A new insight into the Galactic potential: A simple secular model for the evolution of binary systems in the solar neighbourhood
上下文在银河系在双星系统中发挥的主要作用中，银河潮汐是唯一一个不是概率性的，可以从势中推导出来的。因此，有可能使用银河势来分析太阳附近双星系统相空间的全局结构。目标。本工作的目的是获得一个简单的模型来研究在太阳附近的一般宽双星系统的无碰撞动力学演化。方法.通过平均过程，我们将银河系的三维势简化为一个长期的单自由度模型。这个模型的准确性进行了测试，通过比较其预测与数值模拟的精确运动方程的两体问题受到银河系的干扰。结果利用单自由度模型，我们开发了一个详细的动力学研究，发现长期的银河潮汐周期的变化作为一个函数的分离对，这也给出了一个动力学解释之间的任意分类“宽”和“紧”的双星。此外，一般引力束缚对的长期相空间类似于Lidov-Kozai共振的动力学结构，但令人惊讶的是，这种结构与二元系统的质量和半长轴无关。因此，银河系的潜力是能够激发最初的圆形轨道的双星系统，以高值的偏心率，这对研究双星系统（有和没有系外行星），彗星，和奥尔特云对象具有重要意义。
2017-03-14 astro-ph.EP
Release of meteoroids from asteroids by Earth's tides
本文研究了在罗氏极限内，由地球潮汐引起的飞掠碎石堆体表面释放粒子的轨道演化。最初放置在曲面上的测试粒子离开曲面并逃离母体。释放出的粒子在相对较小的云中保留了大约500年，并在接下来的几百年中沿着母小行星的轨道均匀分布。它们的轨道要素在上述时间范围内的分散度很小。
2009-02-21 astro-ph.EP
Magnetic effect on equilibrium tides and its influence on the orbital evolution of binary systems
在标准的平衡潮汐理论中，考虑了水动力湍流。本文研究了磁场对平衡潮汐的影响。我们发现与潮汐流相关的湍流欧姆耗散比湍流粘性耗散强得多，因此磁场可以大大加速双星系统的潮汐演化。然后，我们将理论应用到三个双星系统：51飞马座b的轨道迁移，WASP-12 b的轨道衰变，以及近距离双星的圆化。理论预测与观测结果吻合较好，但不能用水动力平衡潮汐来解释。
2022-06-03 astro-ph.EP astro-ph.SR
Orbital decay of short-period gas giants under evolving tides
在行星形成和演化理论的背景下，人们广泛研究了许多在近轨道上的巨行星的发现以及行星和恒星潮汐对其随后轨道衰变的影响。行星轨道靠近他们的主恒星经历近距离接触，大气光蒸发，轨道演化和潮汐相互作用。在许多理论研究中，假设气体巨星的内部性质在轨道演化过程中保持不变。在这里，我们提出了一个模型，允许行星半径的变化以及行星和恒星的耗散参数的变化，所造成的行星的收缩和变化的旋转速率从强大的潮汐场。在这个半解析模型中，与不考虑这些瞬时变化的模型相比，巨行星经历了慢得多的潮汐诱导圆化。我们预测，偏心阻尼时间尺度增加约一个数量级，在最极端的情况下，过于膨胀的行星，大偏心率，当行星的潮汐特性计算根据其内部结构组成。这一发现可能对解释已知巨行星的周期偏心率分布具有重要意义，因为它可以自然地解释目前已知的大量非圆化的近周期。此外，这项工作可能有助于限制一些行星内部的模型，并有助于更好地了解潮汐如何影响太阳系外系统的轨道演化。
2019-11-27 astro-ph.EP
Coupling of dynamical tide and orbital motion
本文使用二维浅水模型测试动力学潮汐与轨道运动的耦合，发现该耦合使潮汐耗散随轨道间距增大而增加，在研究长期轨道演化时不可忽略。
2025-02-03 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.geo-ph
On Tides and Exoplanets
本文评述了蠕动潮理论和达尔文常数时滞（CTL）理论所给出的研究一星一行星系统自转和轨道要素潮汐变化的基本方程。最后，回顾和讨论了根据轨道衰变、恒星自转和年龄等的实际观测，确定主星和热彗星的弛豫因子（和时滞）的情况，并回顾了有关恒星风角动量泄漏引起的主星自转变化的基本事实。
2021-12-29 astro-ph.EP
Calibration of Equilibrium Tide Theory for Extrasolar Planet Systems II
我们提出了一个新的经验校准的平衡潮汐理论的系外行星系统，扩展了以前的研究，将详细的物理模型的内部结构的行星和宿主恒星。恒星潮汐的强度产生了一种耦合，这种耦合足够强，可以重新定向一些宿主恒星的自旋，而不会导致灾难性的轨道演化，从而可能解释了恒星自旋和行星轨道角动量之间的对齐趋势。通过分离在这个模型中自旋不应该被改变的样本，我们还显示了两个不同过程的证据，这两个过程有助于短轨道周期行星的种群。我们应用我们的研究结果来估计短周期行星的剩余寿命，研究行星周围不断发展的恒星的生存，并确定具有高偏心轨道的行星循环的限制。我们的分析表明，圆形行星的生存受到散热量的强烈影响，散热量通常大到足以导致失控的轨道膨胀和洛希瓣溢出。
2012-04-17 astro-ph.EP
Galactic tide and orbital evolution of comets
数值求解了奥尔特云中彗星的运动方程。在不同的初始条件下，给出了彗星在太阳和银河引力作用下的轨道演化。太阳相对于银河系赤道平面的振荡被考虑在内。关于太阳附近星系引力作用的物理量的实值是很重要的。目前使用的更简单的模型的银河潮汐的结果进行了比较。事实证明，物理改进的模型产生的结果显着不同的基础上获得的传统模型的结果。例如，在一个示例中，返回太阳系内部的彗星数量大约是传统模型中的两倍。看起来来自奥尔特云的彗星可能是大约6500万年前恐龙灭绝的一个来源。一颗恒星或星际云的近距离相遇扰乱了奥尔特云的彗星，其半长轴增加/减少到5 $\times$ 10 $^{4}$ AU以上，彗星撞上了地球。
2010-02-15 astro-ph.EP
Spin and orbital dynamics of planets undergoing thermal atmospheric tides using a vectorial approach
本研究采用与参考系无关的矢量形式新方法，重新分析受热大气潮汐的类地行星动力学，推导了适用于任意偏心率、黄赤交角的长期运动方程，可用于模拟行星长期自旋与轨道演化。
2023-12-07 astro-ph.EP physics.ao-ph
A Secular Relativistic Model For Solar System's Numerical Simulations
利用高斯平均方程，计算了太阳对近日点幅角和轨道平均距平的长期相对论效应。然后，我们测试不同的替代更简单的模型，已提出重现长期相对论效应的轨道要素。一般来说，模型引入了与速度无关但取决于日心距离的人为扰动。如果这些扰动被设置为恒定时间步长积分器中的脉冲，当粒子接近近日点时，所产生的脉冲可能非常强并且采样不好，从而产生虚假的轨道演化。为了克服这一挫折，我们提出了两个新的模型的基础上一个常数，距离无关，扰动。利用这些模型，我们得到了正确的近日点辐角的长期漂移，并再现了预期的长期轨道演化。我们还详细讨论了不同模式对平均距平的长期影响。
2010-08-04 astro-ph.EP
Secular dynamics of planetesimals in tight binary systems: Application to Gamma-Cephei
在这种极端情况下，紧密双星系统中小微行星的长期动力学在建立吸积碰撞的可能性方面起着根本性的作用。最重要的长期参数是强迫偏心率和长期频率，这取决于粒子的初始条件，以及对质量和轨道参数的第二颗星。我们构造了一个二阶理论（相对于质量）的平面长期运动的小星子和推导出新的表达式的强迫偏心率和长期频率。我们还重新分析了伽玛仙王座的径向速度数据，并提出了一系列的轨道解决方案，导致残差兼容的最佳拟合。最后，我们讨论了造父γ的不同轨道配置如何影响绕星运动中小天体的动力学。对于Gamma-Cephei，我们发现经典的一阶表达式的长期频率和强迫偏心率导致大的不准确性约50%的半长轴大于十分之一的恒星组件之间的轨道间距。低偏心率和/或质量降低了二阶项的重要性。小微行星的动力学只表现出弱的依赖性与恒星的轨道拟合的组件，并发现同样的结果，包括非线性气体阻力的影响。因此，在这个双星系统中行星形成的可能性在很大程度上似乎对恒星成分的轨道拟合不敏感，并且系统参数的任何未来变化（由于新的观测）都不会改变这一图景。最后，我们表明，星子迁移，因为气体阻力可能会被困在平均运动共振与二进制，即使迁移是发散的。
2011-05-02 astro-ph.EP
Mercury's resonant rotation from secular orbital elements
我们使用最近制作的太阳系星历，其中包括两年的测距观测信使号航天器，提取长期的水星轨道要素和相关的不确定性。由于水星处于稳定的3：2自旋轨道共振中，这些值构成了测量水星旋转参数的重要参考，而这些参数反过来又对水星内部结构的物理解释产生了重大影响。特别是，我们得出的平均轨道周期为87.96934962 $\pm$ 0.00000037天（假设一个完美的共振）的自旋率为6.138506839 $\pm$ 0.000000028度/天。该旋转速率与当前采用的旋转速率（Archinal等人，2011）之间的差异对应于约1.5 mm的纵向位移。在赤道每年67米。此外，我们提出了一个基本的方法来计算水星的瞬时拉普拉斯和卡西尼平面的取向。分析使我们能够评估的不确定性时，来自水星的旋转观测的行星的物理参数。
2015-07-15 astro-ph.EP
Thermal Tides in Short Period Exoplanets
在行星大气中，随时间变化的日射诱导出一个质量四极，恒星潮汐加速度可以对它施加一个力。这种“热潮汐”力可以引起行星和轨道上的长期扭矩以及导致偏心率演变的径向力。我们将这一想法应用于近距离的气态巨行星（“热行星”）。辐射大气的响应是在一个流体静力学模型中计算的，该模型将日射视为随时间变化的热源，并使用通量限制扩散求解热辐射。完全非线性数值模拟相比，线性化方程的解决方案，以及解析近似，所有这些都是在良好的协议。我们发现，一般的热潮汐密度扰动{ \it导致}的半日强迫。因此，热潮汐可以产生异步自旋和偏心率。我们的结果如下：（1）对于热彗星，偏离同步自旋是显著的，并且随着轨道周期的增加而增加。(2)自旋平衡中持续的引力潮汐耗散导致稳态内部加热率高达$\sim 10^{28} {\rm erg\ s^{-1}}$。如果沉积得足够深，这些加热速率可以解释为什么许多热彗星的半径如此之大，因为在“潮汐主序”中，冷却作用平衡了潮汐加热作用。在固定的恒星类型，行星质量和潮汐$Q$，行星半径增加强烈向恒星内的轨道周期$\la 2$周。(3)在轨道周期中存在一个狭窄的窗口，其中小偏心率$e$以大的速率呈指数增长。这个窗口可以解释热彗星的$\sim 1/4$，这些热彗星应该在很久以前就被引力潮环绕，但被观察到具有显著的非零$e$。（节录）
2009-01-07 astro-ph.EP
Orbital clustering of distant Kuiper Belt Objects by hypothetical Planet 9. Secular or resonant ?
对遥远的柯伊伯带天体（KBO）轨道的统计分析表明，太阳系中应该存在另一颗行星。根据最近的模型，该天体的长期作用应该会导致KBO的轨道对齐。最近有人声称，与这种动力学有关的KBO可能被困在与可疑行星的平均运动共振中。我在这里重新调查了这一想法背后的世俗模型。最初的分析是通过扩展和截断长期哈密顿量来完成的。我证明这是不合适的，因为级数展开不是收敛的。我提出了一个研究的基础上的数值计算的哈密顿没有扩展。我显示在相空间图的存在apperially反对齐，高偏心率天平动岛，不存在于原来的建模，但匹配的数值模拟。这些岛屿被认为是被困在与假设行星的平均运动共振中的天体，并与观测到的遥远KBO的特征相匹配。我的主要结果是，规则的长期动力学可以解释反对齐粒子本身以及平均运动共振。我还进行了共振运动的半分析研究，并表明，一些共振实际上是能够产生相同的天平动岛。然后，我讨论这两种机制的相对重要性。
2016-05-09 astro-ph.EP
Secular and tidal evolution of circumbinary systems
研究了潮汐作用下三体环双星系统的长期动力学。我们使用八极非限制近似的轨道相互作用，广义相对论修正，四极近似的自旋，和粘性线性模型的潮汐。我们推导出的平均运动方程在一个简化的矢量形式主义，这是合适的模型的长期演变的各种各样的circumbinary系统在非常偏心和倾斜的轨道。特别是，这种矢量的方法可以用来推导出潮汐迁移，捕获卡西尼状态，恒星自旋轨道错位的约束。我们表明，具有初始任意轨道倾角的环双星行星可以通过轨道进动和恒星之一的自旋进动之间的长期共振而成为共面的。我们还表明，circumbinary系统的内轨道的近心最初是在天平动呈现混沌运动的自旋和外轨道的偏心率。由于我们的模型适用于非限制性问题，因此它也可以应用于任何三体分层系统，例如恒星-行星-卫星系统和三恒星系统。
2016-08-11 astro-ph.EP astro-ph.IM math.DS
Extrasolar Binary Planets I: Formation by tidal capture during planet-planet scattering
我们已经研究了i）引力约束的气体巨行星对（我们称之为“双行星”）的形成，通过行星-行星动力学潮汐在它们的近距离相遇过程中相互捕获，ii）由于行星-行星和行星-恒星{ \it准静态}潮汐的长期轨道演化。对于阶段i）的初始演化，我们对由三颗木星质量的行星组成的系统进行了N体模拟，并考虑了动力学潮汐。双行星的形成率约为轨道交叉系统的10%，这一比例几乎与行星的初始星心半长轴无关，而喷射和合并率则敏感地依赖于半长轴。由于行星-行星动力学潮汐的循环，典型的双星分离是行星物理半径之和的几倍。轨道圆化后，双星系统的演化受长期准静态潮汐控制。在第二阶段，我们解析计算了准静态潮汐演化。双行星首先通过行星-行星潮汐进入自旋-轨道同步状态。行星-恒星潮汐带走了双星运动的角动量，最终导致行星之间的碰撞。然而，我们发现，如果双行星距离中心恒星超过~0.3 AU，则双行星在太阳型恒星的主序星寿命（~ 10 Gyrs）内仍然存在潮汐衰变。这些结果表明，在0.3AU以上的凌日观测可以探测到双星。
2014-06-26 astro-ph.EP
An apparently eccentric orbit of the exoplanet WASP-12 b as a radial velocity signature of planetary-induced tides in the host star
在极紧轨道上的大质量系外行星，如WASP-12 b，在其宿主恒星中引起平衡潮汐。随着行星的轨道运动，恒星中的潮汐流体流动可以用径向速度方法来检测。它的特征表现为轨道频率的二次谐波，模仿非零轨道偏心率。利用国家伽利略望远镜上HARPS-N摄谱仪获得的新的径向速度测量值，并结合文献资料，我们证明了WASP-12 b轨道的视偏心率在5.8 σ水平上是非零的，并且这个视偏心轨道的近星点经度接近270度。这种轨道结构与由圆形轨道和主恒星潮汐特征组成的模型是兼容的。这些潮汐的径向速度幅值被认为是一致的平衡潮汐近似。潮汐变形预计将产生振幅为80 ppm的通量调制，可使用空间设施检测到。
2019-12-03 astro-ph.EP astro-ph.SR
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
Large Dynamical Tide Amplitudes from Small Kicks at Pericenter
本文用轨道映射方法证明动力学潮汐小踢动可使模态振幅持续增长，并据此解释热木星在退出扩散区间后仍能继续圆化至 e≈0.2。
2023-06-04 astro-ph.EP
Secular Orbital Dynamics of the Possibly Habitable Planet K2-18 b with and without the Proposed Inner Companion
本文研究可能宜居行星K2-18 b在单行星和含4:1共振内部伴星两种构型下的长期轨道动力学，揭示伴星导致数千年尺度的偏心率和倾角周期性交换，并讨论其对气候宜居性和米兰科维奇周期的影响。
2023-10-28 astro-ph.EP
On the evolution of a binary system with arbitrarily misaligned orbital and stellar angular momenta due to quasi-stationary tides
我们考虑由于潮汐效应而相互作用的双星系统的演化，而不限制轨道的方向，并且其中重要的是，自旋角动量和轨道偏心率。在平衡潮近似下，我们在低潮强迫频率范围内工作。对于一个元件，即主元件，内部自由度被充分考虑。在伴星的情况下，自旋角动量被假设小到可以忽略不计，但内能耗散是允许的，因为这对行星伴星的轨道圆化可能很重要。我们得到了一组方程的轨道演变所造成的潮汐效应。这些取决于双星的质量和半径，轨道的形式和方向，以及每个参与的组件，自旋速率，科氏力，与平衡潮汐相关的能量耗散的归一化速率，由于辐射过程和粘性，以及经典拱点运动常数。这些依赖于恒星的参数，不需要额外的假设或现象学的方法，在过去已经调用。它们可以用来确定系统的演变与初始显着的错位的自旋和轨道角动量的假设为系统包含热超导体。包含科里奥利力可能会导致轨道和自旋角动量之间的倾角的演变以及轨道平面的进动，这可能会产生观测结果。
2020-10-30 astro-ph.EP astro-ph.SR
Exploring Exoplanet Dynamics with JWST: Tides, Rotation, Rings, and Moons
JWST通过探测系外行星大气和轨道属性，揭示潮汐、自转、环和卫星等动力学现象。
2025-12-05 astro-ph.EP
Secular resonance sweeping and orbital excitation in decaying disks
根据最近的太阳系演化模型，我们重新讨论了原行星盘消散过程中的长期共振扫描问题及其在激发原始小行星轨道中可能发挥的作用。我们开发了一个积分器，它采用了一个均匀（或不）耗尽，任意表面密度分布的轴对称盘的引力效应，其性能通过分析计算进行了验证。长期的虚拟小行星，从木星，土星和一个衰减的磁盘的扰动下的响应进行了深入研究。请注意，由于圆盘诱导的对称平面的存在，提升了双行星系统的固有简并性，因此“$s_5$”节点频率也可以发挥重要作用。我们研究不同的共振配置的行星（2：1，3：2，5：3），磁盘模型和耗尽的情况。对于每一种情况下，我们计算相应的时间路径的长期共振，这表明何时何地发生共振交叉。在各种模型中研究了小行星的激发，特别是倾角，并与分析估计进行了比较。我们发现，倾斜激发超过$\sim 10^{\circ}$是可能的，在小行星带，但几乎均匀的传播$Δi\sim 20^{\circ}$观察呼吁长期共振扫描与其他机制（如散射火星大小的胚胎），将在类地行星形成的联合行动。我们的结果也适用于太阳系外的行星系。
2019-12-19 astro-ph.EP
Do Tides Destabilize Trojan Exoplanets?
太阳系外行星研究中一个突出的问题是，尽管在许多已知的行星系中进行了大量的搜索，其中许多是在其他平均运动共振中，但为什么没有发现共轨系外行星。在这里，我们研究的假设，特洛伊行星的潮汐能量耗散是防止他们的生存。本文的附录概括了传统的潮汐理论，包括独立于耗散的潮汐力，以及一个物体对另一个物体引起的潮汐的影响。正文适用于这一理论的模型系统组成的主要恒星质量，次要的亚恒星质量在一个圆形轨道上的主要，和一个轻得多的特洛伊行星振动与小振幅约一个等边点的系统。接下来，我们将特洛伊点的运动方程线性化，包括潮汐力，并求解特洛伊的运动。结果表明，潮汐阻尼了特洛伊的运动垂直于轨道平面的主要和次要的，以及它的周转圆由于其偏心率，但他们泵的振幅呈指数上升的蝌蚪振动。然后，我们验证我们的分析解决方案，通过整合的非线性运动方程数值几个样本情况。在每一种情况下，我们发现天平动增长，直到特洛伊逃脱它的天平动，这导致一个密切接触的主要或次要的。
2022-06-14 astro-ph.EP
Dynamical tides in exoplanetary systems containing Hot Jupiters: confronting theory and observations
我们研究了与中央恒星内部辐射区的重力波激发有关的动力学潮汐对包含热彗星的观测系统的轨道演化的影响。我们考虑WASP-43，Ogle-tr-113，WASP-12和WASP-18，它们包含主序（MS）上的恒星。对于这些系统，有关于轨道周期变化率的观测估计。我们还调查了包含一颗演化巨星的开普勒-91。我们采用Ivanov等人的形式计算轨道演化。对于MS星，我们确定预期的轨道演化率在不同的假设下的耗散作用于潮汐的量，估计恒星旋转的影响，为两个最快速旋转的恒星，并与观测结果进行比较。除了可能的WASP-43外，所有情况都与重力波在恒星传播期间被阻尼的状态一致。然而，目前这还不是确定的，因为观测误差很大。我们发现，虽然它预计适用于开普勒-91，线性辐射阻尼不能解释这种耗散制度适用于MS星。因此，可能需要非线性机制。开普勒-91被发现是这样的，恒星演化的时间尺度与轨道的时间尺度相当。这意味着重要的轨道循环可能是通过潮汐作用于恒星而发生的。准静态潮汐、恒星风、流体动力学阻力和潮汐作用于行星可能起了次要作用。
2017-05-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
Secular Orbital Dynamics of Hierarchical Two Planet Systems
太阳系外多行星系统的发现，激发了人们利用其轨道演化来探索行星形成的兴趣。对行星轨道的准确描述可以识别可能隐藏其他行星或处于特殊动态状态的系统，并为有针对性的后续观测提供信息。我们结合发表的径向速度数据与马尔可夫链蒙特卡罗分析，以获得一个合奏的质量，半长轴，偏心率和轨道角为5个动态活跃的多行星系统：HD 11964，HD 38529，HD 108874，HD 168443和HD 190360。我们使用52，000个长期N体积分动态地发展这些系统，这些积分对可能的视线和相对倾角的全范围进行采样，并报告系统稳定性，长期演化和共振相互作用的程度。我们发现，行星轨道在分层系统中表现出复杂的动力学，可以成为高度偏心，可能显着倾斜。此外，我们将广义相对论的影响，在长期的模拟和证明，可以定性地影响一些系统的动力学与高的相对倾角。模拟量化的可能性不同的动力学制度，每个系统，并强调限制模拟相空间的一组初始条件或共面轨道的危险。
2010-04-08 astro-ph.EP
Secular dynamics and the lifetimes of lunar artificial satellites under natural force-driven orbital evolution
本研究针对月球卫星长期轨道演化，发现仅2g共振显著影响其寿命，提出理论框架解释偏心率增长机制，指出月球卫星再入由分岔驱动而非混沌过程。
2024-06-20 astro-ph.EP
Orbital Stability and Secular Dynamics of the Proxima Centauri Planetary System
本文研究比邻星系统内侧两行星的轨道稳定性，发现偏心率小于约0.2时轨道很可能稳定，而特定相互倾角范围常导致不稳定，并揭示潮汐圆化可长期维持较高表面能量通量，可能影响行星b宜居性。
2024-01-16 astro-ph.EP
Rocky planet rotation, thermal tide resonances, and the influence of biological activity
理论上已经确定，岩石行星上的大气热潮汐可以导致旋转演化的显着修改，如果满足某些共振条件，则接近同步旋转和更快的旋转。在这里，它表明，通常被认为是耗散的引力潮汐演化的岩石行星旋转，在原则上，被“停滞”的热潮汐共振地球类似的世界中的液态水轨道区的恒星质量超过~0.3 Msolar。探讨了行星生物圈与行星自转演化之间存在反馈效应的可能性。在早期研究的基础上，有人认为大气氧化和臭氧的产生可能在行星自转演化中发挥关键作用，因此代表了天文学可访问的行星特征上令人惊讶但有效的生物印记形式。
2017-11-27 astro-ph.EP
Evolutions of mean distance ratios in the planetary and satellite systems under primary tides and nebular gas drag effects
Catholic University of Louvain（鲁汶天主教大学）
研究太阳系及木星、土星、天王星卫星系统中主潮汐和气体阻力对平均距离比的影响，发现其在长期演化中保持近似不变。
2026-01-22 astro-ph.EP
Spin evolution of Earth-sized exoplanets, including atmospheric tides and core-mantle friction
质量在0.1 - 10 M地球之间的行星被认为拥有稠密的大气层。这些大气层在行星的自转演化中扮演着重要的角色，因为由主星驱动的热大气潮汐可能会抵消引力潮汐。在这项工作中，我们研究了地球大小的系外行星的长期自旋演化。我们推广了以前的工作，包括偏心轨道和双折射的影响。我们发现，在潮汐和核幔摩擦的影响下，行星的倾斜度演化为0或180度。这些行星的自转也会演化成数量非常有限的平衡构型。一般来说，这些平衡都与轨道平均运动不同步。热大气潮汐的作用对于地球大小的行星在其系统的宜居带中变得更加重要，因此当我们寻找其潜在的可居住性时，它们不能被忽视。
2014-08-04 astro-ph.EP
A study of the lunisolar secular resonance $2\dotω+\dotΩ=0$
自从认识到空间碎片在不久的将来可能造成的问题以来，人们对地球周围小型天体的动力学又重新产生了兴趣。在空间碎片方面，日月长期共振起着一种相关的作用，这种共振可能有助于轨道要素的增加，特别是偏心率的增加。我们把注意力集中在由关系式$2\dotω+\dotΩ=0$描述的日月长期共振上，其中$ω$和$Ω$分别表示空间碎片近地点幅角和升交点经度。我们介绍了三种不同的模型，随着复杂性的增加。我们表明，偏心率的增长，在位于中东部区域的空间碎片中观察到的倾角约等于$56^\circ$，可以解释为长期共振$2\dotω+\dotΩ=0$的自然效应，而轨道参数的混沌变化的相互作用和附近的共振重叠的结果。
2016-03-10 astro-ph.EP
Angular momentum exchange during secular migration of two-planet systems
研究了两行星共面系统在相互引力作用和耗散力作用下的长期动力学演化。我们考虑两种机制负责行星迁移：恒星行星（或行星卫星）潮汐相互作用和气体盘的行星的相互作用。我们表明，每个迁移机制的特点是由一个特定的轨道角动量交换法。通过计算守恒久期问题的定态解，并考虑轨道角动量泄漏，我们追踪了行星对在迁移过程中的演化路线.这一过程使我们能够恢复两行星系统的动力学历史，并限制所涉及的物理过程的参数。
2012-09-07 astro-ph.EP
Evolution of the Planetary Obliquity: The Eccentric Kozai-Lidov Mechanism Coupled with Tide
本文研究了偏心Kozai-Lidov效应与平衡潮汐耦合对行星倾斜角演化的影响，发现倾斜角演化路径和平衡时间尺度取决于潮汐耗散与长期扰动的时间尺度比，并验证了多颗S型行星存在自转轴翻转的可能性。
2023-08-26 astro-ph.EP astro-ph.SR
Tidal decay and circularization of the orbits of short-period planets
通过数值模拟和给出相对轨道半长轴和偏心率变化的平均方程，分析了单行星系统的长期潮汐演化。对于不同类型的行星，我们计算由于行星和恒星潮汐的变化。然后，我们计算的离心率的临界值，恒星潮汐成为主导的行星潮汐。轨道衰变和环化的时间尺度也进行了讨论和比较。
2009-04-23 astro-ph.EP
Formation and disruption of resonant chains of super-Earths: Secular perturbations from outer eccentric embryos
本研究通过N体模拟、解析公式与轨道计算，揭示外侧偏心星子的长期摄动可瓦解超级地球共振链，解释观测到的轨道周期比分布特征及动力学不稳定性诱因。
2025-11-14 astro-ph.EP
Tidal Effects on the Habitability of Exoplanets: The Case of GJ 581 d
潮汐可能对系外行星的可居住性至关重要。如果这样的行星在低质量恒星周围形成，那么那些在星周宜居带的行星将足够接近它们的宿主恒星，从而经历强大的潮汐力。潮汐可能会导致轨道衰变和圆化，向零轨道演化，固定的旋转速率（不一定是同步的），以及大量的内部加热。由于潮汐效应，适居轨道位置的范围可能与传统的基于恒星日照、大气效应和行星表面液态水的宜居带（HZ）概念所定义的范围大不相同。潮汐加热可能会使传统HZ内的位置太热，而传统区域外的行星可能会由于潮汐而变得非常适合居住。在这里，我们考虑这些影响的系外行星GJ 581 d。
2010-06-13 astro-ph.EP
Measuring the orbit shrinkage rate of hot Jupiters due to tides
恒星和靠近的系外行星之间的潮汐相互作用导致行星轨道收缩，最终导致行星的潮汐破坏。测量轨道的收缩将允许测量恒星的潮汐质量参数（$Q'_\star$），这是获得恒星内部信息的重要参数。我们分析了来自TESS的两个已知拥有近距离热彗星的目标WASP-18和WASP-19的数据，以测量当前对轨道周期变化的限制，并对$Q'_\star$提供新的约束。我们使用所有可用的TESS观测数据对凌日形状进行了建模，并拟合了每次凌日的个别凌日时间。我们使用以前公布的过境时间与我们的结果，以适应两个模型，一个恒定的周期模型，和二次轨道衰减模型，MCMC算法。我们发现WASP-18 b的$(-0.11\pm0.21)\times10^{-10}$和WASP-19 b的$(-0.35\pm0.22)\times10^{-10}$的周期变化率，我们没有发现这些目标的轨道衰变的显着证据。我们获得了WASP-18中$(1.42\pm0.34)\times10^7$和WASP-19中$(1.26\pm0.10)\times10^6$的$Q'_\star$的新下限，分别对应于$-0.45\times10^{-10}$和$-0.71\times10^{-10}$的轨道衰变率的上限，置信水平为95%。我们将我们的结果与潮汐衰变研究的其他相关目标进行比较。我们发现WASP-18 b和WASP-19 b的轨道衰变率似乎小于WA…
2022-10-28 astro-ph.EP
Chasing the Tides: Searching for Orbital Decay Signatures in Transit Timing Data and Tidal Models for 20 Hot Jupiters
Keele University（基尔大学）；Ankara University（安卡拉大学）；University of Leeds（利兹大学）
研究通过分析20颗热木星的凌日时间数据，发现部分系统存在轨道衰减或增长，揭示了潮汐作用对行星轨道演化的影响。
2026-02-01 astro-ph.EP
Observational Evidence for Tidal Destruction of Exoplanets
近地系外行星的轨道分布显示了潮汐持续移动和破坏的证据。行星的主星上升起的潮汐会导致行星的轨道衰减，即使在轨道偏心率降到零之后。观测到的轨道分布和潮汐理论的预测的比较显示出良好的定性一致性，表明潮汐破坏近距离系外行星是常见的。这个过程可以解释观测到的小a值的截止值，轨道周期在三天附近的聚集，以及凌日行星的相对年轻。与先前的考虑相反，不一定需要一种机制来阻止近距离行星在其当前轨道上向内迁移。接近潮汐破坏的行星可能被发现具有极小的α，可能已经被剥夺了任何气体包层。最近发现的CoRoT-Exo-7 b可能是这样一颗行星的一个例子，可能会在未来几个Gyrs内被潮汐摧毁。此外，当一个或多个行星已经被吸积时，恒星可能会表现出不寻常的成分和/或自转速率。
2009-04-07 astro-ph.EP
Planet-star interactions with precise transit timing. II. The radial-velocity tides and a tighter constraint on the orbital decay rate in the WASP-18 system
从它的发现，WASP-18系统及其在紧密轨道上的大质量凌日行星被确定为研究潮汐行星-恒星相互作用的独特实验室。在对多普勒数据的分析中，其中包括2012年至2018年期间使用HIRES/BROCK-I仪器获得的五个新测量值，我们表明可以提取主星的光球径向速度信号。它的振幅与平衡潮汐近似的理论预测和在轨道相位曲线中观察到的椭球调制一致。假设一个圆形的轨道，我们细化系统参数使用TESS的光度时间序列。通过新的地面测光观测，我们将凌日计时观测的跨度延长到28年，以探测轨道周期缩短的速率。由于我们没有发现与恒定周期模型的偏离，我们得出结论，在95%的置信度下，主星的修正潮汐质量参数必须大于3.9 × 10^6。这一结果与对热耗散粒子群的研究结论一致，预测潮汐耗散的效率要弱1 ~ 2个数量级。由于WASP-18系统是探测轨道衰变的主要候选者之一，进一步的定时观测有望推动我们对恒星内部知识的边界。
2020-04-14 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Radial Velocity Signature of Tides Raised in Stars Hosting Exoplanets
近距离的大质量系外行星在其恒星宿主中引发了显著的潮汐。我们计算径向速度（RV）信号，由于这种流体运动的平衡潮汐近似。在观测到的系外行星样本中，有17个系统的预测径向速度超过1 m/s，WASP-18 b的最大预测信号约为30 m/s。因此，潮汐诱导的RV可用本方法检测。潮汐流体流动和稍微偏心的轨道的周转运动都产生两倍于轨道频率的RV信号。如果不小心，潮汐引起的RV在某些情况下可能会与有限的轨道偏心率混淆。事实上，WASP-18 b有一个偏心轨道，e=0.009，近心经度ω=-π/2。虽然轨道和观测者视线的这种紧密对准需要微调，但RV信号中的这一相位自然可以由e=0轨道的潮汐速度特征来解释。此外，对振幅的平衡潮汐估计与数据大致一致。因此，WASP-18 b的偏心率很可能是恒星宿主中潮汐诱导RV的特征。对非凌日行星的轨道速度和潮汐速度的测量可以使行星的质量和倾角单独从径向速度数据中确定。我们建议，RV数据的高精度拟合应包括潮汐速度信号，在这些情况下，它可能会影响轨道参数的确定。
2011-07-29 astro-ph.EP astro-ph.SR
Dust particles in mean motion resonances influenced by an interstellar gas flow
研究了在Poynting-Robertson效应、径向星风和星际气体流的作用下，与圆轨道行星发生平均运动共振的尘埃粒子的轨道演化.对任意轨道取向的Tisserand参数的长期时间导数进行了解析推导。由Tisserand参数的长期时间导数，得到了偏心率和倾角的长期时间导数之间的一般关系。在平面情况下（初始尘埃粒子位置矢量、初始尘埃粒子速度矢量和星际气体速度矢量位于行星轨道平面内的情况），可以直接计算偏心率的长期时间导数。利用运动方程的数值积分，我们证实了我们的分析结果在三维情况下，也在平面的情况下。比较了在有和无星际气体流的情况下，在Poynting-Robertson效应和径向星风作用下，外平均运动共振中捕获的尘埃粒子偏心率的演化。定性性质的轨道演化在平面的情况下确定。存在两种主要的长期轨道演化。在第一组中，近日点的偏心率和辐角接近一定值。在第二组中，偏心率振荡，近日点辐角迅速移动。
2013-02-28 astro-ph.EP
Long-term orbital and rotational motions of Ceres and Vesta
上下文黎明号航天任务对矮行星谷神星和小行星灶神星进行了研究。它们是主小行星带中最重的两个天体，具有不同的特征。值得注意的是，灶神星似乎是干燥和不活跃的，在它的南极有两个大盆地。谷神星是一个富含冰的天体，有冰火山活动的迹象。目的。本文的目的是确定谷神星和灶神星的质量变化，并研究它们的旋转稳定性。方法.轨道和旋转运动已被集成辛积分。通过积分久期方程和计算旋进频率的扩散，研究了转动稳定性。结果谷神星在$[-20:0]\,\mathrm{Myr}$上的结晶度变化介于$2$和$20°$之间，灶神星的结晶度变化介于$21$和$45°$之间。灶神星遭受的两次巨大撞击改变了岁差常数，可能使灶神星更接近轨道频率为$2s_6-s_V$的共振。由于极转动惯量的不确定性，目前的灶神星可能处于这种共振状态，其中$17$和$48°$之间的结晶度变化可能不同。结论.虽然谷神星和灶神星的岁差频率接近内行星的长期轨道频率，但它们的长期自转相对稳定。木星和土星的扰动主导谷神星和灶神星的长期轨道动力学，内行星的扰动要弱得多。与内行星的长期共振也有较小的宽度，不重叠，与内行星的情况相反。
2019-03-15 astro-ph.EP
Planet-star interactions with precise transit timing. III. Entering the regime of dynamical tides
在极短周期轨道上的热彗星，预期会因潮汐耗散而不稳定，并会螺旋式地朝向其主星。这是因为它们通过潮汐耗散将轨道运动的角动量转移到恒星内部。虽然这种现象的大小与特定恒星-行星系统的物理性质有关，但统计研究表明，潮汐耗散可能会在主序星的恒星寿命期间塑造热木星系统的结构。潮汐耗散的效率在恒星-行星系统中仍然受到很差的限制。恒星内部模型表明，辐射区动力潮汐的消散可能是驱动行星轨道衰变的主要机制。这些理论预测可以用凌日定时方法进行验证。我们获得了五颗行星的新的精确的中途过境时间。它们以前被确定为可能探测到轨道衰变的最佳候选者。对时间数据的分析使我们能够对轨道衰减率进行更严格的限制。对于HAT-P-23、KELT-1、KELT-16、WASP-18和WASP-103系统中的所有五个热彗星，都没有检测到它们的轨道周期有统计学意义的变化。对于行星HAT-P-23 b、WASP-18 b和WASP-103 b，观测表明动力潮汐消散的机制可能在它们的宿主恒星中不起作用，从而阻止了它们的快速轨道衰变。这一发现与F型恒星内部的模型一致，其中动力学潮汐由于对流核心而没有完全阻尼。对于KELT-16 b，凌日时间数据的跨度不足以验证理论预测。KELT-1b被确定为研究对流层中惯性波耗散潮汐相互作用的潜在实验室。
2022-09-21 astro-ph.EP astro-ph.SR
Galactic tide and some properties of the Oort cloud
本文讨论了彗星奥尔特云的几个性质。太阳、银河系（和木星）的引力作用于彗星。提出了一种新的银河潮物理模型。主要研究结果如下：1.彗星的奥尔特云的质量小于1个地球质量（$M_{E}$），可能不大于1/2 $M_{E}$。2.近日点距离为$q$ $<$ 5 AU的长周期彗星的理论数量比传统方法产生的数量大50倍。木星的引力也被考虑到了这个结果。3.半长轴$a$和偏心率（和其他轨道要素）的振荡周期$P$在银河系中移动的太阳系中以自然单位表示为$a^{3}$ $P$ $=$ 1。时间的自然单位是太阳系绕银河系中心公转的轨道周期，测量半长轴的自然单位是太阳系半半径的最大值，对应于奥尔特云的半半径。这种关系适用于彗星接近太阳系内部的情况，例如，近日点距离小于$\approx$ 100 AU。4.奥尔特云的半长轴最小值为$a_{min}$ $\ll$ 1 $\times$ 10 $^{4}$ AU。这一条件是从银河潮汐作用下彗星演化的数值结果和观测到的长周期彗星分布中得到的。如果半长轴的密度函数近似为比例$a^α$，则$α$近似为-1/2。5.银河潮汐引起的彗星轨道近日点距离$Δq$的变化幅度是半长轴$a$的强函数，与$a^{8.25}$成正比。
2010-05-19 astro-ph.EP
Temperature and Distance Dependence of Tidal Circularization in Close Binaries: A Catalog of Eclipsing Binaries in the Southern Hemisphere Observed by the TESS Satellite
潮汐力对于了解近距离双星和紧凑的系外行星系统如何形成和演化非常重要。然而，潮汐很难建模，潮汐的强度存在很大的不确定性。在这里，我们调查潮汐循环在密切的二进制使用大量的样本，以及特点的日食系统。我们在南半球的TESS测光中搜索食双星。我们得到最适合的轨道和恒星参数，共同建模光变曲线和光谱能量分布。为了确定食双星的偏心率分布在很宽的恒星温度（$3\,000-50\,000\,$ K）和轨道间距$a/R_1$（$2-300$）的范围内，我们结合我们新获得的TESS样本从地面和开普勒任务观察到的食双星。我们发现了一个明确的恒星温度和轨道分离的依赖关系的偏心近双星。我们比较我们的观测与预测的平衡和动态潮汐。我们发现，虽然凉爽的二进制同意与预测的平衡潮汐，一个大部分的二进制温度之间的$6\,250\,$ K和$10\,000\,$ K和轨道之间的分离$a/R_1 \sim 4$和$10$被发现在圆形轨道上的动态潮汐的预测相反。这表明，一些辐射信封双星可能是潮汐循环显着更有效地比通常假设的。我们的研究结果对轨道圆化也有重要的影响，在热的恒星的背景下，潮汐已被调用来解释所观察到的热和冷的宿主恒星之间的自旋轨道对齐的差异。
2021-03-16 astro-ph.EP astro-ph.SR
Numerical Non-Adiabatic Tidal Calculations with GYRE-tides: The WASP-12 Test Case
利用GYRE-tides对WASP-12系统进行非绝热潮汐计算，验证其轨道衰减机制及非线性阻尼作用。
2025-11-24 astro-ph.EP astro-ph.SR
Creep Tide Model for the 3-Body Problem. The rotational evolution of a circumbinary planet
本文提出了一个处理具有任意粘性的一般三体问题的转动演化的潮汐模型，其中所有的质量都被认为是扩展的，所有的潮汐对之间的相互作用都被考虑在内。基于潜潮理论，我们提出了一套微分方程，描述了每个机构的旋转演变，在一个形式主义，很容易扩展到N潮汐相互作用的身体问题。我们应用我们的模型的情况下，一个circumbinary行星和使用开普勒-38像一个工作的例子。我们发现，在这种低行星偏心率的情况下，最有可能的最终固定旋转状态是1：1自旋轨道共振，考虑任意的行星粘度内的估计范围为太阳系行星。基于半长轴比a1 /a2的高阶幂级数和偏心率的低阶展开式，我们推导出平均转动定态的解析表达式。这些被发现非常准确地再现任意行星松弛因子的低偏心数值积分的平均行为，并高达a1/a2 \sim 0.4。我们的分析模型被用来预测开普勒环联行星的静止旋转，并发现它们中的大多数可能在亚同步状态下旋转，尽管同步转变比Zoppetti等人估计的要重要得多。我们提出了我们的结果与常数时滞得到的结果进行比较，发现，与我们在我们以前的作品中所假设的，交叉扭矩有一个不可忽略的净长期的贡献，必须考虑到计算时，每个机构在一个N-扩展体系统从任意参考系的潮汐。在蠕变理论中自然要考虑这些力矩。
2021-05-05 astro-ph.EP
Extreme orbital evolution from hierarchical secular coupling of two giant planets
在过去的二十年里，对系外行星的观测揭示了一类新的行星，它们的轨道周期只有几天，即所谓的“热行星”。最近使用罗西特-麦克劳克林效应的测量显示，这些行星中有许多（约50%）是不对齐的;此外，一些（约15%）甚至是相对于恒星自转轴逆行的。受这些观测的启发，我们探索了在一个更宽的轨道上形成逆行轨道的可能性，逆行轨道由一个恒星-行星内部对与另一个巨行星或褐矮星组成。最近Naoz等人（2011年）表明，在这样的系统中，内行星的轨道可以从逆行到逆行来回翻转，也可以达到极高的偏心率。在这里，我们映射这些系统的动态结果的参数空间的重要部分。我们推导出强烈的约束外摄动的轨道配置，可能会导致形成的热彗星与错位或逆行轨道。我们只关注长期演化，忽略了其他动力学效应，如平均运动共振，以及所有的耗散力。例如，一颗类似木星的内行星最初在5天文单位的近圆形轨道上，我们表明，一颗错位的热木星很可能在140天文单位内的一颗更大质量的行星伴星（> 2 MJ）的存在下形成，相互倾斜50度，离心率超过0.25。这与测试粒子近似形成了鲜明的对比，在测试粒子近似中，几乎垂直的配置仍然可以引起大的偏心率激发，但内部类似木星的行星的翻转不太可能发生。我们得出的约束条件可以用来指导未来的观测，特别是在包含热木星的系统中寻找更遥远的同伴。
2013-11-30 astro-ph.EP
Light-Curve Evolution due to Secular Dynamics and the Vanishing Transits of KOI 120.01
行星轨道的非开普勒动力学在凌日光变曲线中表现为不同类型的变化。除了凌日定时变化（TTV）之外，凌日的形状还包含关于轨道几何变化的其他信息。本研究提出了一种光变曲线拟合的分析方法：轨道要素的动态变化被转换为光变曲线，使用一组有限的拟合参数的解析函数。我们的方法不需要N体积分，从而减少了自由度和计算速度。这里所描述的方法是针对长期扰动的情况。通过假设轨道运动是由节点和拱点岁差为主，光变曲线过境参数的解析表达式导出作为轨道变化的函数。探测和描述这样的动力学场景提供了关于可能存在的非凌日伴星或主星的非球形质量分布的信息。这些变化可能意味着轨道平面外的力，从而探测系统组件之间的相互倾斜。导出的模型成功地再现了KOI 120.01消失的过境信号，并提出了一个可能的有趣的情况下，一个行星轨道的一个成员，一个接近的二元系统进行异常快速的节点回归。模型参数是退化的，因此我们提供了相关的信息，为后续的观测，这是为了把进一步的约束，这个独特的开普勒对象。
2020-10-25 astro-ph.EP
Dynamics of co-orbital exoplanets in a first order resonance chain with tidal dissipation
共轨行星（在$1:1$平均运动共振中）可以在拉普拉斯共振链内形成。在这里，我们开发了一个长期的模型来研究的共振链$p:p:p+1$，共轨对是在一个一阶平均运动共振与最外层的第三颗行星的动力学。我们的模型考虑到潮汐耗散，通过使用一个哈密顿版本的恒定的时间滞后模型，扩展了点质量的情况下的哈密顿形式主义。我们显示存在的几个家庭的平衡，以及如何将这些平衡扩展到完整的系统。在一个家庭，我们称之为主要分支，长期的共振之间的平动频率的共轨道和岁差频率的近心点时，潮汐耗散增加了意想不到的动力学后果。我们报告存在两种不同的机制，使共轨行星更稳定的$p:p:p+1$共振链内，而不是它之外。第一个是由于负实部的潮汐线性系统的特征值，在该地区的长期共振上述。第二个是由非线性贡献的矢量场，它是由于偏心阻尼。这两个稳定机制增加了在共轨配置中发现系外行星的机会。
2022-04-17 astro-ph.EP
Shepherding Miorita and its flock: A group of near-Earth asteroids driven by apsidal and von Zeipel-Lidov-Kozai secular resonances. A source of low-perihelion asteroids
本研究针对小行星Miorita的特殊动力学特征，通过N体计算和NEOMOD 3模型，发现其受木星控制的两类长期共振影响，识别出动力学类似群体，揭示了近地小行星演化为低近日点天体的活跃路径。
2025-08-12 astro-ph.EP
Secular Eccentricity Oscillations in Axisymmetric Disks of Eccentric Orbits
大质量物体嵌入小质量轨道的轴对称圆盘时，会发生轨道偏心率振荡。这些偏心率振荡是由长期力矩驱动的，这些长期力矩试图使圆盘中所有轨道的拱点进动率相等。我们调查这一机制的背景下，分离的对象在外太阳系，但我们发现，振荡的时间尺度太长，它是动态的重要性。然而，它可能是有趣的现象有点离家远，即喂养超大质量黑洞和污染表面的白矮星。
2019-11-05 astro-ph.EP
