Tilting Jupiter (a bit) and Saturn (a lot) During Planetary Migration
我们研究了行星晚期迁移对气态巨星的影响。我们考虑Nesvorny & Morbidelli（2012）的行星不稳定性模型，其中木星和土星的不稳定性可以在自旋轨道共振发生时被激发。当$s_7$和$s_8$的频率随着行星的迁移而改变，并与木星和土星的自旋矢量的进动频率相匹配时，就会发生最显著的共振。我们表明，木星可能已经获得了它目前的木星通过交叉的$s_8$共振。这将在早期阶段对移徙的性质规定严格的限制。当接近$s_7$共振时，在木星迁移的最后时刻，预计会对木星的质量产生额外的影响。这些效应的大小取决于木星岁差常数的精确值。土星的巨大引力很可能是被捕获到$s_8$共振中而激发的。这可能发生在行星迁移的后期，此时$s_8$频率的演化非常缓慢，并且满足捕获到与$s_8$的自旋轨道共振的条件。然而，土星是否与$s_8$处于自旋轨道共振目前尚不清楚，因为现有的土星自旋岁差观测和内部结构模型存在很大的不确定性。
2015-05-12 astro-ph.EP
Earth-based Stellar Occultation Predictions for Jupiter, Saturn, Uranus, Neptune, Titan, and Triton: 2023-2050
本研究基于Gaia DR3星表与2MASS近红外K波段测光数据，给出2023-2050年六颗外太阳系天体的地基恒星掩星预测，统计了事件数量、可观测区域等信息，为外太阳系大气与环系统的十年尺度演化研究提供支撑。
2023-07-25 astro-ph.EP
Dynamical Tides during High-Eccentricity Migration produces the Hot Jupiter Pile-up, Neptune Ridge, and Neptune Desert
The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；Harvard & Smithsonian（哈佛-史密森天体物理中心）
通过流体动力学模拟，研究高偏心率迁移中基模潮汐激发对气态行星轨道圆化和质量损失的影响，解释了热木星堆积、海王星脊和海王星沙漠的形成机制。
2026-08-26 astro-ph.EP
Considerations on the accretion of Uranus and Neptune by mutual collisions of planetary embryos in the vicinity of Jupiter and Saturn
模拟冰巨人天王星和海王星的形成是行星科学中一个长期存在的问题。由于气体阻力，碰撞阻尼和共振牧羊，行星胚胎排斥星子远离他们的范围，因此他们停止增长（Levison等人，2010）。这个问题仍然存在，与吸积是发生在冰巨星的当前位置还是靠近太阳无关。我们没有试图将行星胚胎的失控/寡头生长推到10-15个地球质量，而是设想了这样一种可能性，即微行星盘可以产生一个只有1-3个地球质量的行星胚胎系统。然后，我们研究这些胚胎是否可以相互碰撞，并成长到足以达到目前的天王星和海王星的质量。我们的研究结果指出了两个主要问题。首先，在土星之外形成和保留的第一和第二大质量核心之间通常存在很大的质量差异。其次，在许多模拟中，最终的行星系在土星之外有两个以上的物体。一颗大行星从胚胎系统中成长，需要对气体盘的偏心率和倾角进行强有力的阻尼。但是，强阻尼也有利于胚胎和核心找到稳定的共振结构，这样就可以找到两个以上的幸存物体的系统。除了这些问题之外，为了使胚胎之间有实质性的相互吸积，有必要假设气体的表面密度是最小质量太阳星云的几倍。然而，这与天王星和海王星形成于一个气体匮乏的圆盘的共同想法形成鲜明对比，这是由这些行星的大气中含有相对少量的氢和氦所暗示的。我们的模拟中只有一次“偶然”成功地再现了外太阳系的结构。
2012-02-10 astro-ph.EP
On the formation location of Uranus and Neptune as constrained by dynamical and chemical models of comets
在土星的卫星土卫二中观测到的D/H富集与在近各向同性彗星中观测到的值非常相似。由于预测的强烈变化的D/H与日心距离的太阳星云，这一观察联系的原始源区的近各向同性彗星的形成位置的土卫二。也就是说，来自近各向同性类的彗星最有可能是从土卫二形成位置附近的源区进入它们目前的水库奥尔特云的。对奥尔特云形成的动力学模拟表明，天王星和海王星主要负责向奥尔特云输送物质。此外，土卫二是由土星捕获其气体包层的位置附近的太阳星云凝聚而成的，很可能就在土星目前在太阳系的位置或附近。这些证据的结合似乎要求天王星和海王星在奥尔特云形成的时期比现在更接近土星的当前位置。这样的配置与外太阳系演化的尼斯模型是一致的。进一步测量彗星，特别是黄道彗星的D/H丰度，将为各种外太阳系形成模型提供一个很好的解释。
2011-04-26 astro-ph.EP
Future destabilisation of Titan as a result of Saturn's tilting
内容：由于土卫六的迁移和土星可能在长期的自旋轨道共振中被捕获，最近的工作表明土星的密度今天可能会稳步增加，并可能在未来数十亿年内达到很大的值。已知高密度行星周围的恒星在其拉普拉斯半径附近是不稳定的，但迄今为止使用的近似值在这个区域是无效的。目的：我们的目标是调查的行为，一颗行星和它的卫星时，卫星穿过其拉普拉斯半径，而行星被锁定在长期的自旋轨道共振。方法：在前人工作的基础上，重新定义Laplace曲面的概念.我们用它来建立一个平均的分析模型，耦合行星自转轴和卫星动力学。结果如下：我们发现，动力学是围绕一个临界点，S1，在那里的相空间结构是奇异的，位于90°的曲率和附近的拉普拉斯半径。如果行星的自旋轴进动率在卫星向外或向内迁移时通过共振保持固定，那么S1就像一个吸引子，系统被迫向其演化。当它到达S1附近时，整个系统崩溃，要么是因为行星被从共振中驱逐，要么是因为卫星被弹出或碰撞到行星上。结论：如果土卫六的迁移在未来不停止，土卫六和土星可能会在几千兆年到几十千兆年之间达到不稳定状态，这取决于土卫六的迁移速度。这一演变将使土卫六不稳定，并将土星推向90°的轨道。我们的发现可能对天王星产生重要影响。它们还提供了一种直接的机制，用于产生具有正面大质量环的凌日系外行星，这种配置经常被提出来解释一些超级喷气式系外行星。
2021-10-11 astro-ph.EP
Radial velocity confirmation of a hot super-Neptune discovered by TESS with a warm Saturn-mass companion
我们报告发现和确认的行星系TOI-1288。这颗晚G矮星拥有两颗行星：TOI-1288 b和TOI-1288 c。我们将TESS星载和地基凌日测光与HARPS-N和HIRES高精度多普勒测量相结合，我们使用这些测量来限制系统中两颗行星的质量和行星b的半径。TOI-1288~b的周期为$2.699835^{+0.000004}_{-0.000003}$ d，半径为$5.24 \pm 0.09$ R $_\oplus$，质量为$42 \pm 3$ M $_\oplus$，使这颗行星成为一颗位于海王星沙漠中的热凌日超级海王星。这个沙漠指的是在短周期轨道上缺乏海王星大小的行星。我们对TOI-1288进行了长达2.4年的多普勒监测，发现在中等偏心轨道（$0.13^{+0.07}_{-0.09}$）上存在一颗土星质量的行星，其最小质量为$84 \pm 7$ M $_\oplus$，周期为$443^{+11}_{-13}$ d。TESS数据的5个扇区不包括我们对TOI-1288 c的预期过境时间，我们在这些扇区中没有检测到这颗行星的过境。
2022-11-30 astro-ph.EP
Saturns Are Not Large Neptunes: The effect of removing inflated giants from empirical mass-radius relations
University of Oxford（牛津大学）
本研究通过移除膨胀巨行星后拟合断裂幂律，发现经验质量-半径关系中存在独特的土星质量区（54-258地球质量），并更新了巨行星膨胀的辐照阈值。
2026-09-16 astro-ph.EP
A 43 day transiting Neptune and two 25 day Saturns from TESS, NGTS and ASTEP
发现一个43天海王星和两个25天土星，通过多源观测确认其行星性质并测定关键参数。
2025-12-08 astro-ph.EP
HAT-P-47b AND HAT-P-48b: Two Low Density Sub-Saturn-Mass Transiting Planets on the Edge of the Period--Mass Desert
我们报告发现了两个新的凌日系外行星轨道适度明亮（V = 10.7和12.2等）F恒星（质量分别为1.39 Msun和1.10 Msun）。这两颗行星的周期分别为P = 4.7322 d和4.4087 d，质量分别为0.21 MJ和0.17 MJ，几乎介于海王星和土星之间。半径分别为1.31 RJ和1.13 RJ，这两颗密度非常低的行星是半径超过木星的两颗质量最低的行星。与最近发现的其他行星相比，我们发现亚土星（0.18MJ < Mp < 0.3MJ）和超海王星（0.05MJ < Mp < 0.18MJ）的半径变化范围很宽，并且它们的半径与辐射的相关性比大质量行星弱。这两颗行星都适合测量罗斯特-麦克劳克林效应和大气特征。测量前一种效应将允许一个有趣的理论测试，即恒星与行星的潮汐相互作用是导致对流包络星周围的近距离巨行星倾向于低轨道的原因。这两颗行星都落在短周期海王星沙漠的边缘。
2016-06-14 astro-ph.EP
Giant Planets
我们回顾了木星，土星，天王星和海王星的内部结构和演化，以及太阳系外的巨行星，特别强调限制其全球组成。
2009-12-10 astro-ph.EP
Atlas of three body mean motion resonances in the Solar System
我们提出了一种数值方法来估计任意三体平均运动共振的两个行星在圆共面轨道和一个无质量的粒子在任意轨道之间的强度。这种方法使我们能够获得一个在太阳系中的三个身体共振的图集，显示它们的位置以及涉及从0到1000 au的所有行星的数千个共振的强度。该图集证实了小行星带中涉及木星和土星的三体共振的动力学相关性，但也表明存在一个相对较强的三体共振家族，涉及遥远的外海王星区域的天王星和海王星，以及相对较强的共振家族，涉及内行星系的类地行星和类木行星。我们计算了沿太阳系的相关共振的密度，导致主小行星带位于行星系的三体共振密度最低的区域。该方法还允许的平衡点的位置显示存在的不对称的天平动（西格玛不同0或180度）。得到了共振强度与共振阶数、粒子轨道偏心率和轨道倾角的函数关系。我们确定了一些物体在与地球-木星，土星-海王星和天王星-海王星的三体共振中或非常接近于三体共振，除了木星-土星，特别是NEA 2009 SJ 18正在共振1- 1 E-1 J中发展，半人马座10199 Chariklo正在共振5-2S-2N的影响下发展。
2013-12-20 astro-ph.EP
HD152843 b & c: the masses and orbital periods of a sub-Neptune and a super-puff Neptune
本研究利用HARPS-N和TESS数据表征了HD 152843系统的两颗行星，发现它们质量相近但半径差异显著，其中c是一颗低密度超蓬松海王星，位于土星谷，是大气表征的关键目标。
2023-10-23 astro-ph.EP
Condensation-inhibited convection in hydrogen-rich atmospheres: Stability against double-diffusive processes and thermal profiles for Jupiter, Saturn, Uranus, and Neptune
在大气中，云凝结区的特征是相关凝结物质的丰度有很强的垂直梯度。在地球上，由于N $_2$比水蒸气重，因此只有释放出的潜热才对对流产生显著影响，因此平均分子量的梯度对动力学的影响相对较小。相反，在氢占主导地位的大气中（例如巨行星），所有冷凝物质都比背景气体重得多。如果特定物种的富集超过临界阈值，这可以稳定云层附近的大气层，防止对流。这就提出了两个问题。在这样一个稳定的层中，是什么在传输能量？巨行星的热分布会受到什么影响？为了回答这些问题，我们首先进行了一个线性分析的对流和双扩散不稳定性的可冷凝介质中显示，有效的冷凝可以抑制双扩散对流。这表明，一个稳定的辐射层可以在云凝结水平附近形成，导致深层大气温度的升高。然后，我们研究了最丰富的物种-水--与稳态大气模式的凝结的影响。与标准模型相比，在关键化学示踪剂的淬火深度处，温度升高可达数百度。总的来说，这种效应可能对我们理解巨行星大气的动力学和化学状态，对它们未来的观测（例如朱诺）以及它们的内部演化有许多影响。
2016-10-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
Detecting the Signatures of Uranus and Neptune
自第一次发现绕类太阳恒星运行的行星径向速度以来已有15年多的时间，径向速度测量的时间基线现在已经延伸到木星类似物的轨道之外。然而，对土星轨道半径以外的系外行星轨道周期的敏感性仍然超出了我们的能力范围，因此我们可以获得的关于冰巨星绕太阳类似物的流行的线索很少。在这里，我们模拟径向速度，过境，光度相位振幅签名的太阳系巨行星，特别是天王星和海王星，并评估其可探测性。我们将这些结果用于监测低质量恒星，并将其与其他潜在方法（如天体测量和成像）的相对检测前景进行比较。这些结果定量地显示了有多少现有技术适合于探测晚型恒星雪线以外的冰巨星，以及在太阳型恒星周围探测真正的天王星/海王星类似物所面临的挑战。
2011-04-26 astro-ph.EP
Tilting Ice Giants with a Spin-Orbit Resonance
巨大的碰撞可以解释天王星和海王星巨大的倾斜度，但是产生两颗倾斜度相差很大、自转速度惊人相似的行星是一个低概率事件。陷入长期的自旋轨道共振，自旋和轨道进动频率之间的耦合，是一个有前途的选择，因为它可以倾斜行星而不改变其自旋周期。我们用数值积分表明，如果天王星在吸积其气态大气的同时拥有一个质量至少是其卫星系统质量三倍的巨大环行星盘，那么它的自旋进动率将增加到足以与自己的轨道共振，从而可能将行星的质量提高到70 ${^\circ}$。我们发现，一个巨大的磁盘的存在移动拉普拉斯半径显着向外从其经典值，导致更多的磁盘有助于行星的极点岁差。虽然我们很少能产生大于70 ${^\circ}$的倾斜，也不能驱动倾斜超过90 ${^\circ}$，但随后与$0.5\,M_{\oplus}$附近的物体发生碰撞，可能会使天王星从70 ${^\circ}$倾斜到98 ${^\circ}$。将巨大撞击物的质量和数量从两个或更多减少到一个，会增加天王星自旋状态产生的可能性约一个数量级。相比之下，海王星需要一个质量较小的盘来解释它的30 ${^\circ}$倾斜，完全消除了巨大碰撞的需要。
2020-05-07 astro-ph.EP
Influence of penetration depth on jets on giant planets: equatorial jet direction, jet numbers, and jet energy fraction
The University of Chicago（芝加哥大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；University of Exeter（埃克塞特大学）
本文通过二维准地转模型研究穿透深度如何影响喷流结构，发现穿透深度决定赤道喷流方向及能量分配，揭示了巨行星喷流差异的机制。
2026-04-17 astro-ph.EP
NGTS-11 c: a transiting Neptune-mass planet interior to the warm Saturn NGTS-11 b
报道发现凌星暖海王星NGTS-11 c，与暖土星NGTS-11 b构成多行星系统，通过TESS和地面观测确认，视向速度测质量，并修正NGTS-11 b质量，探讨其形成机制及与类似系统的比较。
2025-10-15 astro-ph.EP
The Boundary between Gas-rich and Gas-poor Planets
次土星横跨在富含气体的类地行星和缺乏气体的超级地球/次海王星之间。它们的大半径（4- 8 $R_\oplus$）表明它们的气体-核心质量比在$\sim$ 0.1- 1.0的范围内。由于它们的外壳和它们的核心一样大，亚土星正处于失控的气体吸积的边缘;预计它们的人口比气体巨星少得多。然而，在$\sim$ 100天内观察到的亚土星和土星的发生率是相当的。我们表明，在这些内部区域的行星系，次土星/彗星的增长最终是有限的本地和全球的流体动力学流动-失控吸积终止和气体巨星的形成被抑制。我们推导出一个简单的解析公式的本地流体动力吸积率-一个表达式，以前只报道作为一个经验拟合数值模拟。同时发展的背景盘气体和气体吸积到行星的核心，我们发现，无论是无处不在的超级地球/次海王星和稀有的富含气体的行星是最好的解释，如果一个潜在的核心质量分布是在$\sim$ 4.3 $M_\oplus$达到峰值。在一个有限的磁盘寿命$\sim$ 10百万年，大规模的核心（$\gtrsim 10M_\oplus$）可以成为气体贫乏或气体丰富，这取决于他们组装时，但较小的核心（$\lesssim 10M_\oplus$）只能成为气体贫乏。更大质量的核心所提供的更广泛的可能结果可以解释为什么富含金属的恒星拥有更多样化的行星。
2019-06-04 astro-ph.EP
The large obliquity of Saturn explained by the fast migration of Titan
行星的倾斜度是其赤道和轨道平面之间的倾斜度。预计巨行星的形成几乎是零。因此，在土星形成后，一定有某种动力机制使它倾斜到了目前的26.7°。这一事件传统上被认为发生在4个多亿年前的行星迁移后期，因为土星的自旋轴进动和海王星的节点轨道进动模式之间的共振交叉。在这里，我们表明Lainey等人（2020）测量的土卫六的快速潮汐迁移与这种情况不相容，并且它为土星目前的潮汐提供了新的解释。土卫六的一次重大迁移将阻止任何早期的共振，使之前对土星倾斜所设定的晚期行星迁移的限制失效。相反，我们认为共振是最近遇到的，大约1 Gyr前，迫使土星的倾斜度从一个小值（可能小于3°）增加到目前的状态。这种情况表明，土星的标准化极转动惯量位于0.224和0.237之间。我们的发现为土星，木星以及可能的巨型系外行星在多个系统中的自旋轴演化带来了一个新的范例，其中，行星不是一劳永逸的，而是由于其卫星的迁移而不断演化。
2021-10-08 astro-ph.EP
Ring Formation around Giant Planets by Tidal Disruption of a Single Passing Large Kuiper Belt Object
巨行星环的起源仍然难以捉摸。土星环质量巨大，由90-95%的水冰组成。相比之下，质量小得多的天王星和海王星环是黑暗的，可能有更高的岩石分数。在这里，我们调查，第一次，潮汐中断的一个路过的对象，包括随后形成的行星环。首先，我们进行SPH模拟的潮汐破坏的大分化对象（$M_{\rm body}=10^{21-23}$），经历近距离接触土星或天王星。我们发现，经过的天体质量的大约$0.1-10$ %被引力捕获在行星周围。然而，这些碎片最初是大块的，并且围绕行星有高度偏心的轨道。然后，我们进行N体模拟，包括行星的扁率，从SPH模拟获得的数据开始。我们的N-体模拟表明，这些大块在接下来的几个轨道上被潮汐摧毁。它们各自的轨道然后开始围绕地球的赤道不连贯地进动，这增强了它们在长期进化中的相遇速度，导致更具破坏性的影响。这些碰撞将削弱它们的偏心率，导致碎片云逐渐坍缩成一个薄的赤道低偏心率环。这些高能撞击预计将是灾难性的，足以产生小粒子。我们的数值计算结果还表明，形成的环的质量大到足以解释目前的环，包括土星和天王星周围的内部规则卫星。在天王星的情况下，一个天体可以更深入行星的洛希极限，从而更有效地捕获岩石物质，而土星的情况下，主要是冰被捕获。因此，我们的结果可以自然地解释土星，天王星和海王星环之间的成分差异。
2016-09-08 astro-ph.EP
Dust Ablation on the Giant Planets: Consequences for Stratospheric Photochemistry
行星际尘埃的消融为木星、土星、天王星和海王星的上层大气提供了氧气。利用最近的动力学模型预测尘埃流入巨行星的速率（Poppe，A.R.~等~ [2016]，Icarus 264，369），我们计算了烧蚀剖面，并研究了这些行星平流层中随后的耦合氧-烃中性光化学。我们发现，来自埃奇奥-柯伊伯带、彗星族彗星和奥尔特云彗星的尘埃颗粒提供的有效氧流入率为：1.0 $^{+2.2}_{-0.7} \, \times \, 10^7$ O原子cm $^{-2}$ s $^{-1}$到木星，7.4 $^{+16}_{-5.1} \, \times 10^4$ cm $^{-2}$ s $^{-1}$到土星，8.9 $^{+19}_{-6.1} \, \times \, 10^4$ cm $^{-2}$ s $^{-1}$到天王星，7.5 $^{+16}_{-5.1} \, \times \, 10^5$ cm $^{-2}$ s $^{-1}$到海王星。烧蚀的氧的命运部分取决于最初输送的产物的分子/原子形式，以及它沉积的高度。平流层的主要产物是CO、H $_2$ O和CO $_2$，它们在光化学上相对稳定。模型数据的比较表明，行星际尘埃颗粒提供了一个重要组成部分的外部氧气木星和天王星，但远远低于所需的量来解释目前在土星和海王星的平流层中看到的CO丰度。我们的结果与所有巨行星在过去几百年内都经历过大彗…
2017-06-14 astro-ph.EP
Evidence from the asteroid belt for a violent past evolution of Jupiter's orbit
我们利用主小行星带中大（> 50 km）小行星的当前轨道结构来约束巨行星从原始轨道迁移到当前轨道时的演化。Minton和Malhotra（2009年）指出，主带中大型小行星的轨道分布可以通过巨行星在τ ~ 0.5My时间尺度上的指数衰减迁移来重现。然而，自洽的数值模拟表明，在如此短的时间尺度上，巨行星的微行星驱动的迁移与它们的半长轴的指数变化不一致（Hahn & Malhotra，1999）。实际上，典型的时间尺度是τ> 5 My。当巨行星在这个时间尺度上的迁移应用于小行星带时，所得到的轨道分布与观测到的轨道分布不一致。然而，行星间的相遇会大大加快行星迁移的速度。考虑一个演化，木星和土星都与海王星质量的行星（可能是天王星或海王星本身）近距离相遇，第三颗行星在被土星向内散射后，又被木星向外散射。这种情况导致木星和土星之间的轨道间隔非常迅速地增加，我们在这里显示对小行星带的结构只有轻微的影响。这种类型的演化被称为跳跃木星案例。我们的研究结果表明，迁移前的小行星带的总质量和动力学激发与目前观察到的相当。此外，他们暗示，在迁移之前，木星和土星的轨道比现在的轨道要小得多。
2010-09-08 astro-ph.EP
Calculation of the enrichment of the giant planet envelopes during the "late heavy bombardment"
我们太阳系的巨行星拥有主要由氢和氦组成的包层，但相对于我们的太阳，它们也富含重元素。为了更好地限制这些重元素是如何被传递的，我们量化了在所谓的“晚期重轰炸”期间的吸积量，当时行星完全形成，星子无法深入行星。在“尼斯模型”的基础上，我们得到了木星的吸积质量为$0.15\pm0.04 \rm\,M_\oplus$，土星的吸积质量为$0.08 \pm 0.01 \rm\,M_\oplus$。对于另外两颗巨行星，发现结果主要取决于它们是否在不稳定阶段转换位置。天王星的吸积质量是有反转的$0.051 \pm 0.003 \rm\,M_\oplus$和没有反转的$0.030 \pm 0.001 \rm\,M_\oplus$。海王星在模型中吸积了$0.048 \pm 0.015 \rm\,M_\oplus$，在模型中它最初比天王星更接近太阳，而$0.066 \pm 0.006 \rm\,M_\oplus$则不然。在混合良好的包层中，这对应于木星和土星的$0.033 \pm 0.001$和$0.074 \pm 0.007$相对于太阳值的富集增加。对于另外两颗行星，我们发现天王星的富集是$2.1 \pm 1.4$（w/ inversion）或$1.2 \pm 0.7$（w/o inversion），海王星的富集是$2.0 \pm 1.2$（w/ inversion）或$2.7 \pm 1.6$（w/…
2010-12-03 astro-ph.EP
The Hottest Neptunes Orbit Metal-Rich Stars
本文利用Gaia DR3恒星金属丰度目录发现Neptune沙漠行星的宿主恒星比长周期Neptune或小行星宿主更富金属，且与热Jupiter宿主相似，推断沙漠行星可能是巨行星裸露的内核。
2025-02-03 astro-ph.EP
Could Uranus and Neptune form by collisions of planetary embryos?
天王星和海王星的起源仍然是行星形成模型的一个挑战。一个可能的解释是，这些行星是由一些行星胚胎形成的，这些行星胚胎的质量只有几个地球的质量，它们在土星轨道之外形成并向内迁移。这些胚胎可以碰撞和合并形成天王星和海王星。在这项工作中，我们重新审视这一形成的情况下，使用三维流体动力学模拟研究这种碰撞的结果。我们调查在什么条件下完美合并假设是适当的，并推断行星的最终质量，质量和旋转周期，以及原卫星盘的存在。我们发现，在我们的模拟中形成的行星的总的束缚质量和束缚度一般同意N体模拟，从而验证了完美合并的假设。然而，推断出的行星质量通常与天王星和海王星的不同，只有在少数情况下才能大致匹配。此外，我们发现，在大多数情况下，在这种情况下形成的行星旋转速度比天王星和海王星快，接近分裂速度，并具有巨大的磁盘。因此，我们得出结论，在这种情况下形成天王星和海王星是具有挑战性的，需要进一步的研究。我们认为，未来的行星形成模型应致力于解释行星的各种物理性质，如它们的质量，成分，结晶度，自转速率和卫星系统。
2020-09-21 astro-ph.EP
Born eccentric: constraints on Jupiter and Saturn's pre-instability orbits
动力学不稳定性被认为塑造了外太阳系的轨道结构。在模拟这种不稳定性时，一个关键的约束来自木星的第五偏心模式（由其振幅M55量化），这是太阳系长期演化的重要驱动力。从通常假设的近圆形轨道开始，目前的巨行星结构处于数值生成系统的极限，M55很少被激发到它的真实值。在这里，我们对大量人为触发的不稳定性进行了动力学分析，并测试了巨行星原始轨道的各种配置。除了更多的标准设置，并受到现代流体动力学模拟的结果的巨大行星的原始气体盘内的演变，我们认为木星和土星出现的可能性，从星云气体锁定在2：1共振与非零偏心率。我们表明，在这样的情况下，现代土星-土星系统代表了一个典型的模拟结果，和M55通常匹配。此外，我们表明，天王星和海王星的最终轨道是由在原始柯伊伯带的质量和喷出的冰巨人的组合。
2020-09-23 astro-ph.EP
The quest for H$_3^+$ at Neptune: deep burn observations with NASA IRTF iSHELL
来自分子离子H $_3^+$的辐射是木星、土星和天王星上层大气的一个强有力的诊断，但它在海王星仍然没有被检测到。为了寻找这种发射，我们提出了海王星在3.93和4.00 $μ$ m之间的近红外光谱观测，该观测是在2017年8月17日至20日在夏威夷的NASA红外望远镜设施上使用新委托的iSHELL仪器拍摄的。我们花了15.4小时整合整个磁盘的行星，但无法明确地确定任何H $_3^+$线的排放。假设温度为550 K，我们得到了柱积分密度的上限为$1.0^{+1.2}_{-0.8}\times10^{13}$ m $^{-2}$，比以前最好的观测约束提高了30%.这一结果意味着模型高估了密度至少5倍，突出表明需要重新开展建模工作。一个潜在的解决方案是强烈的垂直混合的多原子中性物种从海王星的平流层上部的热层，与H $_3^+$反应，从而大大降低了列集成H $_3^+$密度。这一上限也限制了未来使用詹姆斯·韦伯太空望远镜探测H $_3^+$的尝试。
2017-11-24 astro-ph.EP
Uranus and Neptune: Shape and Rotation
天王星和海王星都被认为有强烈的纬向风，速度为每秒几百米。然而，这些风速是基于旅行者2号对行星无线电信号的周期性变化和行星磁场的拟合测量而假设的固体旋转周期;天王星和海王星分别为17.24 h和16.11 h。土星的射电周期并不代表土星的深层自转，天王星和海王星的磁场也很复杂，这一认识提高了旅行者2号的射电和磁场周期可能并不代表冰巨星的深层自转周期。此外，如果天王星和海王星内部存在深度差异自转，则没有单一的固体自转周期可以表征行星的整体自转。我们使用风和形状的数据来研究天王星和海王星的旋转。冰巨人的形状（扁平）没有测量，而只是从大气风速和无线电掩星测量在一个单一的纬度推断。天王星和海王星的扁率值与旅行者自转周期不一致。在行星的单掩星半径和引力系数的约束下，风速或1巴等值面的动力高度最小化，导致天王星的固体自转周期为~ 16.58 h，海王星为~ 17.46 h。天王星的旋转速度可能比旅行者号快，海王星的旋转速度可能比旅行者号慢。我们根据这些自转速率推导出行星的形状。相对于这些旋转周期的风速在天王星和海王星上基本相同，风速比以前认为的要慢。或者，如果我们解释风的测量在圆柱上的差异旋转基本上没有剩余的大气风。
2010-06-19 astro-ph.EP
The past and future obliquity of Saturn as Titan migrates
目标：最近的研究表明，土卫六的快速迁移可能是造成土星自转轴目前倾斜26.7°的原因。我们的目标是量化这一结果的一般性水平，并衡量最有可能的参数集。我们的目标也是确定土星在未来将达到的高度。方法：我们探索了广泛的参数和传播数值的方向，土星的自旋轴向后和向前的时间。结果如下：在绝热状态下，土星当前自旋轴方向的可能性最大，因为原始的温度在2°到7°之间。对于比无线电科学实验预期的稍快的迁移，非绝热效应甚至允许完全为零的原始结晶。从这样小的倾斜开始，土星的自转轴可以发展到现在的状态，前提是：i）土卫六的半长轴变化超过其当前值的5%，ii）其迁移速率不超过标称测量速率的10倍。相比之下，观测数据表明，土卫六的半长轴在4个陀螺仪上的增加超过了50%，误差线意味着目前的迁移率不太可能大于其标称值的1.5倍。结论：如果土卫六确实在今天之前进行了大规模的迁移，那么土星从一个小行星倾斜不仅是可能的，而且是最有可能的情况。土星的倾角预计今天仍在增加，未来可能超过65°。最大化的可能性也将严格限制土星的极地转动惯量。然而，土星的原始体积已经很大的可能性仍然存在，例如由于大规模碰撞的结果。这两种情况之间的明确区别可以通过精确测量土星的极地转动惯量来给出。
2021-03-08 astro-ph.EP
Discovering the Growth Histories of Exoplanets: The Saturn Analog HD 149026b
凌日的“热土星”HD 149026 b，在海王星-木星质量范围内的任何已确认行星中具有最高的平均密度，自2005年发现以来，它已经挑战了行星形成的理论。以前的研究无法解释这颗行星45-110地球质量的固体核心的起源，而不会引发灾难，如气体巨星碰撞或邻近行星发射的重星子轰击。在这里，我们表明，HD 149026 b的大核心可以成功地解释了标准的核心吸积理论的行星形成。我们重建HD 149026 b的关键是：（1）应用太阳星云模型来描述原行星托儿所;（2）将行星最初放置在土星日心距离9.5 AU的长周期轨道上;（3）根据恒星的重元素富集度将HD 149026盘中的固体质量调整为太阳星云的两倍。我们表明，行星的迁移到其当前的轨道在0.042 AU是符合我们的形成模型。我们对HD 149026 b的研究表明，有可能发现任何具有明确核心质量的行星的生长历史，这些行星围绕太阳型恒星运行。
2009-03-16 astro-ph.EP
Constructing the secular architecture of the solar system I: The giant planets
使用数值模拟，我们表明，通过一个小行星盘的巨行星的顺利迁移导致的轨道结构，这是不一致的，与当前的：由此产生的偏心率和倾角的轨道是太小了。行星间相互平均运动共振的交叉会激发它们的轨道偏心率，但不会激发它们的轨道倾角。此外，表征木星和土星偏心率当前长期演化的本征模的振幅将不能正确再现;只有一个本征模被共振交叉激发。我们表明，至少，土星和一个冰巨人（天王星或海王星）之间的遭遇需要发生，以重现目前的长期性质的巨行星，特别是振幅的两个最强的本征模的偏心率木星和土星。
2009-09-10 astro-ph.EP
A hot mini-Neptune and a temperate, highly eccentric sub-Saturn around the bright K-dwarf TOI-2134
本研究表征了明亮K矮星TOI-2134周围的一颗内侧迷你海王星和一颗外侧高偏心率亚土星，通过TESS测光与HARPS-N/SOPHIE径向速度数据确定了它们的半径与质量，发现外侧行星部分轨道位于宜居带内，并建议后续开展RM效应与大气表征观测。
2023-10-20 astro-ph.EP astro-ph.SR
The True Stellar Obliquity of a Sub-Saturn Planet from the Tierras Observatory and KPF
本文通过KPF的罗斯特-麦克劳克林观测和Tierras天文台测光，测定TOI-2364系统中亚土星质量行星的真实倾角为15.6度，证实其轨道与恒星自转轴对齐，为研究冷恒星周围短周期亚土星质量行星轨道双峰分布提供关键数据。
2025-05-06 astro-ph.EP
TESS spots a mini-neptune interior to a hot saturn in the TOI-2000 system
研究发现TOI-2000系统中热土星内侧存在一颗迷你海王星，并通过TESS及地面径向速度等确认两行星质量，为JWST揭示其形成与迁移历史提供候选。
2023-05-31 astro-ph.EP astro-ph.IM
A Neptune-mass Free-floating Planet Candidate Discovered by Microlensing Surveys
目前的微透镜测量对自由漂浮的行星到地球质量的物体都很敏感。所有已发表的归因于未绑定行星的微透镜事件都是基于它们的短时间尺度（低于两天）来确定的，但缺乏爱因斯坦半径测量（因此缺乏对透镜质量的重要约束）。在这里，我们在超短（$t_{\rm E}=0.320\pm0.003$天）微透镜事件OGLE-2016-BLG-1540中发现了一颗海王星质量的自由浮动行星候选者。这一事件表现出强烈的有限源效应，这使我们能够测量它的爱因斯坦角半径$θ_{\rm E}=9.2\pm0.5\,μ$为。然而，在晶状体质量和距离之间仍然存在简并。源自行和源透镜相对自行测量的组合有利于海王星质量透镜位于银河系盘。然而，我们不能排除透镜是一个土星质量的天体，属于凸出人口。我们排除了15天文单位以内的伴星。
2018-02-13 astro-ph.EP
Destruction of "Peas in a Pod?" A Candidate Multi-planet System Around the Nearby, Bright Star, HD208487
本研究重新分析HD208487系统，确认候选行星c并发现新候选行星d，提出包含三颗行星的架构，并用动力学散射模型解释其形成。
2025-09-01 astro-ph.EP
Tidal Inflation Reconciles Low-Density Sub-Saturns with Core Accretion
虽然太阳系中没有天王星和土星大小之间的行星，但我们目前的系外行星普查包括几十颗质量和半径都很好的行星。这些亚土星表现出不同的体积密度，从~ $0.1-3\ \rm{g\ cm}^{-3}$。当简单地模拟为岩石核心上的氢/氦包层时，这种密度的多样性转化为行星包层分数的多样性，$f_\rm{env}=M_\rm{env}/M_p$的范围从~ $10\%$到~ $50\%$。具有$f_\rm{env}\sim50\%$的行星对通过核心成核吸积形成巨行星的传统模型提出了挑战，该模型预测当$M_\rm{env}\sim M_\rm{core}$时失控气体吸积的开始。在这里，我们表明，许多这些明显的$f_\rm{env}\sim50\%$行星的信封比他们似乎少丰富，占潮汐加热后。我们提出了一个新的框架，用于模拟亚土星内部，其中包括信封通货膨胀由于潮汐，这是由观察到的非零偏心率，以及潜在的偏心率。因此，当我们将我们的模型应用于已知的亚土星时，我们推断出比无潮汐估计更低的$f_\rm{env}$。我们提出了一个案例研究K2-19 b，一个中等偏心的次土星。忽略潮汐，K2-19 b似乎有$f_\rm{env}\sim50\%$，不稳定地保持在失控阈值附近;通过包括潮汐，我们发现$f_\rm{env}\sim10\%$，解决了紧张局势。通过对$4-8\ R_{\oplus}$行星的系统分析，我们发现大…
2020-05-22 astro-ph.EP
The GAPS programme at TNG XLIX. TOI-5398, the youngest compact multi-planet system composed of an inner sub-Neptune and an outer warm Saturn
本文确认了最年轻紧凑多行星系统 TOI-5398，其包含一颗热亚海王星和一颗短周期土星；通过多维高斯过程分析测光与径向速度数据，精确测量了行星质量与半径，并指出外侧行星是 JWST 大气表征的理想目标。
2023-10-25 astro-ph.EP
On the degeneracy of the tidal Love number k2 in multi-layer planetary models: application to Saturn and GJ436b
为了精确地模拟巨行星，需要一整套观测约束。由于太阳系外行星的质量、半径和温度等传统约束允许大量可接受的模型，因此需要一个新的行星参数来进一步约束行星模型。这样的参数可以是潮汐勒夫数k2。在本文中，我们的目标是研究k2揭示行星内部结构的进一步信息的能力。利用理论行星模型研究了潮汐Love数k2对行星内部密度分布的响应。特别是，我们证明了由于密度不连续性的三层行星模型的包络线的k2的简并的效果。一个可能的外部密度不连续的影响掩盖了核心质量对勒夫数k2的影响。因此，勒夫数k2和行星的核心质量之间没有唯一的关系。我们表明，退化的k2相对于层边界的信封也发生在现有的行星，如土星和热海王星GJ436b。由于简并性，行星参数k2不能用来进一步约束土星模型，对于GJ436 b，只能从给定的k2导出最大可能的核心质量。为了显著缩小GJ436b核心质量的不确定性，有必要结合k2和大气金属丰度和温度分布的知识。
2011-01-05 astro-ph.EP
Four Sub-Saturns with Dissimilar Densities: Windows into Planetary Cores and Envelopes
我们提出了Keck/HIRES径向速度运动的结果，以研究四个亚土星大小的行星，K2 - 27 b，K2 - 32 b，K2 - 39 b和K2 - 108 b，目的是了解它们的质量，轨道和重元素富集。这两颗行星的大小$(R_P = 4.5-5.5~R_E)$相似，但质量$(M_P = 16-60~M_E)$不同，这意味着它们的核心和外壳质量存在差异。K2 - 32 b是质量最小的$(M_P = 16.5 \pm 2.7~M_E)$，轨道靠近两个亚海王星，周期接近3：2：1。K2 - 27 b和K2 - 39 b分别在$M_P = 30.9 \pm 4.6~M_E$和$M_P = 39.8 \pm 4.4~M_E$的质量明显更大，并且没有显示出额外行星的迹象。K2 - 108 b在$M_P = 59.4 \pm 4.4~M_E$的质量最大，这意味着大约$\approx50~M_E$的重元素的大水库。亚土星作为一个种群，在给定的大小下，行星质量有很大的差异。它们的质量和大小之间的相关性非常小;亚土星的范围从$\approx 6-60~M_E$，无论大小。我们发现行星质量和主恒星金属丰度之间存在很强的相关性，这表明富含金属的盘形成了更大质量的行星核心。质量最大的亚土星往往缺乏可探测到的伴星，并且有适度偏心的轨道，这可能是由于以前的动力学不稳定时期。最后，我们只观察到一个弱的行星信封分数和…
2017-01-31 astro-ph.EP
Uranus and Neptune are key to understand planets with hydrogen atmospheres
天王星和海王星是太阳系最后未被探索的行星。我表明，他们持有至关重要的关键，以了解大气动力学和结构的行星与氢大气。它们的大气是活跃的，风暴被认为是由甲烷冷凝提供燃料的，甲烷冷凝既非常丰富，又发生在低光学深度。这意味着将温度和甲烷丰度作为位置和深度的函数进行映射，将告诉我们对流如何在没有表面和冷凝物的大气中组织，这些冷凝物比周围的空气重，这是气体巨星的一般特征。利用这些信息将是必不可少的约束天王星和海王星本身的内部结构，也是木星，土星和许多具有氢大气层的系外行星。由于这些大气层的空间和时间可变性，需要一个轨道器。探测器将提供参考剖面，以消除远程观测所固有的模糊性。它还将测量稀有气体的丰度，这些气体可用于重建太阳系中行星形成的历史。最后，绘制行星的重力和磁场图对于限制它们的全球组成、结构和演化至关重要。
2019-08-06 astro-ph.EP astro-ph.SR
K2-399 b is not a planet. The Saturn that wandered through the Neptune desert is actually a hierarchical eclipsing binary
本研究通过多台光谱仪径向速度数据及地面多波段测光数据，重新分析已验证的海王星沙漠行星K2-399 b，发现其实际是分层食双星系统，指出行星统计验证需全面考量假阳性场景与数据质量，建议结合后续观测确认信号属性。
2024-08-21 astro-ph.EP astro-ph.SR
Tilting Uranus via the migration of an ancient satellite
上下文天王星的98°倾斜度通常归因于行星形成末期发生的巨大撞击。然而，这种情况并非没有弱点。目的。在十亿年的时间尺度上，木星和土星卫星的潮汐迁移已经被证明会强烈影响它们的自旋轴动力学。我们的目标是根据这种机制重新审视天王星倾斜的情景。方法.我们分析了天王星的岁差谱，并确定了可能导致倾斜的候选长期自旋轨道共振。我们确定的假设古代卫星所需的捕获和探索的动力学数值的属性。结果如果它移动超过10个天王星半径，一颗质量最小为4 e-4天王星质量的卫星就能使天王星从一个小的倾斜度向90°会聚。为了在小于太阳系的年龄内实现倾斜，卫星的平均漂移率必须与月球目前的轨道扩张相当。在这些条件下，模拟显示天王星很容易倾斜超过80°。超过这一点，卫星是强烈不稳定的，并触发了一个阶段的混乱运动的行星的自转轴。混沌阶段结束时，卫星碰撞到行星，最终冻结在一个逆行或明显逆行状态（如天王星今天）的行星的引力。类似天王星的自旋状态可以以高达80%的概率获得，但更大的卫星更受欢迎，质量为1.7e-3天王星质量或更大。然而，一个较小的古代卫星并没有被明确排除，在未来的研究中，这一基本假设还有改进的空间。几颗现有卫星之间的相互作用是一种很有希望的可能性。
2022-09-21 astro-ph.EP
Uranus and Neptune as methane planets: producing icy giants from refractory planetesimals
本研究针对天王星、海王星富冰组成与外太阳系贫冰难熔星子的矛盾，提出难熔星子与原行星大气氢反应生成甲烷冰的机制，模型可匹配冰巨星的大小、质量与转动惯量，预测其氢氦比低于太阳值。
2024-07-10 astro-ph.EP
NOTE: Explaining why the Uranian satellites have equatorial prograde orbits despite the large planetary obliquity
我们表明，存在的赤道卫星是一致的碰撞倾斜的情况下，天王星。事实上，如果行星在倾斜时被一个原卫星盘包围着，并且在碰撞中暂时将一个巨大的物质环放置在行星的洛希半径内，那么原卫星盘将开始围绕行星的赤道不连贯地进动，直到比奥伯龙更远的距离。碰撞阻尼会使它坍缩成一个薄薄的赤道盘，卫星最终由此形成。事实上，卫星的轨道是倾斜的，这要求天王星在最终倾斜到98度之前有一个不可忽略的初始倾斜度（与海王星相当）。
2012-08-23 astro-ph.EP
Meridional Circulation of Dust and Gas in the Circumstellar Disk: Delivery of Solids onto the Circumplanetary Region
我们进行了形成行星的3D尘埃+气体辐射流体动力学模拟。我们研究了海王星，土星，木星和5个冥王星质量的行星在5.2，30，50 AU距离他们的恒星的参数网格。我们发现，纬向环流\citep{Szulagyi14,FC16}驱动一个强大的垂直流动的灰尘，以及，因此，灰尘是不解决在中面，即使是毫米大小的颗粒。环周环流将把尘埃和气体垂直地输送到环行区域，有效地桥接了间隙。尘埃的希尔球吸积率为$\sim10^{-8}$到$10^{-10}$ $\rm{M_{Jup}/yr}$，随行星质量增加而增加。对于气体成分，增益为$10^{-6}$至$10^{-8}$ $\rm{M_{Jup}/yr}$。随着行星质量的减小，尘埃和气体吸积速率之间的差异越来越小。在行星附近，毫米颗粒比气体更容易被捕获，这意味着环行星盘可能比环星盘更富含固体。我们计算了星周盘中各处的局部尘气比（DTG），并确定了DTG为1，0.1，0.01，0.001的中平面以上的高度。行星质量越大，毫米级的尘埃就被输送得越高，行星所携带的尘埃盘的比例也就越大。对于海王星质量或以下的行星来说，毫米尘埃的搅动可以忽略不计，但在土星质量以上的行星上是很重要的。
2021-10-22 astro-ph.EP
An unlikely survivor: a low-density hot Neptune orbiting a red giant star
热海王星，比土星小的气态行星（$\sim$ 3-8 R $_\oplus$），轨道周期小于10天，是罕见的。模型预测，这是由于高能恒星辐射剥离行星大气随着时间的推移，往往只留下岩石行星的核心。我们发现了一颗6.2 R $_\oplus$（0.55 R $_\mathrm{J}$），19.2 M $_\oplus$（0.060 M $_\mathrm{J}$）行星每4.21285天经过一颗红巨星。这颗行星的年龄和高平衡温度以及非常低的密度表明，它的气体外壳应该在数十亿年前被高能恒星辐射剥离。目前的行星质量和半径表明大气剥离比预测的要慢。出乎意料的低恒星活动和/或后期行星膨胀可能是这个系统观测到的特性的原因。
2023-03-12 astro-ph.EP astro-ph.SR
Transformation of Trojans into Quasi-Satellites During Planetary Migration and Their Subsequent Close-Encounters with the Host Planet
我们使用数值积分来研究在巨行星木星、土星、天王星和海王星迁移的后期阶段共振特洛伊和准卫星同伴的动力学演化。我们的迁移模拟从木星和土星的轨道开始，它们的轨道已经从相互的2：1平均运动共振中分离开来。海王星和天王星彼此分离，轨道偏心率被阻尼到接近它们当前的值。从这一点上，我们采用了一个行星迁移模型，其中迁移速度以特征时间尺度τ（e折叠时间）呈指数下降。我们进行了一系列的数值模拟，每一个涉及迁移的巨行星加上测试粒子特洛伊和准卫星。我们发现，天平动频率的特洛伊是类似的准卫星。这种相似性使得在行星迁移过程中，特洛伊和准卫星共振之间的物体来回动态交换成为可能。此外，在这些次级共振的影响下，准卫星的天平动振幅会被放大，直到它们与母行星近距离相遇并脱离共振。高分辨率的模拟结果显示，约80%的类卫星在木星的Hill半径（RH）内经历了一次或多次的近距离碰撞，因为它们被迫脱离类卫星共振。约有20%在R_H/4范围内，约有2.5%在R_H/10范围内。逃逸准卫星的近距离相遇发生在接近或甚至低于从主行星的2体逃逸速度。
2011-02-10 astro-ph.EP
TOI-2498 b: A hot bloated super-Neptune within the Neptune desert
本文利用TESS和HARPS数据发现并确认了位于海王星沙漠边缘的热膨胀超级海王星TOI-2498 b，通过模拟蒸发历史揭示其因光蒸发从土星大小缩减至今，并为未来大气研究提供候选。
2023-05-11 astro-ph.EP
Detection of an Atmospheric Outflow from the Young Hot Saturn TOI-1268b
本研究针对年轻热土星TOI-1268b，利用Palomar/WIRC观测其1083nm氦三重线超额吸收，结合Parker风模型测得其质量损失率与热层温度，发现其大气寿命极长，表明早期气态巨系外行星光致蒸发作用较弱。
2024-04-17 astro-ph.EP
A New Yield Simulator for Transiting Planets and False Positives: Application to the Next Generation Transit Survey
我们提出了一个产量模拟器来预测行星的数量和特征，误报和误报过境调查。该模拟器基于银河系模型和开普勒任务测量的行星出现率。它考虑到了观测窗函数和调查测量的噪音水平。此外，它还包括识别误报的审查标准。我们将此模拟器应用于下一代过境调查（NGTS），这是一项旨在探测海王星大小的系外行星过境的广域调查。我们发现，红噪声是NGTS的主要限制高达14等，其获得的水平决定了预期的产量。假设红噪声水平为1 mmag，模拟预测了四年的调查：4+-3个超级地球，19+-5个小海王星，16+-4个大海王星，55+-8个土星大小的行星和150+-10个木星大小的行星，以及4688+-45个食双星和843+-75个背景食双星。我们表征这些对象的属性，以提高假阳性的早期识别，并讨论过境候选人的后续策略。
2016-11-08 astro-ph.EP
Giant Planets
我们回顾了木星，土星，天王星和海王星的内部结构和演化，以及巨大的系外行星，特别强调限制其全球组成。与第一版相比，我们提供了一个新的讨论的大气成分的太阳系巨行星，我们讨论了木星和土星的振荡的发现，在我们的理解在高压下的材料的行为和内部和演化模型的后果的显着改善。我们把我们太阳系中的巨行星与系外行星的趋势联系起来。
2015-01-20 astro-ph.EP cond-mat.other
Tilting Uranus: Collisions versus Spin--Orbit Resonance
在本文中，我们调查是否天王星的98 $^{\circ}$的不稳定性是一个长期的自旋轨道共振的副产品，假设行星起源更接近太阳。在这个位置上，天王星的自旋进动频率足够快，可以与土星以外的另一颗行星产生共振。使用数值积分，我们表明，共振捕获是可能的，在过去的各种太阳系配置，但所需的时间尺度倾斜的行星90 $^{\circ}$是$\sim\!10^{8}$年的顺序-一个时间跨度是令人不安的长。只有在条件理想的情况下，共振反冲才能使行星在$\sim\!10^{7}$年内倾斜40 $^{\circ}$。我们也重新审视碰撞假说的起源，天王星的大结晶。我们认为多个影响与一个新的碰撞代码，建立了一个行星的总和角动量赋予撞击。由于气体吸积赋予一个未知的，但很可能是很大一部分的行星的自旋角动量，我们比较不同的碰撞模型倾斜，untight，旋转，和nonspinning行星。我们发现，1 $M_{\oplus}$罢工是足以解释行星目前的自旋状态，但两个$0.5\,M_{\oplus}$碰撞产生更好的可能性。最后，我们调查混合模型，并表明共振必须产生至少$\sim\!40^{\circ}$的任何明显的改进碰撞模型的倾斜。因为即使在这些理想的条件下，自旋轨道共振也很难将天王星的密度提高到98 $^{\circ}$，巨大的撞击似乎是不可避免的。
2021-04-28 astro-ph.EP
