Dust Accumulation near the Magnetospheric Truncation of Protoplanetary Discs. II. The Effects of Opacity and Thermal Evolution
本文通过局部尘埃演化模拟，研究了原行星盘磁层截断处尘埃堆积中的不透明度与热演化效应，发现热演化抑制小颗粒堆积，而大固体失控增长可显著保留尘埃质量，验证了该机制对近距离行星形成的重要性。
2024-02-22 astro-ph.EP astro-ph.SR
Capture and migration of Jupiter and Saturn in mean motion resonance in a gaseous protoplanetary disc
我们研究了木星和土星嵌入在一个气态的，太阳星云型盘的流体动力学模拟与FARGO2D1D代码的动力学演化。我们研究了行星轨道的不同初始间隔Δ a_SJ的演变，以调查它们是否被捕获在平均运动共振（MMR）中以及行星随后的迁移方向（向内或向外）。我们还提供了一个评估的行星的轨道动力学在不同时期的土星的增长。我们发现初始紧轨道构型的演化依赖于Δ aSJ的值。这意味着，大塔克模型中提出的演化取决于木星和土星的精确初始轨道及其形成的时间尺度。在1：2 MMR中捕获和向内或（几乎）停滞的迁移非常有利。在其限度内，我们的工作表明，与木星和土星的共振捕获相关的反向迁移可能是一种低概率的进化情景，因此其他拥有巨行星的行星系预计不会经历类似于大追踪的进化路径。
2020-01-25 astro-ph.EP
Halting Migration in Magnetospherically Sculpted Protoplanetary Disks
本研究提出恒星磁场塑造原行星盘内边缘的物理模型，发现磁场扩散形成的过渡带外边缘存在迁移陷阱，模拟证实恒星磁通量与行星最终位置紧密相关，特定磁场强度和幂律指数可重现近距行星发生率的斜率变化位置。
2022-10-25 astro-ph.EP astro-ph.SR
Dust Accumulation near the Magnetospheric Truncation of Protoplanetary Discs around T Tauri Stars
独立于宿主金属丰度的短周期超级地球的流行挑战了它们起源的理论构建。我们建议，尘埃捕获在全球的压力隆起引起的磁层截断在T金牛星周围的演化原行星盘（PPD）提供了一个很有前途的超级地球的形成机制，在那里的主机金属丰度已经建立。为了更好地理解这种行星形成的情景，我们构建了一个玩具内盘模型，并重点关注凹凸中捕获的尘埃的演变，同时考虑到漂移鹅卵石的供应和漏斗流造成的损失。我们开发了一个隐式的凝聚-碎裂代码，$\mathtt{Rubble}$，并进行了一套模拟演变的本地尘埃粒度分布。本文首次在这类模式中考虑了沙尘对湍流扩散的反馈作用。我们报告说，有效的尘埃生长和尘埃质量的显着积累是可能的，在较少的湍流盘与坚固的固体和更快的外部供应，奠定了坚实的基础，为进一步增长向星子和行星胚胎。我们进一步发现，根据主导过程，固体物质可能主要积累在厘米级的晶粒或颗粒失控增长，表明不同的方式形成星子。此外，这些不同的结果显示出不同的效率，节省灰尘从漏斗流，这表明它们可以通过限制漏斗流的不透明度区分。此外，这些不同的尘埃行为可能有助于解释观测到的北斗星和PPD中快速变化的阴影。
2021-12-15 astro-ph.EP astro-ph.SR
Giant planet formation in radially structured protoplanetary discs
我们最近对行星系形成的N体模拟，结合了被认为在行星形成过程中很重要的主要物理过程的模型（即气体盘演化、迁移、星子/巨石吸积、气体吸积到核心上等），已经成功地复制了观测到的系外行星群的一些广泛特征（例如低质量行星的紧凑系统，热彗星），但完全没有形成任何幸存的冷彗星。这一失败的主要原因是在气体吸积阶段，生长中的原行星快速向内迁移，导致这些天体进入靠近恒星的轨道。在这里，我们提出的模拟结果，检查形成的气体巨行星的原行星盘，径向结构，由于有效的粘性应力的空间和时间的变化，并表明，这样一个模型的结果在形成的人口冷气体巨人。此外，当与圆盘光蒸发和中央磁层空腔模型相结合时，模拟再现了在观测到的巨大系外行星周期分布中众所周知的热木星/冷木星二分法，周期谷在10-100天之间。
2016-05-13 astro-ph.EP
Diverse protoplanetary disk morphology produced by a Jupiter-mass planet
结合流体动力学行星盘相互作用模拟与尘埃演化模型，我们表明，原行星盘有一个巨大的行星可以揭示不同的形态（亚）毫米连续，包括一个完整的磁盘没有显着的径向结构，过渡盘的内腔，一个磁盘与一个单一的间隙和中央连续峰，和磁盘与多个环和间隙。这种多样性来源于：（1）盘中粘性传输的水平，它决定了行星可以打开的间隙的数量;（2）由凝聚、碎裂和径向漂移决定的颗粒的大小和空间分布，这反过来又影响了盘在（亚）毫米波长下的发射率;（3）用于观察盘的角分辨率。特别是，我们的研究结果表明，具有相同的底层气体分布的磁盘可以有非常不同的晶粒尺寸/空间分布，从而出现在连续，这取决于凝聚，破碎和径向漂移之间的相互作用。这表明，适当的治疗晶粒生长必须包括在模型的原行星盘有关连续属性和互补的分子线观测是非常需要的，除了连续观测，以揭示磁盘的真实性质。事实上，一个单一的行星可以产生不同的磁盘形态强调需要寻找更直接的，本地化的签名的行星，以确认（或争议）的行星起源所观察到的环状子结构。
2018-08-30 astro-ph.EP
Stellar wind-magnetosphere interaction at exoplanets: computations of auroral radio powers
我们目前的极光无线电功率的计算，预计从外行星的磁层驱动的地球一样的磁层与太阳风的相互作用。具体来说，我们计算的双细胞涡旋电离层流量，电流，并产生的无线电功率从Dungey周期过程驱动的昼侧和夜侧磁重联，作为行星轨道距离和磁场强度的函数。我们包括饱和的磁层对流，在地球磁层观察到的，我们提出幂律近似的对流电位，无线电功率和频谱通量密度。我们特别考虑了一个太阳能时代的系统和一个年轻的（1 Gyr）系统。我们发现，无线电功率的增加与磁场强度磁层饱和对流势，并广泛减少与轨道距离的增加。我们表明，在热的磁层对流将饱和，从而无法消散全部可用的入射坡印亭通量，这样的磁辐射波德定律（RBL）提出了一个很大的高估的无线电功率热的磁层对流。对于磁场强度为0.1-10 $B_J$的类太阳恒星，我们对热彗星的射电功率为$\sim$ 5-1300 TW，而我们发现，对于围绕年轻类太阳恒星的热彗星，竞争效应产生基本相同的功率。然而，特别是对于具有较弱磁场的行星，我们的功率在较大的轨道距离上高于RBL给出的功率，并且有许多行星的配置预计可以使用SKA检测。
2016-06-13 astro-ph.EP
Early evolution of clumps formed via gravitational instability in protoplanetary disks; precursors of Hot Jupiters?
虽然引力不稳定性（GI）应该发生在原行星盘演化的早期阶段，但由盘碎片产生的团块的命运及其在行星形成中的作用仍然不清楚。在本研究中，我们调查半解析的演化收缩后的合成人口的团块与不同的初始结构和轨道，再加上周围的磁盘和中央恒星。我们的模型是基于最近发表的国家的最先进的3D崩溃模拟团块与不同的热力学。考虑到各种进化机制，并探讨其影响单独和与其他人相结合：迁移和潮汐破坏，质量吸积，间隙开放和磁盘粘度。研究发现，一般来说，至少有50%的初始团块在潮汐中幸存下来，在盘中演化约10^5年后留下潜在的气体巨星祖先。其余的可能会被破坏或产生超级地球和其他低质量行星，前提是一个固体核心可以在足够短的时间内组装，我们在本文中没有讨论这种可能性。外推到百万年的时间尺度，我们所有幸存的原行星都将导致接近的气体巨星。这一结果可能部分反映了所采用的迁移模型的局限性，并使人想起在没有对迁移率进行微调的情况下，在核心增生模型中发现的类似结果。然而，它表明，由引力不稳定性形成的团块中有很大一部分可能是热彗星的前身。
2013-10-03 astro-ph.EP
A search for auroral radio emission from βPictoris b
本研究使用uGMRT搜索年轻类木星行星β Pictoris b的250-500 MHz极光射电辐射，未探测到信号，设定3σ上限0.18 mJy，并据此约束其磁层与电离层参数。
2023-12-23 astro-ph.EP
Effect of magnetospheric conditions on the morphology of Jupiter's UV main auroral emission, as observed by Juno-UVS
本研究利用Juno-UVS观测数据，通过新弧形探测技术分析木星紫外主极光发射（ME）形态随磁层状态的变化，发现ME尺寸变化与电流片磁场和磁层压缩相关，且其亮度分布与场向电流理论预期不符。
2024-04-08 astro-ph.EP physics.space-ph
Gas dynamics around a Jupiter mass planet: II. Chemical evolution of circumplanetary material
本研究通过后处理嵌入木星质量行星的三维流体模拟，揭示气体坠入行星引力势阱时升温释冰并生成SO、SO$_2$、CS等独特分子，且柱密度与观测相符。
2024-11-26 astro-ph.EP
On the Evolution and Survival of Protoplanets Embedded in a Protoplanetary Disk
我们模拟的磁盘不稳定性机制在不同的径向距离占磁盘的存在下形成的一个小行星质量的原行星的演变。利用三种不同的盘模型，发现一颗新形成的半径为$\lesssim$ 5-10 AU的质量约为100亿光年的原行星，不可能经历动力学坍缩而进一步演化为引力束缚行星。因此，我们得出结论：{ \it巨行星，如果形成的引力不稳定机制，必须形成和保持在大的径向距离在第一个$\sim$ $^5-10^6$ 10年的演变}。使用$\dot{M}=10^{-6} M_{Sun}/yr$和$α=10^{-2}$的圆盘模型，发现1土星质量、3和5木星质量的原行星的最小径向距离分别为12、9和7 AU。本文还研究了气体吸积对一颗质量为10000的原行星演化的影响。结果表明，气体吸积可以大大缩短塌缩前的时间尺度。我们的研究表明，坍缩前阶段的时间尺度不仅取决于行星的质量，但在很大程度上受到盘的存在和有效的气体吸积。
2012-06-26 astro-ph.EP
Natural separation of two primordial planetary reservoirs in an expanding solar protoplanetary disk
陨石显示非碳（NC）和碳（CC）组之间的同位素组成二分法，表明在太阳原行星盘的星子形成发生在两个不同的水库。流行的观点是，一个快速形成的木星充当了这些水库之间的屏障。在这个模型中，我们发现了一个根本的不一致：如果木星是一个有效的漂流卵石块，那么内部NC水库耗尽径向漂移几十万年。如果木星让物质通过它，那么这两个水库将混合。相反，我们证明了到达的CC卵石在内盘延迟了几百万年的粘性膨胀的原行星盘。我们的研究结果支持木星形成于外盘（>10 AU），并允许相当数量的CC物质通过它，并被类地行星吸积。
2022-04-22 astro-ph.EP astro-ph.SR
Evidence that the Hot Jupiter WASP-77 A b Formed Beyond Its Parent Protoplanetary Disk's H2O Ice Line
理想化的原行星盘和巨行星形成模型被解释为，巨行星的大气丰度可以用来推断其在其母原行星盘中的形成位置。最近有报道称，热木星WASP-77 A b具有太阳大气层下的碳和氧丰度，具有太阳的C/O丰度比。假设它的主星WASP-77 A的太阳碳和氧丰度，WASP-77 A b的大气碳和氧丰度可能表明它从贫碳气体中将其包层内部吸积到其母原行星盘的H2O冰线，随后几乎没有星子吸积或核心侵蚀。我们全面建模WASP-77 A，并使用我们的结果来更好地表征WASP-77 AB。我们发现，在WASP-77 A的光球碳和氧的丰度是超太阳的亚太阳的C/O丰度比，这意味着WASP-77 AB的大气具有显着的亚恒星的碳和氧丰度与超恒星的C/O比。我们的结果可能表明WASP-77 AB的包层是被行星吸积在其母原行星盘的H2O冰线之外的。虽然这些理想化模型的许多理论复杂性现在已经被确定，非太阳原行星盘丰度比的可能性甚至混淆了最复杂的原行星盘和巨型行星形成模型。因此，我们认为，巨行星大气丰度比只能有意义地解释相对于可能的非太阳平均组成的父母原行星盘记录在光球丰度的太阳型矮宿主恒星。
2022-02-01 astro-ph.EP astro-ph.SR
Did Jupiter's core form in the innermost parts of the Sun's protoplanetary disk?
木星的核心通常被认为是在雪线之外形成的。在这里，我们考虑另一种情况，即木星的核心可能已经积累在原行星盘的最内部。越来越多的研究表明，小颗粒（“卵石”）不断地通过磁盘向内漂移。如果一小部分漂流的鹅卵石被困在圆盘的内边缘，一个质量相当于地球的核心就会迅速成长。随后，核心可能会通过行星盘的相互作用向外迁移到雪线之外。当然，要到达外太阳系，木星的核心必须穿过类地行星形成区。我们使用N体模拟，包括从一个潜在的气体盘的合成力来研究如何向外迁移的木星的核心雕刻的陆地区域。如果向外迁移的速度很快（Tmig~10^4年），则核心会简单地迁移经过居住的星子和行星胚胎。然而，如果它的迁移速度较慢（Tmig~10^5年），内核会通过引导平均运动共振中的物体从内部圆盘中移除固体。在许多情况下，在0.5-1天文单位的圆盘内部，胚胎和大多数星子都被清除了。木星核心的向外迁移在太阳附近产生了质量赤字，因此可以解释为什么没有比水星更近的类地行星。木星的迁移核心经常刺激另一个大的（~地球质量）核心的生长-这可能为土星的核心提供种子-被困在外部共振中。迁移的核心也可能将一部分陆地微行星，如铁陨石的假定母体，运送到小行星带。
2016-03-07 astro-ph.EP astro-ph.SR
Nitrogen transport in protoplanetary disks by ammonium salts: a possible origin of Jupiter's nitrogen enrichment
提出太阳星云中半挥发性铵盐的径向输运机制，模拟显示当尘埃含10-30 wt%铵盐时，其解离产生的NH3蒸气及随后的吸积过程能解释木星的氮富集。
2025-03-05 astro-ph.EP astro-ph.SR
Gas dynamics around a Jupiter-mass planet I. Influence of protoplanetary disk properties
本研究使用fargOCA代码进行3D模拟，探究原行星盘性质对木星质量行星周围气体动力学的影响，发现低粘度盘有利于旋转支撑星周盘的形成，且仅在低粘度盘中观测到导致行星系统倍增时间超过10^5年的气体吸积。
2024-08-22 astro-ph.EP
Gas, not dust: Migration of TESS/Gaia hot Jupiters possibly halted by the magnetospheres of protoplanetary disks
本研究利用TESS与Gaia DR3数据比较中等质量恒星周围热木星轨道与盘内边界，发现是气体盘磁层截断半径而非尘埃盘阻止了热木星向内迁移，并推测无磁层的大质量赫比格星更易吞噬新生行星。
2024-04-30 astro-ph.EP astro-ph.SR
Planet Migration in Protoplanetary Disks with Rims
Westlake University（西湖大学）；Tsinghua University（清华大学）；Shanghai Astronomical Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海天文台）；University of California, Santa Cruz（加州大学圣克鲁兹分校）；Institute for Advanced Studies, Tsinghua University（清华大学高等研究院）
研究发现气态巨行星倾向于迁移远离盘边缘，而超级地球则被保留，导致木星多出现在暗环，超级地球多出现在亮环。
2026-02-03 astro-ph.EP
The composition of hot Jupiter atmospheres assembled within chemically evolved protoplanetary discs
在原行星盘中，大量含氧和含碳分子的雪线的径向位置将导致气体和冰中C/O比的系统径向变化。这种变化被认为是气态巨行星形成位置的一种示踪。然而，圆盘化学可以影响气体和冰中的C/O比率，从而可能消除气体巨行星大气中雪线的化学指纹。我们计算热木星大气的分子组成，使用元素丰度提取的化学动力学模型的光盘中平面，我们已经改变了初始丰度和电离率。这些模型预测的可能大气的多样性比仅使用雪线的元素比率预测的更广泛。与以往的研究结果一样，当C/O比超过太阳值时，CH $_{4}$的混合比在低层大气中增加，而C $_{2}$ H $_{2}$和HCN的混合比主要在高层大气中增加. H $_{2}$ O的混合比相应降低。我们发现，C/O $>1$的热凝聚体只能在CO $_{2}$和CH $_{4}$雪线之间形成。此外，它们只能形成在一个完全继承了星际丰度的圆盘中，并且在那里发生了微不足道的化学反应。因此，富含碳的行星可能是罕见的，除非富含碳氢化合物的冰通过卵石漂流到CH $_{4}$雪线内是一种常见的现象。我们预测的C/O比和元素丰度的组合，可以限制气体巨行星形成的位置相对于雪线的位置，并可以提供深入了解光盘化学史。
2020-09-20 astro-ph.EP astro-ph.SR
The effect of Jupiter on the CAI storage problem
本研究通过含分子云坍缩吸积阶段的一维原行星盘数值模拟，重新检验木星压力阱解决CAI存储问题的方案，发现吸积阶段向外输运高效但外盘丰度或与陨石数据矛盾，慢自转云可缓解该问题。
2023-09-24 astro-ph.EP
The Radial Profile of Dust Grain Size in the Protoplanetary Disk of DS Tau
原行星盘中的尘埃颗粒是如何克服快速的径向漂移并从微米大小的颗粒成长为行星的，目前还没有很好的了解。关键是寻找尘埃积累和增长的证据，作为半径的函数。我们研究的径向轮廓的晶粒尺寸在DS Tau盘拟合多波段ALMA观测与自洽辐射转移模型。最适合的晶粒尺寸范围从内部圆盘的厘米到外部区域的30微米。这种由内而外的减少趋势与尘埃演化理论相一致。基于最佳拟合模型，我们发现2木星质量的尘埃已经耗尽的差距。考虑到气体与尘埃的质量比，损失的质量足以形成文献流体动力学模拟推断的3.5木星质量的行星。此外，我们的模拟还表明，在间隙和环之间的界面区域，晶粒尺寸分布显示出不连续性，其幅度依赖于辐射转移分析中采用的尘埃模型。未来需要在更高的角分辨率下进行多波长观测，以更好地约束圆盘子结构附近的晶粒尺寸及其变化。
2022-11-30 astro-ph.EP
Magnetospheres of hot Jupiters: hydrodynamic models & ultraviolet absorption
我们提出了恒星风磁层相互作用的流体动力学模拟热彗星，如WASP-12 b。对于基准恒星风率，我们发现几个G的行星磁场产生一个大的磁层空腔，其大小通常为6-9个行星半径。弓形激波总是在磁层前方形成，但激波前的气体只有轻微的超音速（典型的马赫数为$\simeq$ 1.6-1.8），因此激波很弱。这导致了紫外光曲线中的特征信号：一个宽吸收特征，在轨道相位中导致10-20%的光学过境。我们的合成光变曲线的形状与WASP-12 b的现有观测结果一致，但只有在冲击气体快速冷却的情况下才能实现所需的近紫外光学深度（$τ\sim 0.1$）。我们进一步表明，辐射冷却是低效的，所以我们认为这是不可能的磁层弓形激波是负责所观察到的近紫外吸收。最后，我们将我们的模型应用于另外两个经过充分研究的热彗星（WASP-18 b和HD209458 b），并建议对更大质量的短周期行星（如WASP-18 b）的紫外线观测将提供一个简单的测试来区分不同的环行吸收模型。
2015-12-04 astro-ph.EP astro-ph.SR
Observational signatures of eccentric Jupiters inside gas cavities in protoplanetary discs
预测一颗年轻行星如何塑造其母行星盘的气体和尘埃排放是限制原行星盘观测中不可见行星存在的关键。我们调查的情况下，2木星质量的行星，成为偏心后，迁移到一个低密度的气体空腔在其母盘。进行二维流体动力学模拟，并通过三维辐射转移计算进行后处理。在我们的圆盘模型中，行星偏心率达到~0.25，这导致空腔内气体密度的强烈不对称。这些不对称性通过光解离而增强，并且在12 CO J=3-2积分强度图中形成大尺度不对称性。它们被证明是可检测的角分辨率和噪声水平类似的ALMA观测中实现的。此外，行星的偏心率使空腔内的气体偏心，这表现为12 CO J=3-2的速度图中的等速度线变窄，拉伸和扭曲。然而，行星的偏心率并没有引起可检测的签名，在13 CO和C18 O J=3-2内的腔，因为低柱密度。在腔外，气体保持近圆形轨道，垂直延伸的光学厚CO发射在圆盘倾角> 30度的积分强度图中显示出四瓣图案。在我们的模型中，空腔内缺乏大小尘埃，这进一步意味着当行星在空腔内偏心或仍然是圆形时，亚毫米连续辐射的合成图像和近红外偏振散射光的合成图像不会显示出显着差异。
2021-04-08 astro-ph.EP astro-ph.SR
Composition of Early Planetary Atmospheres II: Coupled Dust and Chemical Evolution in Protoplanetary Disks
我们提出了一系列论文中的下一步，致力于将形成行星的大气成分与它们出生时进化的原行星盘的化学成分联系起来。这里提出的模型计算耦合的化学和尘埃的磁盘的演变和形成的三个行星的磁盘模型。我们的三个典型的行星陷阱产生了一个接近1 AU的木星，一个热木星和一个超级地球。我们研究了最终的轨道半径，质量和大气化学的行星形成在磁盘模型与初始磁盘质量的变化0.02 $M_\odot$以上和以下我们的基准模型（$M_{disk,0} = 0.1 ~M_\odot$）的依赖性。我们计算了在我们的3个模型中形成的大气层的C/O和C/N，发现C/O $_{\rm planet}\sim$ C/O $_{\rm disk}$在我们的模型中形成的不同行星之间没有强烈的变化。大气中的氮含量在不同的圆盘模型中生长的行星中可能会有所不同。这些差异与行星的形成历史、行星吸积大气的时间和位置有关，并编码在NH $_3$的大量丰度中。这些结果表明，未来的观测大气NH $_3$和行星的C/O和C/N的估计可以告知特定的行星系的形成历史。
2017-05-05 astro-ph.EP
Inferring Planet Mass from Spiral Structures in Protoplanetary Disks
最近对原行星盘的观测报告了螺旋结构，这是嵌入行星的潜在特征，建模工作表明，与传统的盘-行星相互作用理论相反，一颗行星可以激发多个螺旋臂。利用二维和三维流体动力学模拟进行系统的参数调查，我们证实了存在多个螺旋臂在磁盘与一个单一的行星，并发现了一个标度关系的方位角分离的主要和次要的臂，$ϕ_{\rm sep}$，和行星与恒星的质量比$q$：$ϕ_{\rm sep} = 102^{\circ} (q/0.001)^{0.2}$是质量在海王星和16木星之间的伴星，围绕着1太阳质量的恒星，$ϕ_{\rm sep} = 180^{\circ}$是质量在棕矮星周围的伴星。这个关系与行星盘的温度无关，并且可以用来推断行星的质量，精确度在30%以内，只要给出一个正面的行星盘的形态。结合流体力学和蒙特卡罗辐射转移计算，我们验证了我们的数值测量的$ϕ_{\rm sep}$是准确的表示，将在近红外散射光图像中测量，如那些预计将采取的双子座/GPI，VLT/SPHERE，或斯巴鲁/SCExAO在未来。最后，我们能够推断，使用我们的标度关系，负责SAO 206462螺旋结构的行星质量约为6个木星质量。
2015-12-10 astro-ph.EP
Stellar Wind -- Magnetosphere Interactions in Hot Jupiters
一个潜在的恒星-行星相互作用机制涉及行星加热通过恒星风和行星磁层之间的相互作用建立的电流。早期的模拟结果表明，这种电流，这是类似于地球的全球电路（GEC），有可能提供足够的加热，以考虑到额外的半径膨胀看到一些热彗星。在这里，我们提出了一个更详细的模型，这种现象，探索的规模的影响，在何种情况下，它可能是显着的，行星磁层结构的影响，和观测签名。
2015-11-29 astro-ph.EP astro-ph.SR
Final Masses of Giant Planets II: Jupiter Formation in a Gas-Depleted Disk
首先，我们利用基于流体动力学模拟的气体捕获率经验公式和浅盘隙模型，研究了在原行星盘中通过气体捕获生长的巨行星的最终质量。浅的盘隙不能终止巨行星的生长。对于质量小于10个木星质量的行星，它们的生长速率主要由通过全球盘吸积的气体供应控制，而不是它们的间隙。与快速的气体捕获相比，气体供应不足会导致气体表面密度的耗尽，即使在间隙的外部，这可能会在原行星盘中产生内孔。我们的模型还可以预测在给定的行星质量的耗尽气体的表面密度的内孔。其次，我们的发现被应用到我们的太阳系的形成。对于木星的形成来说，在气体捕获的开始阶段，需要一个质量很低的气体盘，只有几个或几个木星质量，因为气体捕获是不间断的。这种具有足够固体材料的低质量气体盘可以通过粘性演化从具有太阳能组合物的初始$\sim$ 10 AU大小的致密盘形成。通过$α\sim 10^{-3}$的中等粘度的粘性演化，当木星的固体核在$t \sim 10^7$ yr开始捕获气体时，大部分盘状气体吸积到太阳上，留下一个广泛分布的低质量气体盘，盘状气体的耗尽适合于解释我们太阳系巨行星的高金属丰度。一个质量非常低的气体盘也提供了一个合理的路径，其中I型和II型行星的迁移都被显着抑制。特别是，我们还表明，II型迁移的小行星变得效率低下，因为额外的气体耗尽，由于快速的气体捕获本身。
2015-10-23 astro-ph.EP
Protoplanetary disks including radiative feedback from accreting planets
虽然最近的观测进展集中在检测由于嵌入的原行星的热发射的紧凑区域，需要进一步的理论预测，以了解行星形成辐射反馈的原行星盘的响应。这对于预测环行星际区域的可观测性特别重要。在这项工作中，我们使用2D流体动力学模拟研究的粘性原行星盘，其中一个发光的小行星质量的行星嵌入的演变。我们使用的能量方程，其中包括辐射加热的行星作为一个额外的机制，行星形成反馈。几个模型计算行星光度范围从$10^{-5}$到$10^{-3}$太阳光度。我们发现，行星的辐射反馈增强了磁盘的吸积率在行星的轨道半径，产生一个更热，更明亮的行星周围，独立的处方用于模拟磁盘的湍流粘度。我们还估计了我们的行星光度范围内的行星反馈的热签名，发现一个纯粹的主动盘，没有被动加热的发射光谱，在红外线明显修改。我们模拟了HD 100546周围的原行星盘，其中一颗行星伴星位于距离恒星约68 au处。假设该行星质量为5木星质量，光度为$\sim 2.5 \times 10^{-4} \, L_\odot$，我们发现该行星的辐射反馈使其$\sim 5$ au环行星盘的光度从$10^{-5} \, \rm L_\odot$（无反馈）增加到$10^{-3} \, \rm L_\odot$，对应于辐射传输计算后在$L^\prime$波段的$\sim 1 \, \rm mJy$的发射，该值与HD 100546 b的观测值吻合较好.
2015-05-13 astro-ph.EP
Migration of Planets Into and Out of Mean Motion Resonances in Protoplanetary Discs: Overstability of Capture and Nonlinear Eccentricity Damping
许多多行星系统被观察到包含非常接近平均运动共振的行星，尽管没有精确共振对的显著堆积。我们目前的理论和数值研究的结果捕获到一阶平均运动共振（MMR）使用参数化的行星迁移模型，考虑到非线性偏心阻尼由于行星盘相互作用。这种参数化是基于数值流体动力学模拟，比以前的分析研究中广泛使用的简单的线性参数化更现实。我们发现，非线性偏心阻尼可以显着影响的稳定性和结果的共振捕获。特别地，被捕获到MMR的行星的平衡偏心率变得更大，并且被捕获的MMR状态与基于简单迁移模型的预测相比趋于更稳定。此外，当迁移是足够快或/和行星质量比是足够小，我们观察到一个新的现象偏心率过冲，行星的偏心率变得非常大，然后才安定下来，以较低的平衡值。如果小行星的偏心率在过冲期间接近于1，这可能导致小行星被抛出。这可能有助于解释与温暖的彗星相比，热彗星缺乏低质量的行星伴侣。
2018-05-19 astro-ph.EP
Modeling of deep gaps created by giant planets in protoplanetary discs
一颗巨大的行星嵌入原行星盘中会产生一个缺口。这个过程对理论和观测都很重要。使用二维流体动力学模拟的宽参数范围的调查结果，我们构建了间隙结构的经验公式（即，径向表面密度分布），其可以再现通过二维模拟获得的间隙宽度和深度。这个公式使我们能够判断观测到的间隙是否可能是由嵌入的行星引起的。行星发射的波的传播与间隙结构密切相关。与假定瞬时波浪阻尼的情况相比，它使间隙更宽更浅。流体动力学模拟表明，波不会在波的发射点立即衰减，即使行星的质量与木星一样大。基于水动力模拟的结果，我们还得到了一个经验模型的波的传播和阻尼的情况下，深间隙。一维间隙模型与我们的波传播模型是能够很好地再现间隙结构的流体动力学模拟。对于木星质量的行星，我们还发现波数较小的波（例如，$m=2$）被激发并将角动量传输到远离行星的位置。带有$m=2$的波与行星对面发射的次级波密切相关。
2017-10-29 astro-ph.EP
Pulsed Disc Accretion Driven by Hot Jupiters
我们提出了2D流体动力学模拟的热彗星轨道附近的内边缘的原行星盘。本文系统地探讨了不同质量、轨道间距和偏心率的巨行星对盘内边缘吸积速率的影响。我们发现，一个大规模的（行星与恒星的质量比$\gtrsim 0.003$）偏心（$e_p\gtrsim 0.1$）行星驱动脉冲吸积盘的内边缘，调制在一个或两个行星的轨道频率。吸积变化的幅度一般会随着行星质量和偏心率的增加而增加，尽管也可能存在一些非单调的依赖关系。应用我们的模拟结果的T金牛座系统CI头，在那里已经检测到一个年轻的热木星候选人，我们表明，在这个系统中观察到的光度变化可以解释由一个偏心的巨行星驱动的脉冲吸积。
2019-11-19 astro-ph.EP
A Simple Analytical Model for Gaps in Protoplanetary Disks
本文提出了一个分析模型，用于计算行星在原行星盘中开有缺口时，其表面密度随半径$Σ(r)$的变化。该模型也适用于具有极端双星质量比的环双星盘。间隙轮廓可以用代数方法求解，而不需要进行任何数值积分。与以前的一维间隙模型相比，该模型正确地预测，低质量（亚木星）行星可以打开足够低的粘度磁盘的差距，它正确地恢复幂律依赖于行星与恒星的质量比$q$，磁盘纵横比$h/r$，和无量纲粘度$α$在以前的数值研究中发现的差距深度。在$q$，$h/r$，和$α$的参数空间范围内的数值计算进行了比较分析间隙的配置文件，证明准确再现的“部分间隙”制度，并在很宽的参数空间范围内的一般协议。
2015-05-13 astro-ph.EP
In Situ Formation and Dynamical Evolution of Hot Jupiter Systems
热彗星是太阳系外的巨大行星，其轨道周期短于10天，长期以来一直被认为是在大的径向距离上形成的，只是随后经历了长距离的向内迁移。在这里，我们提出，在与此相反的图片，相当大一部分的热木星人口形成原位通过核心吸积过程。我们表明，在适当的条件下的内部区域的原行星盘，快速的气体吸积可以启动的超级地球类型的行星，包括10-20地球质量的耐火组合物材料。一个原位形成的假设导致了可测试的结果，包括热彗星应该经常伴随着周期短于100天的额外的低质量行星的预期。我们的计算进一步表明，在行星系生命早期阶段的动力学相互作用应该会增加这些同伴的倾向，使凌日变得罕见。高精度的径向速度监测为它们的探测提供了最好的前景。
2016-08-03 astro-ph.EP
High resolution millimetre imaging of the CI Tau protoplanetary disc - a massive ensemble of protoplanets from 0.1 - 100 au
我们提出了高分辨率毫米连续成像的光盘周围的年轻恒星CI头，系统托管的第一个热木星候选人在原行星盘系统。该系统具有扩展的mm发射，其上叠加有三个突出的环形间隙，半径为~ 13，39和100 au。我们认为，这些差距是最有可能产生的大质量行星，使包括热木星，该系统包含四个气体巨行星的年龄只有200万年。其中两颗新行星的位置与著名的HL Tau原行星盘中推断的位置相似;在CI Tau中，额外的观测数据使系统性质的分析比HL Tau更完整。我们的尘埃和气体动力学模型满足了所有可用的观测约束，并指出了在这个年龄段探测到的最大的系外行星系，其四颗行星的轨道半径为1000倍。我们的结果表明，在较老的恒星中观察到的更宽轨道上的热彗星和气体巨星之间的联系显然是在早期演化阶段。
2018-09-21 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
The Role of Magnetospheric Rebound in Breaking Resonant Chains of Super-Earths and Mini-Neptunes
本研究通过N体模拟发现，磁层腔扩张引发的反弹效应通过向外扩散行星系统来破坏超级地球和迷你海王星的共振链，触发早期动力学不稳定，但不会显著改变其可观测统计特性。
2025-09-09 astro-ph.EP
Deep imaging search for planets forming in the TW Hya protoplanetary disk with the Keck/NIRC2 vortex coronagraph
最近的原行星盘TW Hya（距离59.5 $\pm$ 0.9 pc）中明显的间隙特征可能是正在形成的行星的路标。我们进行了长时间曝光的热红外日冕成像观测，以寻找吸积行星，特别是在以前在散射光和亚毫米波热发射中检测到的尘埃间隙内。在$L^\prime$（3.4-4.1 $μ$ m）用凯克/NIRC 2涡旋日冕仪进行的三个晚上的观测没有发现任何统计学上显著的点源。因此，我们对非吸积行星的质量设定了严格的上限。在24、41、47和88 au的四个最突出的盘隙中，假设TW Hya的年龄范围为7- 1000万年，我们得到的质量上限为1.6-2.3、1.1 -1.6、1.1-1.5和1.0-1.2木星质量（$M_J$）。这些限值对应于95%完整性（真阳性分数为0. 95）时的对比度，在恒星的$1^{\prime\prime}$内有1%的假阳性机会。我们还近似的上限产品的行星质量和行星吸积率的$M_p\dot{M}\lesssim10^{-8} M_J^2/yr$这意味着任何假定的$\sim0.1 M_J$行星，这可能是负责打开24 au差距，目前吸积率不足以建立一个木星质量TW Hya的前主序星寿命。
2018-09-20 astro-ph.EP
High-Eccentricity Migration with Disk-Induced Spin-Orbit Misalignment: a Preference for Perpendicular Hot Jupiters
高离心率迁移是许多观测到的热彗星的可能形成机制，特别是那些恒星自转轴和行星轨道角动量轴之间有很大偏差的热彗星。在高偏心率迁移的一个版本中，倾斜的恒星伴星激发了冷木星的冯齐佩尔-利多夫-科扎伊（ZLK）偏心率振荡，潮汐耗散导致行星的轨道收缩和圆形化。在整个过程中，恒星的自旋可以混乱地演变，导致高度失调的热彗星。以前对这种迁移机制的人口研究假设，当伴星开始引起ZLK振荡时，恒星的自旋与行星轨道角动量对齐。然而，在双星伴星存在的情况下，恒星的双折射率可能会在其原行星盘消散的过程中被显著激发。我们计算了恒星在原行星盘阶段产生的密度，并使用这些进行更新的ZLK驱动的高偏心率迁移的人口合成。我们发现，由此产生的结晶度分布的HJ系统主要是逆行与90 $^\circ$附近的宽峰。我们获得的分布与最近观察到的靠近其宿主恒星的垂直行星的优势有着有趣的相似之处。
2022-11-16 astro-ph.EP astro-ph.SR
Three-Dimensional Dust Stirring by a Giant Planet Embedded in a Protoplanetary Disk
本研究通过3D双流体模拟和动量守恒湍流扩散模型，探讨原行星盘中木星质量行星引力扰动与湍流脉动对三维尘埃形态及合成ALMA观测的影响，发现行星引发大尺度尘埃流动结构且湍流扩散效应在盘边缘可观测。
2023-05-08 astro-ph.EP
ALMA observations require slower Core Accretion runaway growth
由于最近的高分辨率ALMA观测，在年轻的原行星盘中观察到的环形结构中存在质量从$\sim 0.01$木星质量到几个木星质量的巨行星，分离高达$ 100$ ~AU。我们指出，这些意见设置独特的“活”的气体吸积到亚类木行星的过程中，以前没有提供的限制。因此，我们以一种新的方式使用人口合成方法：我们建立时间分辨模型，并将合成行星的性质与ALMA数据在同一年龄进行比较。应用广泛使用的气体吸积公式导致的赤字亚类木行星和过剩的几个木星质量的行星相比，观测。我们发现，气体吸积到行星上的速度需要抑制约一个数量级，以匹配观测到的行星质量函数。这种缓慢的气体巨星生长预测行星质量应该与原行星盘的年龄呈正相关，尽管有很大的分散。这种效应在ALMA数据中并不明显，但可能在不久的将来通过更多的观测得到证实。
2019-05-30 astro-ph.EP
Forming Jupiter, Saturn, Uranus and Neptune in Few Million Years by Core Accretion
巨行星形成过程至今仍不完全清楚。目前最被接受的范例，核心不稳定性模型，解释了太阳系巨行星的几个观测性质，但迄今为止，面临着困难，以解释形成时间短于观测估计的原行星盘的寿命，特别是对天王星和海王星的情况。在这个模型的背景下，并考虑到最近提出的原始太阳系轨道结构，我们进行了巨大的行星形成的数值计算。我们的研究结果表明，如果吸积星子遵循的大小分布，其中大部分的质量在于30-100米大小的机构，木星，土星，天王星和海王星可能已经形成根据核不稳定的情况。每个行星的形成都发生在时间限制内，它们最终的核心质量与目前的估计非常一致。
2009-10-02 astro-ph.EP
Testing the Origin of Hot Jupiters with Atmospheric Surveys
本文利用大气特征检验热木星起源，发现卵石吸积在富金属盘中可产生可观测污染信号，并预测热木星大气水丰度显著高于暖木星，为未来比较表征提供建议。
2025-10-06 astro-ph.EP
How drifting and evaporating pebbles shape giant planets II: Volatiles and refractories in atmospheres
即将进行的太阳系外气体巨星研究将精确了解行星大气的组成，最终目标是将其与行星的形成历史联系起来。在这里，我们研究如何漂移和蒸发的卵石，丰富的气相磁盘的影响化学成分的增长和迁移的气体巨星。为了实现这一目标，我们执行半解析的一维模型的原行星盘，包括粘性演化，卵石漂移和蒸发模拟行星的生长从行星胚胎木星质量的对象通过吸积卵石和气体，而他们通过磁盘迁移。原行星盘的气相由于向内漂移的卵石穿过蒸发线的蒸发而富集，导致大量挥发物吸积到行星大气中。因此，与耐火材料相比，气体吸积行星富含挥发物（C，O，N）（例如，Mg，Si，Fe）的影响最高可达100倍，这取决于化学物质、其确切丰度和挥发性以及磁盘的粘度。木星形成的一个简化模型显示，它的氮含量可以通过向内扩散的富氮蒸气来解释，这意味着木星不需要像以前的模拟那样靠近N2蒸发锋形成。然而，我们的模型预测木星的氧丰度太低，这意味着木星穿过水冰线的迁移或固体进入大气层的额外增加，这也可以增加木星的碳丰度。固体的吸积将大大增加行星大气中难熔物与挥发物的比率。因此，我们得出结论，挥发难熔比可以放置一个强大的约束行星形成理论，使其成为未来观测的重要目标。
2021-09-15 astro-ph.EP
Terrestrial Planet Formation in a protoplanetary disk with a local mass depletion: A successful scenario for the formation of Mars
我们太阳系的类地行星形成模型已经成功地产生了质量和轨道与金星和地球相似的行星。然而，这些模型通常无法产生大约1.5 AU的火星大小的物体。通常围绕火星半长轴形成的天体，一般来说，比火星大得多。只有当木星和土星被假设有非常偏心的轨道（e $\sim$ 0.1），这似乎是相当不可能的太阳系，或者，如果原行星盘被截断在1.0 AU，模拟已经能够产生火星样的机构在正确的位置。在本文中，我们研究了火星形成的另一种情况，在这种情况下，原太阳星云密度的局部耗尽导致行星胚胎的非均匀形成，并最终形成大约1.5 AU的火星大小的行星。我们已经进行了广泛的数值模拟的形成类地行星在这样一个磁盘的不同规模的本地密度耗尽，和不同的轨道配置的巨行星。我们的模拟指出了在1.5 AU左右形成火星大小的天体的可能性，特别是当圆盘局部质量耗尽的规模适度高（50-75%）并且木星和土星最初处于当前轨道时。在这些系统中，火星类似物是由原行星物质形成的，这些原行星物质起源于当地质量耗尽的内部或外部区域。结果还表明，地球大小的行星可以形成约1 AU，通过原始的富水微行星和行星胚胎吸积大量的水。我们提出了我们的研究结果，并讨论了它们对我们的太阳系的类地行星的形成的影响。
2013-12-13 astro-ph.EP
The destruction of inner planetary systems during high-eccentricity migration of gas giants
热彗星是巨大的行星，其轨道是一个天文单位的百分之几。它们不与低质量的近距离行星共享系统，尽管后者非常常见。有两种热行星的迁移通道被提出：通过原行星气体盘或通过高偏心行星的潮汐循环。我们发现，将成为热彗星的高偏心巨行星清除了系统中任何低质量的内行星，解释了观测到的热彗星缺乏这样的同伴。这种相互作用的一个不太常见的结果是，巨行星被内行星抛射出去。此外，这种相互作用可以在半长轴$<1$ AU的中高偏心率上植入巨行星，这是一个难以填充的区域。我们的工作支持了这样一个假设，即大多数热彗星在高离心率阶段之后到达它们当前的轨道，可能是由其他行星或恒星同伴激发的。
2015-06-04 astro-ph.EP
Mass-Loss Evolution of Close-In Exoplanets: Evaporation of Hot Jupiters and the Effect on Population
在其演化过程中，短周期系外行星可能会由于来自其宿主恒星的强烈XUV（X射线和极紫外线）辐射而通过大气逃逸而失去包层质量。由轨道演化或强烈的大气逃逸引起的罗奇瓣溢出也会导致质量损失。为了研究质量损失对内行星种群的影响，我们计算了热彗星的演化，考虑了它们的包层质量损失和热收缩。质量损失被认为是发生通过XUV驱动的大气逃逸和以下的罗氏瓣溢出。质量损失的失控效应导致了种群的二分法：保留信封的热彗星和信封完全丢失的超级地球。演化主要取决于行星的核心质量，而对迁移历史的影响很小。在核心较小（约10个地球质量）的热木星中，失控的大气逃逸和随后的洛希瓣溢出可能会产生亚木星沙漠，正如在行星种群的质量和半径分布中所观察到的那样。将我们的结果与形成情景和观察到的系外行星种群进行比较，我们提出，近轨道系外行星的种群是通过捕获原行星盘内边缘的行星和随后的亚行星蒸发形成的。
2014-01-11 astro-ph.EP
Leaky dust traps: How fragmentation impacts dust filtering by planets
碳质（CC）和非碳质（NC）陨石之间的核合成同位素二分法已被解释为空间分离的证据，并在太阳原行星盘的两个不同的行星形成水库共存了几百万年。木星核心在富含钙铝的包裹体（CAIs）形成后的一百万年内迅速形成，被认为是空间和时间分离的潜在机制。在这种情况下，木星的核心会在圆盘上打开一个缺口，并将向内漂移的尘埃颗粒捕获在缺口外缘的压力凸起中，将内外圆盘材料相互分离。我们使用尘埃演化软件DustPy模拟了原行星盘中的尘埃颗粒，该盘具有由早期形成的木星核心打开的间隙，包括尘埃生长和破碎以及尘埃输送。我们的数值实验表明，被困在间隙的外缘的粒子迅速碎片，并通过间隙运输，污染的内盘与外盘材料的时间尺度是不一致的陨石记录。这意味着其他的过程一定引发了或至少促成了太阳系内外的同位素分离。
2023-01-21 astro-ph.EP
Formation of hot Jupiters through disk migration and evolving stellar tides
在这里，我们解决的热木星（hJ）堆积在0.05天文单位周围的年轻太阳型恒星观测恒星径向速度，hJ长期轨道稳定性的恒星潮汐的存在，和hJ的出现率为1.2（+-0.38）%，在一个框架。我们计算的行星上的恒星动力潮汐和原行星盘在II型迁移制度的组合扭矩。我们建立了一个二维非等温粘性盘模型，参数化再现最小质量的太阳星云，并模拟了在恒星附近的各个径向位置的内部盘腔。我们根据对年轻星团的观测选取恒星自转周期。这颗行星在圆盘中平面和恒星赤道平面的圆形轨道上运行。我们发现，扭矩可以加起来为零，超出了年轻恒星周围的共转半径，并停止向内迁移。蒙特卡罗模拟预测热木星的存活率在~3%（α盘粘度为1 e-1）和15%（α = 1 e-3）之间。一旦原行星盘完全吸积，幸存的hJ就会被从潮汐迁移屏障中向外推，并堆积在0.05 AU附近，正如我们使用恒星动力潮汐模型的数值实现所证明的那样。在十亿年的时间尺度上，轨道衰变是可以忽略的，这是由于年轻的类太阳恒星中高度耗散的对流包层的收缩。我们发现，在富金属恒星周围较高的堆积效率至少可以部分地解释恒星金属丰度和hJ发生率之间的正相关关系。结合观察到的hJ出现率，我们的存活率结果意味着<8%（α = 1 e-3）到<43%（α = 1 e-1）的类太阳恒星最初遇到向内迁移的hJ。这调和模型和观测的年轻旋转恒星与观察到的hJ堆积和hJ发生率。
2019-07-04 astro-ph.EP
A Blind Search for Magnetospheric Emissions from Planetary Companions to Nearby Solar-type Stars
本文报道了一个盲目的搜索磁层发射的行星周围的恒星。年轻的恒星可能有比太阳更强的恒星风，因为行星的磁层辐射是由恒星风提供动力的，更强的恒星风可能会增强任何轨道行星的射电光度。使用各种恒星目录，我们选择了附近的恒星（<30 pc），年龄估计相对年轻（< 3 Gyr）。我们从恒星目录中构建了不同的样本，发现了100到几百颗恒星。我们将来自74 MHz（4 m波长）VLA低频巡天（VLSS）的图像叠加，在10至33 mJy之间的叠加图像中获得行星发射的3σ限制。这些通量密度极限对应于平均行星光度小于5- 10 x 10^{23} erg/s。使用最近的模型，恒星风的速度，密度和磁场与恒星年龄的比例，我们估计的比例因子的恒星风的强度，相对于太阳，在我们的样本。在我们的样本中，典型的恒星风携带的动能比太阳大15- 50倍，典型的磁能比太阳大5- 10倍。如果我们假设每一颗恒星都有一颗类似木星的行星绕其轨道运行，其光度比木星十米波辐射的光度大上上述几个因子，那么我们通过叠加分析得出的行星光度的极限很可能是在统计意义上探测行星所需的10- 100倍。对未来仪器，如低频天线阵（LOFAR）和长波长天线阵（LWA）的观测结果进行类似的统计分析，有希望改进10- 100倍。
2009-10-20 astro-ph.EP
On the formation of super-Jupiters: Core Accretion or Gravitational Instability?
本研究通过分析172颗木星质量行星和93颗4倍木星质量以上行星的样本，基于恒星大气丰度与盘金属含量的关联，证明大质量超木星行星可通过核吸积机制形成。
2024-12-09 astro-ph.EP
Revisiting migration in a disc cavity to explain the high eccentricities of warm Jupiters
温暖的巨型系外行星的偏心率分布通常通过行星-行星相互作用来解释，尽管没有物理上合理的论点支持这种相互作用的普遍存在。没有简单的，通用的解释已经提出来解释这些行星的高平均偏心率。在本文中，我们重新审视了一个简单的，似是而非的解释来解释温暖的彗星的偏心率：在原行星盘的空腔内迁移。这种情况允许激发外部偏心共振，这是更高质量行星的工作机制，导致偏心率的增长，同时防止其他更接近的共振来抑制偏心率。我们用不同的数值模拟来测试这个想法，结果表明，一颗类太阳恒星周围的一颗质量为100亿的行星的偏心率可以增加到0.4，这个值以前从未达到过，只有行星-圆盘相互作用。这种高偏心率与温暖的土星至土星质量的系外行星的中位偏心率相当，如果不是更大的话。我们还讨论了这样的机制将对系外行星观测的影响。这种情况可能会对盘的寿命和内部盘分散的物理学产生强烈的影响，这可能会受到气体巨星偏心率分布的限制。
2020-10-27 astro-ph.EP
The radiation belts of Jupiter and Saturn
外行星轨道飞行器（伽利略、朱诺和卡西尼）的时代正在推进我们对木星和土星辐射带的结构、形成和演变的理解，远远超出了飞越飞行任务和地面观测时代的可能性。在对地球辐射带进行详细和长期观测的背景下，这些飞行任务将近20年的数据集突出表明，在将粒子加速到相对论性动能并限制其通量强度的过程中，哪些过程可以被认为是更普遍的，因此对大多数地外磁层来说是关键的，哪些过程反映了每个行星及其磁层系统的独特方面。在本章中，我们集中在现场辐射带观测的理论，模拟和地球观测站的相关测量的背景下。我们描述了木星和土星辐射带的平均状态和时间变化，并将它们与特定的物理过程联系起来。
2020-06-25 astro-ph.EP physics.space-ph
From Planetesimals to Planets in Turbulent Protoplanetary Disks I. Onset of Runaway Growth
当微行星通过碰撞在湍流盘中生长时，通过湍流引起的密度波动的搅拌有效地增加了微行星之间的相对速度，这抑制了失控生长的发生。我们通过模拟计算星子的质量和速度演化，研究了湍流盘中失控生长的发生。当微行星很小时，微行星之间的平均相对速度$v_{\rm r}$远大于它们的表面逃逸速度$v_{\rm esc}$，因此不会发生失控生长。当微行星通过碰撞生长而变大时，$v_{\rm r}$接近$v_{\rm esc}$。当$v_{\rm r} \approx 1.5 v_{\rm esc}$，星子的失控增长发生。在失控生长之后的寡头生长期间，通过失控生长产生的少量行星胚胎通过与具有失控生长开始时的半径$r_{\rm p,run}$的星子碰撞而变得巨大。我们解析推导出$r_{\rm p,run}$作为湍流强度的函数。生长适合成为木星和土星核心的$\sim 10\,M_\oplus$胚胎需要$r_{\rm p,run} \sim 100$ \，km，这与主带小行星尺寸分布中的拟议化石特征相似。相比之下，火星的形成速度与Hf-W同位素研究所建议的一样快，需要在失控增长开始时有小的星子。因此，形成火星、木星和土星所需的条件以及主带小行星的大小分布表明，湍流的振幅随着与年轻太阳距离的增加而增加。
2015-12-22 astro-ph.EP
Impacts of Tidal Locking on Magnetospheric Energy Input to Exoplanet Atmospheres
本研究通过MHD模拟发现，潮汐锁定系外行星的跨极盖电位高于快速自转行星，且差异在极端太阳风条件下持续存在，但共转变化对地球大小行星影响甚微，凸显了共转动力学与行星大小的重要性。
2025-05-22 astro-ph.EP physics.space-ph
