的潮汐演化，用REBOUND N体积分器及相关模块，在多种潮汐耗散参数下评估稳定性，发现地球质量行星可稳定容纳不同质量卫星数，其多卫星系统的存在依赖潮汐耗散，十亿年尺度下潮汐要更弱。
2026-07-17 astro-ph.EP
Dynamical Evolution of Closely Packed Multiple Planetary Systems Subject to Atmospheric Mass-Loss
研究紧密堆积多行星系统在光蒸发和巨型撞击引起的大气质量损失下的动力学演化，发现稳定保留系统需较宽初始间距或质量损失上限，且紧凑共振链系统对此约束更严格。
2023-03-01 astro-ph.EP
Understanding the assembly of Kepler's compact planetary systems
开普勒任务最近发现了一些系外行星系统，如开普勒-11和开普勒-32，其中几颗行星的集合被发现在非常紧密的轨道上（通常在一个天文单位的百分之几内）。这些紧凑的配置对传统的行星形成和迁移情景提出了挑战。我们提出了一个动力学研究这些系统的组装，使用N体方法，其中包括一个参数化模型的行星迁移在一个动荡的原行星盘。我们探索了一个广泛的参数空间，并发现在适当的条件下，有可能通过传统的磁盘驱动的迁移形成紧凑，紧密堆积的行星系。我们发现，同时迁移的多个行星是一个可行的机制，组装紧密包装的行星系，只要光盘提供显着的偏心阻尼和湍流的水平在光盘是适度的。我们讨论了我们的首选参数的影响，这些系统中形成的原行星盘，并评论在我们的模拟平均运动共振的发生和意义。
2014-09-01 astro-ph.EP
Dynamics and Collisional Evolution of Closely Packed Planetary Systems
高多重性的开普勒系统（称为开普勒多重系统）通常是紧密堆积的，并且可能处于不稳定的边缘。许多这种类型的系统可能经历过过去的不稳定性，其中紧凑的轨道和通常较低的密度使物理碰撞成为可能的结果。我们使用数值模拟来研究动力学不稳定性和行星行星之间的相互作用，在一个合成生成的样本紧密包装，高多重性系统。我们特别关注类似开普勒-11的系统，开普勒-11是一个有六颗行星的开普勒多行星，并运行一套动力学积分，在Lissauer等人（2011 a）报告的标称值周围采样初始轨道参数，发现大多数实现都是不稳定的，导致轨道交叉，最终碰撞和合并。我们详细研究了稳定性对行星轨道参数和行星对特征的依赖性，以识别不稳定性的可能前兆，将动力学不稳定性产生的系统与观测到的开普勒样本进行比较（应用观测修正后），并提出可能的观测特征这些不稳定性。我们研究了每个行星-行星碰撞的特征，根据接触程度和碰撞能量对碰撞进行分类，发现掠擦碰撞比直接碰撞更常见。由于开普勒multis中发现的许多行星的结构是这样的，质量是由岩石核心为主，但体积是由低密度的气体信封为主，粘性球近似可能是无效的，我们提出的流体动力学计算行星行星碰撞明显偏离这种近似。最后，我们将我们的动力学计算的一个子集，而不是使用修改后的处方来处理碰撞，发现，在一般情况下，更高的多重残留系统。
2017-06-06 astro-ph.EP
The Search for the Inbetweeners: How packed are TESS planetary systems?
本研究分析7个TESS发现的双行星系统的中间行星容纳空间，发现5个系统空间充足、TOI-1670完全排除中间行星、TOI 421仅约1.1%模拟场景稳定，为系外行星系统排布研究提供了动力学约束。
2024-10-31 astro-ph.EP
Tuning the Rate of Tightly Packed Systems To Produce Planet Occurrence Trends with Galactic Height
本研究针对行星发生率随银盘高度变化的观测趋势，提出两种密近内行星系统（STIPs）比率变化模型，发现年轻恒星STIP概率更高的设定可产生负梯度趋势，且阶跃函数模型与FGK矮星观测结果相符。
2024-09-16 astro-ph.EP astro-ph.GA
Two Jovian planets around the giant star HD202696. A growing population of packed massive planetary pairs around massive stars?
我们提出了一个新的双行星系统围绕巨星HD 202696（= HIP 105056，BD+26 4118）的证据。这一发现是基于2007年7月至2014年9月在凯克天文台进行的公开HIRES径向速度测量。我们估计HD 202696的恒星质量为1.91 $^{+0.09}_{-0.14}M_\odot$，它位于红巨星分支的底部附近。根据径向速度数据的双行星自洽动力学建模MCMC方案，随后进行长期稳定性测试，表明行星轨道周期为$P_{\rm b}$ = 517.8 $_{-3.9}^{+8.9}$天和$P_{\rm c}$ = 946.6 $_{-20.9}^{+20.7}$天，偏心率为$e_{\rm b}$ = 0.011 $_{-0.011}^{+0.078}$和$e_{\rm c}$ = 0.028 $_{-0.012}^{+0.065}$，最小动力学质量为$m_{\rm b}$ = 2.00 $_{-0.10}^{+0.22}$。$M_{\mathrm{Jup}}$和$m_{\rm c}$分别= 1.86 $_{-0.23}^{+0.18}$，$M_{\mathrm{Jup}}$。我们的稳定MCMC样本与平均周期比为11：6的轨道构型一致，并且具有低偏心率的高阶平均运动可分辨性。对于大多数稳定的组态，我们发现一个对准或反对准拱线天平动（即，$Δω$在0 $^\circ$或180 …
2019-01-30 astro-ph.EP
Can comets deliver prebiotic molecules to rocky exoplanets?
本研究通过解析模型和N体模拟，发现彗星向岩石系外行星输送前生物分子需要低速撞击，且紧密堆积系统中太阳质量恒星周围的行星最有利于完整输送，并预测生物特征与行星质量、恒星质量和行星间距相关。
2023-10-19 astro-ph.EP
Secular Perturbations from Exterior Giants Strongly Influence Gap Complexity in Peas-in-a-Pod Exoplanetary Systems
本研究探讨外部巨行星伴星的长期摄动如何通过放大内行星轨道倾角导致非相互凌日，从而解释紧密排列内行星系统观测到的间隙复杂性增加现象。
2024-12-24 astro-ph.EP
Oscillations of Relative Inclination Angles in Compact Extrasolar Planetary Systems
开普勒任务已经探测到数十个紧凑的行星系，其中有四个以上的凌日行星。这个样本提供了一组密集的行星系，它们的轨道倾角分布相对较小。大部分观测样本包含有限的多重性，这就引出了一个问题，即是否存在真正的多重凌日系统的多样性，或者某些系统仅仅具有很高的相互倾向，使它们在基于凌日的调查中表现为单凌日系统。本文开始探索动力机制在激发这类系外行星系统的轨道倾角的有效性。对于这些紧密堆积的系统，我们确定轨道倾角不会通过自激而明显分散。相比之下，两个开普勒多行星系统与额外的非过境行星容易受到其倾角的振荡，这意味着他们目前观察到的配置可能是由于行星之间的相互作用。我们还为每个行星的预期过境持续时间变化（TDVs）提供了约束和预测。在这些多行星紧凑型开普勒系统中，它们的倾角振荡非常难以激发;因此，它们倾向于保持持续的相互凌日（CMT稳定）。我们进一步研究这个问题，通过增加行星的质量，并确定所需的振荡的增强因子，以移动系统的过境。这里发现的倾角振荡为最近提出的开普勒观测到的太阳系样本中的二分法提供了信息。
2015-10-30 astro-ph.EP
Fundamental limits from chaos on instability time predictions in compact planetary systems
紧凑行星系的不稳定性一般由混沌动力学驱动。这意味着通过直接N体积分测量的不稳定时间是不精确的，而是代表了从同样有效的混沌轨迹分布中的单个绘制。为了表征的“错误”报告的不稳定时间从直接N体积分，我们调查的形状和参数的不稳定时间分布（ITDs）的合奏的阴影轨迹，最初从彼此附近的机器精度扰动。我们发现，在不稳定时间长的限制相比，李雅普诺夫（混沌）的时间尺度，ITDs方法非常相似的对数正态分布的标准偏差~0.43 $\pm$ 0.16 dex，尽管不稳定的时间变化在我们的样本从$10^4-10^8$轨道。我们发现这些预测之间非常一致，来自~450个紧密排列的三颗行星的配置，以及更广泛的验证集~ 10，000个积分，以及之前发表的~ 20，000个紧密排列的五颗行星系统的积分，以及基于TRAPPIST-1的七颗行星共振链，尽管它们的不稳定时间尺度超出了我们分析的时间尺度。我们还测试了我们的结果的动态激发版本我们的太阳系的适用性的边界。这些分布定义了混沌对这种行星系不稳定时间的可预测性所施加的基本限制。它提供了一个定量的估计的内在误差的N体不稳定性的时间印记的混乱，在任何一个方向上约为3的因素。
2020-01-14 astro-ph.EP
Dynamical Evolution of Planetary Systems
该研究探讨行星系统在形成后的动力学演化，分析共振链的形成与破坏机制，结合观测与理论说明年轻与年老系统的轨道差异，强调长期动力学对理解行星系统轨道分布的重要性。
2025-06-12 astro-ph.EP
A Closely-Packed System of Low-Mass, Low-Density Planets Transiting Kepler-11
当一颗系外行星从它的恒星前面经过（凌日），它的半径可以从星光的减少和它的轨道周期从凌日之间的时间测量。多颗行星过境同一颗恒星揭示了更多：周期比决定了稳定性和动力学，相互引力相互作用反映了行星质量和轨道形状，而过境行星的比例被观察为倍数对行星系的平面性有影响。但是很少有恒星有超过一颗已知的凌日行星，没有一颗超过三颗。在这里，我们报告了开普勒太空船对一颗类似太阳的恒星的观测，发现了六颗凌日行星，其中五颗的轨道周期在10到47天之间，另一颗周期更长。这五颗内行星是最小的行星之一，它们的质量和大小都被测量过，这些测量结果意味着大量的轻气体。行星轨道的共面性和接近程度意味着行星形成接近尾声时的能量耗散。
2011-02-01 astro-ph.EP
Making Terrestrial Planets: High Temperatures, FU Orionis Outbursts, Earth, and Planetary System Architectures
目前的原行星尘埃凝聚理论并不能预测与地球处于紧张状态的干燥硅酸盐星子。虽然已经提出了解决这一困境的方法，但它们通常都没有通过数值研究，或者与地球的（低，波动性依赖）挥发性和中等挥发性元素丰度存在紧张关系。在Boley等人（2014）的工作基础上，我们研究了熔融颗粒碰撞的影响，并发现它们可能为干燥的硅酸盐微行星问题提供解决方案。此外，加热的来源，无论是热的内部磁盘或FU猎户座规模吸积事件，将决定所产生的星子的位置，可能控制随后的行星系架构。我们假设，那些经历了FU Orionis尺度吸积事件的系统拥有与我们类似的行星系，而那些没有像开普勒看到的那样拥有非常接近，紧密堆积的行星的系统。
2017-04-18 astro-ph.EP
A dynamically-packed planetary system around GJ667C with three super-Earths in its habitable zone
由于低质量恒星的光度较低，地球大小的行星上存在液态水的轨道相对较近，这会产生多普勒信号，可以使用最先进的多普勒光谱学检测到。GJ 667 C已经被两个超级地球候选者环绕。我们调查的数据是否支持存在额外的同伴。我们从HARPS提取的光谱中获得新的多普勒测量，并将它们与PFS和HIRES光谱仪中获得的测量结果相结合。我们使用贝叶斯和基于周期图的方法来重新评估候选人的数量，并评估每个检测的置信度。在其他测试中，我们通过分析每个多普勒信号活动指数的相关性和调查准周期性来验证行星候选人。GJ 667 C的多普勒测量可以用六个开普勒信号更好地描述：两个已知的候选者（b和c）;另外三个周期为92、62和39天的少数地球质量候选者（d、e和f）;在260天轨道上的冷超级地球（g）和在17天轨道上的$\sim$ 1 M $_\oplus$物体的诱人证据（h）。我们探讨是否长期稳定的轨道是兼容的数据，通过整合8个$\times 10^4$解决方案来自贝叶斯抽样。由六颗行星组成的系统与动态稳定配置兼容。对于太阳系，最稳定的解不包含平均运动共振，并通过解析的拉普拉斯-拉格朗日解很好地描述。第七颗行星（h）的存在是由以下事实支持的：它似乎正中心位于六行星解决方案中唯一剩下的稳定岛屿上。考虑到恒星通量以及潮汐耗散效应的可居住性评估表明，有三颗（也许四颗）行星可能适合居住.
2013-06-25 astro-ph.EP astro-ph.IM
Stability Constrained Characterization of Multiplanet Systems
许多已发现的多行星系统都是紧密堆积的。这意味着质量和轨道要素的参数范围很宽，可能是动力学不稳定的，并被排除在外。我们提出了一个案例研究开普勒-23，一个紧凑的三行星系统的稳定性，过境时间变化（TTV），过境持续时间的限制可以直接比较。我们发现，在这个紧密堆积的系统中，稳定性可以对物体的质量和轨道偏心率设置上限，这些上限与当前最先进的方法相当或更严格。具体来说，稳定性将行星$b$、$c$和$d$的轨道偏心率上限分别设定为0.09、0.04和0.05。这些约束对应于径向速度信号$\lesssim 20$ cm/s，明显更严格的过境持续时间，并与TTV。稳定性也产生了68%的行星$b$，$c$和$d$的质量上限分别为2.2，16.1和5.8 $M_\oplus$，这与TTV约束的内行星和外行星竞争。执行这种稳定性约束的表征是计算昂贵的N体积分。我们表明，SPOCK，行星轨道的稳定性分类器，能够忠实地近似N体的结果超过4000倍的速度。我们认为，这种稳定性约束的表征紧凑的系统是一个具有挑战性的“大海捞针”的问题（需要删除2500个不稳定的配置，每个稳定的一个我们通过的先验），我们提供了一些实用的建议，这样的稳定性分析。
2020-12-01 astro-ph.EP
Long-term stability and dynamical spacing of compact planetary systems
本文综述致密行星系统不稳定性机制：三行星平均运动共振网络驱动半长轴混沌扩散引发散射，模型定量复现不稳定性时标，发现稳定性临界间距与行星-恒星质量比1/4次方成正比，解释希尔半径的局限性。
2024-11-29 astro-ph.EP
Super Earths and Dynamical Stability of Planetary Systems: First Parallel GPU Simulations Using GENGA
我们报告的稳定性假设的超级地球在已知的多行星系的宜居带。其中大多数尚未详细研究是否存在额外的低质量行星。在UZH开发的新N体代码GENGA允许我们在GPU上并行执行许多N体模拟。利用这一数值工具，我们可以在半长轴和偏心率参数空间中高分辨率地研究假想行星轨道的稳定性。无质量测试粒子模拟给出了很好的预测的稳定区域的扩展，并表明HIP 14180和HD 37124不提供稳定的轨道在宜居带。基于这些模拟，我们在几个系统中对10颗地球质量的行星进行了模拟（HD 11964，HD 47186，HD 147018，HD 163607，HD 168443，HD 187123，HD 190360，HD 217107和HIP 57274）。它们提供了关于平均运动共振位置和稳定区边缘处的轨道的更准确的信息。除了轨道的稳定性，我们研究的长期演变的行星，以限制可能的位置，假设的行星。假设行星系通常是紧密排列的，我们发现除了HD 168443，所有的系统都可以在宜居带中拥有10颗地球质量的行星。
2013-05-17 astro-ph.EP
The role of disc torques in forming resonant planetary systems
对行星迁移以及共振系统的形成进行建模的最准确方法是使用流体动力学模拟。通常，作用在行星上的力（扭矩）是用来自气体盘和恒星的力计算的，而气体加速度是用压力梯度、恒星和行星的引力计算的，忽略了它自己的引力。对于非迁移，忽略圆盘重力导致一致的扭矩计算，而对于迁移情况，则不一致。我们的目标是研究这种不一致的扭矩计算会对双行星系统的最终配置产生多大影响。我们的重点将放在低质量行星上，因为开普勒巡天发现的大多数多行星系的质量都在10个地球质量左右。执行流体动力学模拟的行星盘相互作用，我们测量的扭矩非迁移和迁移行星的各种光盘质量以及密度和温度的斜率，并不考虑光盘自重。使用这些数据，我们找到了一个关系，量化的不一致性，使用它在N体代码，并进行扩展的参数研究建模迁移的行星系与不同的行星质量比和磁盘表面密度，为了调查的影响的扭矩不一致的架构上的行星系。不考虑圆盘的自重力会在迁移的行星上产生人为的更大的扭矩，这会导致更紧密的行星系。在表面密度曲线较陡的制动盘中，该扭矩与正确值的偏差较大。在多行星系的流体动力学建模中，考虑扭矩修正是至关重要的，否则结果有利于更紧凑的系统。
2020-02-19 astro-ph.EP
Effects of Unseen Additional Planetary Perturbers on Compact Extrasolar Planetary Systems
受开普勒任务发现的大量紧凑的太阳系外行星系的启发，本文考虑了由于可能的额外的外行星的扰动。发现的紧凑系统有时包含多个凌日行星，因此它们的轨道角动量矢量紧密对齐。由于行星轨道容易受到倾角强迫振荡的影响，这些系统高度对齐的性质限制了可能的额外（非过境）行星。如果这些太阳系外围区域的行星有足够大的质量或足够小的半长轴，它们将导致紧凑的内部轨道在凌日配置中振荡。本文考虑了被发现拥有五颗或更多行星的紧凑系统的动力学。为了不干扰这些系统的连续，相互过境的状态，额外的行星同伴通常必须有近星点$p>10$ AU。具体的限制被认为是18个行星系，这是通过边缘化其他轨道参数使用三种不同的选择先验的同伴属性（均匀的前，过境启发前，和非过境盘前）。一个单独的合奏数值实验表明，这些紧凑的系统一般不能包含彗星类似物，而不破坏观测到的轨道。我们还考虑了这些约束如何依赖于系统的属性，并发现行星系的表面密度是最重要的变量之一。最后，我们提供了两个系统，WASP-47和开普勒-20，这种分析提供了有趣的限制的具体结果。
2017-02-24 astro-ph.EP
Orbital stability of compact three-planet systems III. The role of three-body resonances
Dipartimento di Fisica e Astronomia, Università di Bologna（博洛尼亚大学物理与天文学系）；Niels Bohr Institute and Centre for Star and Planet Formation, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所与恒星与行星形成中心）；Space Science & Astrobiology Division, MS 245-3, NASA Ames Research Center（NASA艾姆斯研究中心空间科学与天体生物学部）
研究紧凑三行星系统动态稳定性，揭示三体共振对系统长期稳定性的关键作用，发现异常稳定的相空间区域与初始轨道长期度及共振网络相互作用有关。
2026-08-19 astro-ph.EP
Production of hot Jupiter candidates from high-eccentricity mechanisms for different initial planetary mass configurations
热彗星（HJs）是轨道周期为几天量级的巨行星，半长轴在$\sim$ 0.1 au以内。有几种理论被用来解释这类行星的起源，其中之一就是高离心率迁移。这种迁移可以通过不同的高偏心率机制发生。我们的研究集中在六种不同的高偏心率机制，即直接色散，共面，Kozai-Lidov，长期混沌，E1和E2机制。我们研究了这些机制的效率，生产HJ候选人在多行星系统最初紧密包装在半长轴，考虑到大量的数值模拟的精确运动方程的背景下的N体问题。特别是，我们分析了我们的结果的敏感性的初始数量的行星，初始半长轴的最里面的行星轨道，初始配置的行星质量，并列入广义相对论的影响。我们发现，E1机制是最有效的生产HJ候选人在模拟和没有广义相对论的贡献，其次是Kozai-Lidov和E2机制。我们的结果还表明，除了初始的等质量行星配置，E1机制是显着有效的，在其他的初始行星质量配置在这项工作中考虑。最后，我们研究了生产的HJ候选人与advertise，逆行，交替轨道。根据我们的统计分析，Kozai-Lidov机制具有显著激发HJ候选者轨道倾角的最高概率。
2022-10-21 astro-ph.EP
Dynamical instability and its implications for planetary system architecture
我们研究了动力学不稳定性对塑造系外行星系统轨道特性的影响。使用N体模拟的非EMS（相等的相互分离），多行星系统，我们发现，不稳定的时间尺度$t$的下限是由最小的相互分离$K_{\rm min}$在相互希尔半径的单位。表现出不稳定性的行星系通常包括周期比为$<1.33$的行星对。我们最后的周期比分布的所有相邻的行星对显示出类似于那些观察到的\kepler \行星数据的一阶平均运动共振附近的下降峰结构。然后，我们比较的概率密度函数（PDF）的de-biased的\kepler \周期比与我们的模拟，并发现缺乏行星对周期比$> 2.1$的观测-可能是由向内迁移之前的磁盘耗散或行星对不形成周期比$> 2.1$与相同的频率，他们做较小的周期比。通过比较模拟与观测周期比的概率密度函数，得到了气盘耗散时瑞利分布偏心率尺度参数的上限为0.03。最后，我们的研究结果表明，一个“包装”或“紧凑”的行星系是一个可行的定义，至少有一个行星对的周期比小于1.33。这个标准意味着4%的\kepler系统（或6%的有两个以上行星的系统）是紧凑的。
2019-01-30 astro-ph.EP
Hiding Planets Behind a Big Friend: Mutual Inclinations of Multi-Planet Systems with External Companions
{ \it Kepler}任务已经探测到数千个行星系，其中有1-7颗凌日行星，它们与主星的距离在0.7天文单位以内。有一个明显的过剩的单凌行星系统，不能单独用凌日几何解释，当一个单一的行星相互倾斜分散假设。这表明，观测到的紧凑行星系至少有两种不同的结构。我们提出了一个方案，“开普勒二分法”可以解释的外部巨行星或恒星伴星与内部多行星系统错位的行动。外部的伴星激发了内行星的相互倾斜，导致这些系统在凌日调查中出现“开普勒单打”。我们推导出近似的解析表达式（在各种限制制度），校准与数值计算，为相互倾斜的各种行星系和扰动属性（质量$m_p$，半长轴$a_p$和倾角$θ_p$）的激发。通常，激发的互倾随着$m_p/a_p^3$和$θ_p$而增加，尽管长期共振可能导致大的互倾，即使对于小的$θ_p$。我们讨论了我们的研究结果的影响，了解过境行星系统的动力学历史与已知的外部扰动。
2016-11-03 astro-ph.EP
Binary planet formation by gas-assisted encounters of planetary embryos
我们提出了辐射流体动力学模拟中，双行星形成的几个超级地球胚胎系统中的近距离接触。胚胎嵌入在一个由气体和卵石组成的原行星盘中，并在一个区域中演化，该区域的盘结构支持收敛迁移，由于I型扭矩。当胚胎附着卵石时，它们会被加热，从而受到热扭矩（Benítez-Llambay et al. 2015）和热尾效应（Chrenko et al. 2017）的影响，这会激发轨道偏心率。受Eklund & Masset（2017）的研究结果的启发，我们假设热尾效应也垂直运作，并降低了倾斜阻尼的效率。非零倾角允许胚胎紧密堆积，并在会聚区内垂直搅拌。随后，两个胚胎在盘引力的帮助下近距离相遇，可以形成短暂的双行星，并迅速溶解。具有较长寿命的$\sim$ $10^{4}$ yr的双行星形成于一个短暂的对与剩余胚胎之一的三体相互作用中。双星的分离度在随后的遭遇中通常会减少，并且由于卵石的吸积，直到双星合并，形成一个巨大的行星核心。我们提供了一个数量级估计的预期发生率的双行星，产生一个双行星每个$\simeq$ $2$ - $5\times10^{4}$行星系。因此，虽然罕见，但双行星可能存在于系外行星系统中，应该系统地寻找它们。
2018-10-30 astro-ph.EP
The Long-Term Dynamical Evolution of Planetary Systems
本章从理论和观测两个角度讨论了行星系的长期动力学演化。我们首先讨论发生在我们自己的太阳系内的行星与行星的相互作用。然后，我们描述这种相互作用在更紧密的包装行星系。随着行星间相互作用的增强，一些系统变得动态不稳定，导致强烈的碰撞，最终导致行星的喷射或碰撞。在讨论了所涉及的基本物理过程之后，我们考虑这些相互作用如何应用于太阳系外的行星系，并探索所观测到的系统所提供的约束。残留星子盘的存在会导致行星迁移，从而引起共振交叉引起的不稳定性;然而，这样的盘也可以稳定行星系。一个行星系拥挤的诞生环境可能会产生重大影响：近距离接触和双星伴星可能会破坏系统的稳定，或塑造它们的特性。在双星的情况下，Kozai机制可以将行星放置在极偏心的轨道上，这些轨道可能会在以后旋转产生热彗星。
2013-11-26 astro-ph.EP astro-ph.SR
Statistical Distribution Function of Orbital Spacings in Planetary Systems
本文提出用对数正态分布而非单一阈值描述行星系统最小轨道间距，给出拟合参数并验证其与 Kepler 观测样本统计一致，揭示动力学不稳定性对行星体系结构塑造的关键作用。
2023-12-04 astro-ph.EP
On the formation of planetary systems via oligarchic growth in thermally evolving viscous discs
我们提出了N体模拟的行星系形成的热演化，粘性盘模型。模拟包括I型迁移（包括共转力矩及其饱和度），间隙形成，II型迁移，气体吸积到行星核心，通过光蒸发和气体盘分散。其目的是检查是否寡头增长的情况下，结合自洽的磁盘模型和最新的处方光盘驱动的迁移，可以产生类似的行星系已被观察到的。结果与初始椎间盘质量相关。低质量盘形成了地球质量行星和超级地球的紧密系统。更高质量的盘形成了多代行星，质量范围为10 < mp <45 M_Earth。这些行星通常会迁移到内盘的I型，因为共旋力矩饱和，在那里它们会打开缺口，而II型则会迁移到中央恒星。偶尔，最后一代的低到中等质量的行星形成并由于气盘分散而存活下来。在我们的模拟中没有幸存的气体巨星形成。分析表明，这些行星只有在II型迁移开始之前，在轨道半径r > 10 au处形成核心并经历失控的气体吸积，才能在迁移中幸存下来。我们的结论是，在气体盘的生命周期中，质量mp > 10M_Earth以上的行星生长导致了同旋扭矩饱和和快速向内迁移，阻止了气体巨星的形成和生存。这一结果与一些人口合成模型显示的形成气体巨行星的成功相反。这种差异的出现，部分原因是，在人口合成模型中采用的II型移民处方导致太大的减少时，在行星占主导地位的制度的移民速度。
2014-08-29 astro-ph.EP
Toward a Deterministic Model of Planetary Formation VI: Dynamical Interaction and Coagulation of Multiple Rocky Embryos and Super-Earth Systems around Solar Type Stars
视向速度和凌日观测表明，太阳型恒星上的超级地球，其质量和周期可达~20 M_E和几个月，比那些质量为20 M_E的气体巨星更常见。在许多情况下，这些超级地球是多行星系统的成员，它们之间的相互动力学相互作用影响了它们的形成和演化。在本文中，我们修改了现有的数值人口合成方案，以考虑到原行星胚胎的相互作用，其不断发展的出生气盘，以及他们的密切散射和共振相互作用。我们表明，这是可能的一组紧凑的胚胎出现内部的冰线，生长，迁移，并聚集成紧密包装的车队，失速在其宿主恒星附近。在盘气耗尽后，它们经历轨道交叉、近距离散射和巨大撞击，形成多个岩石地球或超级地球，它们在约0.1AU的非共振轨道上运行，偏心率约为0.01 - 0.1。我们认为，大多数周期在几天到几周之间的难熔超级地球可能是通过这个过程形成的。这些超级地球与类海王星冰巨星的不同之处在于它们的紧凑尺寸和缺乏实质性的气体外壳。
2010-06-14 astro-ph.EP
The Lick-Carnegie Survey: Four New Exoplanet Candidates
我们提出了新的精确的HIRES径向速度（RV）数据集附近的五个恒星在凯克天文台。HD 31253、HD 218566、HD 177830、HD 99492和HD 74156是光谱类别为F到K的主星，其径向速度变化与开普勒运动中新的或额外的行星伴星一致。这5个行星系中候选行星的轨道参数跨度最小质量为M sin i = 27.43 M_{earth}至M sin i = 8.28 M_{jup}，周期为17.05至4696.95天，偏心率范围从圆到极偏心（e ~ 0.63）。第五颗恒星HD 74156，已知有一颗52天和一颗2500天的行星，并且声称在336 d处也有第三颗行星，这显然支持“密集行星系“假说。我们对HD 74156的数据集进行了极大的扩展，为52天和2500天的行星提供了强有力的确认，但与336天行星的存在强烈矛盾，并且没有提供任何其他行星在该系统中的重要证据。
2010-11-19 astro-ph.EP
Giant Planet Scatterings and Collisions: Hydrodynamics, Merger-Ejection Branching Ratio, and Properties of the Remnants
轨道间距足够小的行星系会经历行星合并和抛射。合并与喷射的分支比敏感地依赖于行星近距离接触的处理。以往的研究都采用简单的“粘球”处方，其有效性值得怀疑。我们应用光滑粒子流体动力学和$N$体积分来研究气体巨星之间近距离相遇的流体效应和紧密堆积的行星系的长期演化。通过对$M_J$和$2M_J$的抛物碰撞的研究，我们发现当碰撞参量$r_p$（行星间近心点间距）小于$2R_J$时，会发生快速合并，合并后的质量保持了初始质量的97%.当$r_p$处于$2R_J$和$4R_J$之间时，强潮汐效应会影响“双行星”轨道。我们量化这些影响，使用一组拟合公式，可以实现$N$体代码。我们运行了一套$N$体模拟的公式和两个巨行星系统最初在不稳定的，近圆形共面轨道。流体（潮汐）效应通过使有效碰撞半径加倍，显著增加了行星合并相对于抛射的分支比。虽然流体效应不会改变每种类型的残留行星的半长轴和偏心率的分布（合并与喷射中的幸存行星），但由于分支比的变化，行星散射残留物的整体轨道特性受到强烈影响。我们还发现并合产物的自旋大小和自旋密度分布很宽。
2020-06-17 astro-ph.EP
Planet Packing in Circumbinary Systems
最近发现的围绕主序星双星运行的行星将为双星和行星形成的理论提供关键的限制。这些行星的形成路径由于宿主恒星形成机制的不确定性而变得复杂。本文比较了单星和双星行星系的动力学状态。具体地说，我们提出两个问题：（1）它意味着一个circumbinary系统是动态包装？(2)需要多少个系统才能区分一个人口密集或稀疏的行星？我们确定当环双星系统成为动态不稳定的主机恒星和内行星之间的分离的功能，以及第一和第二行星。我们表明，这些代表了独特的稳定性约束相比，单星系统。我们发现，虽然现有的开普勒数据是不足以区分人口的包装或稀疏的circumbinary系统，更彻底的研究circumbinary TTV相结合的数量级增加的系统可能会证明是决定性的。未来的空间任务，如TESS，为增加样本量提供了最好的机会。
2013-11-12 astro-ph.EP astro-ph.SR
The HARPS search for southern extra-solar planets. XXVII. Up to seven planets orbiting HD 10180: probing the architecture of low-mass planetary systems
上下文目前，通过径向速度和凌日观测，低质量太阳系外行星的发现速度正在加快，为研究行星系打开了一扇新的窗口。目标。我们正在用HARPS摄谱仪进行高精度径向速度调查，目的是描述附近太阳型恒星周围的冰巨星和超级地球的数量。这将导致更好地了解它们的形成和演化，并产生一个全球性的行星系，从气体巨星到地球行星。方法.在这一领域取得的进展主要归功于HARPS所实现的亚m/s径向速度精度。我们在这里提出了新的高质量的测量从这个仪器。结果我们发现了一个行星系，它至少由5颗类海王星行星组成，最小质量为12 ~ 25 M_Earth，它们围绕太阳型恒星HD 10180公转，距离在0.06 ~ 1.4 AU之间。第六个径向速度信号出现的周期较长，可能是由于一个65-M地球物体。此外，另一个最小质量低至1.4 M地球的天体可能存在于距离恒星0.02 AU处。这是迄今为止已知的人口最多的系外行星系统。行星处于密集但仍然分离的配置中，具有显着的长期相互作用。一些轨道周期比相当接近整数或半整数值，但系统没有表现出任何平均运动共振。广义相对论效应和潮汐耗散对最内层行星和整个系统的稳定起着重要作用。数值积分表明，长期的动力学稳定性，提供的真实质量是在一个因素~3的最小质量。我们进一步注意到，几个低质量的行星系表现出相当“拥挤”的轨道结构，几乎没有或根本没有空间留给额外的行星。（节录）
2010-11-23 astro-ph.EP
Spacing of Kepler Planets: Sculpting by Dynamical Instability
我们研究的轨道结构的开普勒过境任务使用N-体模拟检测到的多行星系统，专注于相邻行星的系统中显示四个或更多的过境行星之间的轨道间距。我们发现，所观察到的间距是紧密聚集在12个相互希尔半径，过境几何和灵敏度限制占。相比之下，动力学积分显示，如果所有轨道都是圆形且共面的，那么类似质量的系统在长达10亿年的动力学不稳定性中生存所需的最小间距为~10，如果行星轨道的偏心率为~0.02（行星过境时间变化的研究建议的值），则为~12。观测到的行星间距和理论上的稳定性阈值之间的这种明显的一致性，使我们提出，典型的行星系形成时的间距甚至更小，但除了最宽的行星系之外，大多数行星系都经历了动力学不稳定性，并退化为比以前更贫血的版本，行星更少，间距更大。因此，虽然高倍数系统（五个或更多的凌日行星）是保持稳定的原始系统，但开普勒任务大量发现的单或双行星系可能是更紧密的高倍数系统的后代。如果这一假设是正确的，我们推断开普勒系统的形成环境应该不同于类地行星。
2015-04-30 astro-ph.EP
N-body simulations of planetary accretion around M dwarf stars
我们通过N体模拟研究了M矮星周围冰线内的类地行星区域的行星吸积，包括与盘气体的潮汐相互作用。由于M矮星的低光度，宜居带（HZ）位于内部区域。在近区，由于小轨道半径处的盘气体密度较高，I型迁移和偏心阻尼引起的轨道衰减是有效的。在线性理论预测的I型迁移完全有效的情况下，我们发现迁移到主恒星附近的原行星经历了紧密的散射和碰撞，最终有4到6颗行星保持在相互的平均运动共振中，它们的轨道具有小的偏心率，并且在盘气体衰变前后都是稳定的。在缓慢迁移的情况下，共振捕获是如此有效，以至于密集的~ 40个小原行星保持在相互的平均运动共振中。在这种情况下，他们开始轨道交叉后，磁盘气体衰减和偏心阻尼由于潮汐与气体的相互作用是没有更有效的。通过原行星的合并，形成了几个行星在广泛分离的非共振轨道与相对较大的偏心率。因此，M矮星周围的类地行星的最终轨道构型敏感地依赖于I型迁移的强度。我们还发现，大量的水冰是由I型迁移从外部区域和最终的行星附近的内盘边缘周围的M矮星通常是丰富的水冰，除了最里面的一个是由外行星屏蔽，除非I型迁移速度降低了100倍以上的线性理论预测。
2009-04-29 astro-ph.EP
Detection of a transit by the planetary companion of HD 80606
我们报告了一个过境出口的检测~ 3.9-质量的行星HD 80606 b，一个物体在一个高偏心率（e ~ 0.93）围绕其母星的近似太阳型。HD 80606的变星信号的天体物理学真实性通过两个独立的望远镜系统的观测得到了证实，并与现场的几颗参考星进行了核对。相对于附近的比较星HD 80607的差分测光提供了精确的光变曲线。用全偏心轨道模型模拟的光变曲线表明，行星/恒星半径比为0.1057 +/- 0.0018，对应于太阳半径母星的行星半径为1.029 R_J;精确的轨道倾角为89.285 +/- 0.023度，总的过境时间为12.1 +/- 0.4小时。这颗行星因此加入HD 17156 b的行列，成为一类高偏心率的凌日行星，其中HD 80606 b的周期最长，轨道偏心率也最高。斯皮策空间天文台最近报告发现了HD 80606 b的二次日食，这使得可以结合主凌的中期时间进行分析，其中系统的轨道参数可以受到严格的限制。我们得到了T_tr = HJD（2454876.344 +/- 0.011）+（111.4277 +/- 0.0032）E的凌日星历。
2009-03-10 astro-ph.EP
Intra-system uniformity: a natural outcome of dynamical sculpting
本研究通过 $N$ 体模拟表明，初始过密且质量随机的行星系统可经大碰撞阶段的动力学塑造自然产生“豆荚中的豌豆”式系统内均匀性。
2023-07-17 astro-ph.EP
Orbital Architectures of Kepler Multis From Dynamical Instabilities
本文通过 N 体模拟表明，致密多行星系统经历的动力学不稳定性可自然再现 Kepler 多行星系统的主要轨道统计特征，并暗示其是解释 Kepler 二分性的关键。
2023-12-12 astro-ph.EP
How Close are Compact Multi-Planet Systems to the Stability Limit?
过境调查揭示了一个紧凑的多行星系统的显着人口，包含几个亚海王星质量的行星在近距离，紧密包装的轨道。这些系统被认为是在巨大撞击的最后阶段形成的，这将使系统接近稳定的边缘。在这里，我们评估这一假设，比较观察到的系统表现出过境时间变化（TTVs）的偏心率，与长期稳定性兼容的最大偏心率。我们使用机器学习分类器SPOCK（Tamayo et al. 2020）来快速分类许多初始配置的稳定性，从而确定这些稳定性限制。虽然以前的研究认为，多行星系统往往是最大限度地包装，在这个意义上，他们不能主机任何额外的行星，我们发现，现有的行星在这些系统中测量的偏心率低于稳定性所允许的极限的2- 10倍。我们比较这些结果与预测的行星形成的巨大影响理论，来自两个$N$体积分和理论预期，在没有耗散，这样的行星的轨道应均匀分布在整个相空间体积允许的稳定性。我们发现，所观察到的系统有系统地低于这种情况下预测的偏心率，与中位数偏心率约4倍低于预测。这些发现表明，如果这样的系统是通过巨大的撞击形成的，那么一定会发生一些耗散来抑制它们的偏心率。这可能发生在形成过程中，也许是通过与出生气盘或剩余的星子种群的相互作用，或者通过潮汐和长期过程的耦合在更长的时间尺度上发生。
2021-05-13 astro-ph.EP
The path to instability in compact multi-planetary systems
紧密堆积的系外行星系统的动力学稳定性仍然知之甚少。虽然对于双行星系统存在一个尖锐的稳定边界，但对三个或更多行星系统的数值模拟表明，它们可以在长达数十亿年的时间尺度上经历不稳定。此外，据报道，以希尔半径为单位测量的行星轨道间隔与生存时间之间呈指数趋势。虽然这些发现已经在许多数值模拟中观察到，但对导致不稳定的实际机制知之甚少。与一个恒定的扩散过程相反，行星系似乎在其生命的大部分时间里保持动态静止，然后是一个非常短的不稳定阶段。在这项工作中，我们展示了如何缓慢的混沌扩散，由于重叠的三体共振占主导地位的时间尺度，导致不稳定的初始共面和圆形轨道。虽然最后一个不稳定阶段与两行星平均运动共振（MMR）的散射有关，但对于圆形轨道来说，两行星MMR相隔太远，以至于最初远离它们的系统不稳定。我们开发了一个分析模型，将等质量等间距行星的经验趋势推广到一般系统。我们得到的生存时间的分析估计与模拟超过4个数量级的行星与恒星的质量比$ε$，和6至8个数量级的不稳定时间。我们还确认，测量轨道间距方面的希尔半径是不适应的，正确的间距单位规模为$ε^{1/4}$。我们预测，超过一定的间距，三行星共振不重叠，这将导致生存时间的增加。最后，我们讨论了我们的结果更一般的系统，包含更多的行星在最初的非圆轨道的延伸。
2020-08-18 astro-ph.EP
Unstable Planetary Systems Emerging Out Of Gas Disks
400多颗太阳系外行星的发现使我们能够通过数值模拟来统计测试我们对行星系形成和动力学的理解。传统的多行星系统的N体模拟没有气体盘成功地再现了偏心率（e）分布的观察系统，通过假设行星系是相对紧密的包装时，气体盘消散，使他们成为动态不稳定的恒星寿命。然而，这些研究不能解释太阳系外行星系的小半长轴（a），如果行星形成，如标准的行星形成理论所建议的，在冰线之外。在本文中，我们数值研究了三行星系统的耗散气体盘的演化，并限制初始条件，再现所观察到的半长轴和偏心率分布的同时。我们采用标准行星形成理论的初始条件，采用混合N体和一维气盘程序自洽地模拟了盘的演化和行星的迁移.我们还考虑了偏心阻尼的影响，研究了共转共振饱和对行星系演化的影响。我们发现，半长轴分布在很大程度上决定在一个气体盘，而偏心率分布后，磁盘耗散。我们还发现，可能存在一个最佳的磁盘质量，导致所观察到的a-e分布。我们的模拟产生了更大的分数行星系被困在平均运动共振（MMR）比的意见，表明磁盘的扰动行星轨道可能是重要的，以解释所观察到的MMR率。我们还发现，逆行轨道上的行星发生率比目前对近距离行星的观测结果要低得多。
2010-03-06 astro-ph.EP astro-ph.SR
First order resonance overlap and the stability of close two planet systems
受轨道周期比为1<P2/P1<2的多行星系统的布居情况的启发，我们研究了两行星系统的长期稳定性。两颗大质量行星在接近圆形和接近共面轨道上的哈密顿量在一阶平均运动共振附近可以简化为一个单自由度问题（Sessin & Ferraz Mello（1984），Wisdom（1986），Henrard et al.（1986））。利用这一易于分析的哈密顿量，我们应用共振重叠判据预测了两个封闭行星系统中大尺度混沌运动的发生。约化哈密顿量对行星质量比的依赖性很弱，因此重叠判据在最低阶与行星质量比无关。数值积分结果表明，在低偏心率（e <~0.1）区域，行星质量比对近轨道混沌相空间结构的影响很小。我们数值计算表明，主要由一阶共振重叠产生的混沌网络中的轨道最终经历大规模的不稳定变化的半长轴和拉格朗日不稳定。这也是真实的轨道在这个重叠区域是希尔稳定的。因此，我们可以使用一阶共振重叠准则作为一个有效的稳定性判据对观测到的行星。研究表明，对于初始轨道为圆的低质量（<10 M_Earth）行星系，完全重叠和大范围混沌的周期比位于Hill稳定的参数空间区域内.我们的工作表明，共振重叠标准，这将适用于初始偏心轨道需要考虑到二阶共振。最后，我们解决了在以前的工作中发现的希尔稳定性标准和数值确定的拉格朗日不稳定边界的共振重叠的背景下。
2013-07-30 astro-ph.EP
Detectable close-in planets around white dwarfs through late unpacking
虽然25%-50%的白矮星（WD）显示出残留行星系的证据，但它们的轨道结构和整体大小仍然未知。活跃的近距离（~1太阳半径）拱星活动在年龄跨越许多Gyrs的WD中被检测到，暗示更远的行星。在这里，我们演示了如何与4和10紧密包装的行星，保持稳定和有序的主序列的系统可以成为解开时，恒星演变成WD和经验普遍向内行星入侵整个WD冷却。我们的全寿命模拟运行宇宙的年龄，并采用1.5，2.0和2.5太阳质量的主序星质量，这对应于典型的现代WD的祖先所占据的质量范围。这些结果提供了（i）一个自然的方式来产生一个不断变化的动力学架构后的主序行星系，（ii）一个途径，行星实现临时接近轨道，可能通过凌日测光检测，和（iii）一个动力学解释如何残留的小行星可能会污染特别老的WD。
2014-11-21 astro-ph.EP astro-ph.SR
Architecture of Kepler's Multi-transiting Systems: II. New investigations with twice as many candidates
我们报告了开普勒系统的轨道结构，这些系统具有多个行星候选者，这些候选者是在分析开普勒数据的前六个季度的数据中确定的，并由Batalha等人（2013）报告。这些数据显示了365个多行星系统中的899颗凌日行星候选者，为研究行星系的统计特性提供了有力的手段。使用一个通用的质量半径关系，我们发现，只有两对行星在这些候选系统（761对总数）似乎是希尔不稳定的轨道上，这表明约96%的候选行星系被正确地解释为真正的系统。我们发现，行星对几乎没有统计偏好的平均运动共振附近。我们确定了一阶共振附近周期比分布的不对称性（例如，2：1，3：2），与一个多余的行星对躺在广泛的共振和相对较少的躺在狭窄的共振。最后，基于每个系统中相邻行星的凌日持续时间比，我们发现内部行星的凌日碰撞参量往往比外部行星小。这一发现表明，对于这些观测所探测的小行星密集系统，行星轨道平面的相互倾斜模式在1.0-2.2度范围内。
2014-07-07 astro-ph.EP
Outcomes of Sub-Neptune Collisions
本研究结合 N 体积分与光滑粒子流体动力学模拟亚海王星碰撞，发现动力学不稳定引发的多数碰撞不会完美并合，而常造成大气损失、并合伴质量损失或行星完全瓦解。
2024-09-10 astro-ph.EP
Dynamics of the TWA 7 planetary system and possibility of an additional planet
Univ. Grenoble Alpes, CNRS, IPAG（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；Department of Astronomy, University of California, Berkeley（加州大学伯克利天文学系）；LIRA, CNRS, Observatoire de Paris, Université PSL（巴黎天文台）
TWA 7行星系统通过结合N体模拟和摄动理论，探讨未检测到的内行星对尘埃盘形态和共轨道动态的影响，揭示系统在参数空间中的窄区域配置。
2026-03-03 astro-ph.EP
Full-lifetime simulations of multiple unequal-mass planets across all phases of stellar evolution
我们知道行星系在白矮星周围和在主序星周围一样常见。然而，通过剧烈的巨分支将行星系跨越恒星演化的这两个阶段自洽地联系起来，这带来了计算上的挑战，以前的研究将架构限制在等质量行星上。在这里，我们删除这个约束，并执行超过450数值积分超过哈勃时间（14 Gyr）的包装行星系与不等质量的行星。我们将由此产生的趋势描述为行星顺序和质量的函数。我们发现，在白矮星附近的侵入性径向入侵变得不太可能的行星质量之间的分散增加。轨道的弯曲可能会维持一个足够动态的环境，围绕着一个白矮星来解释观测结果，这更多地取决于地球质量行星的存在，而不是行星质量的任何变化。在白矮星阶段触发解包或不稳定性对于不等质量行星系统和等质量行星系统来说是非常容易的;在巨分支阶段的不稳定性仍然很罕见，需要微调初始条件。我们列出了每个模拟的关键动力学特征，作为即将到来的发现的潜在指南。
2016-02-29 astro-ph.EP astro-ph.SR
Scattering of small bodies by planets: a potential origin for exozodiacal dust ?
在越来越多的主序星周围观测到高水平的黄外尘埃。这种尘埃的起源尚不清楚，因为它在碰撞和辐射力下的寿命很短。即使是一个碰撞级联与公里大小的母体，建议解释外部碎片盘，不能生存足够长的时间。在这项工作中，我们调查所观察到的exozodiacal灰尘是否可以起源于外星子带。我们调查的散射过程中稳定的行星系，以确定是否有足够的材料可以分散向内，以保持其目前观察到的水平的exozodiacal尘埃。我们使用N体模拟调查这种散射的效率和它对行星系结构的依赖。这些模拟的结果可以用来评估假设的行星链在观测系统中产生exozodi的能力。我们发现，对于年龄更大（> 1亿年）的恒星，如果有外黄道尘埃，则需要一个大质量、大半径（> 20天文单位）的外带和一系列紧密堆积的低质量行星，才能将尘埃保持在目前观测到的水平。这就产生了一个问题，如果有的话，有多少真实的系统拥有这样一个人为的结构，因此能够以足够高的速度散射，以保持长时间尺度的exozodi尘埃。
2012-09-26 astro-ph.EP
