Planet migration in wind-fed accretion disks in binaries
行星迁移最初是指原行星盘,它比双星系统中典型的吸积盘质量更大,密度更大。我们研究了一个双星系统中的吸积盘中的行星迁移,该双星系统由一颗类太阳恒星和一颗红巨星施主恒星组成。这个吸积盘由恒星风供给。%时,圆盘自重忽略不计。我们采用$α$ -圆盘模型,并认为恒星风是随时间变化的。假设圆盘是准静止的,我们计算它的温度和表面密度分布。除了标准的磁盘模型,当物质被捕获的磁盘在其外边缘,我们研究的情况下,当恒星风提供物质的吸积半径内的整个磁盘表面的速率取决于距离中心恒星。这意味着一个行星经历经典的I/II型迁移,我们计算迁移时间的行星上的圆形轨道与磁盘共面。潜在的,快速向内的行星迁移可能导致行星-恒星合并,这可能伴随着光学或/和UV/X射线瞬变。我们计算了不同参数的行星和双星的迁移时间尺度。我们的研究结果表明,行星可以落在他们的宿主恒星的生命周期内的晚型捐助者的现实参数集。
2019-03-04 astro-ph.EP astro-ph.SR
Migration of Extrasolar Planets: Effects from X-Wind Accretion Disks
磁场在形成恒星/盘系统的引力坍缩过程中从星际介质中被拉了进来。考虑平均场磁流体动力学(MHD)在这些磁盘表明,磁效应产生的次开普勒旋转曲线和截断内盘。这封信探讨了这些预测的太阳系外行星迁移磁盘属性的后果。气体盘中的次开普勒流驱动了嵌入行星的新迁移机制,并修改了较大行星的间隙打开过程。对于足够小的行星(m_P < 1 M_ \earth)和/或轨道较近的行星(r < 1 AU),这种次开普勒迁移机制优于I型迁移机制。虽然包括次开普勒扭矩缩短总迁移时间只有一个中等的量,迁移行星的核心吸积的质量显着减少。内盘边缘的截断(对于典型的系统参数)自然地解释了周期P=4天的行星轨道。周期较短的行星P=2天,可以解释为在FU-奥利爆发期间的迁移,当质量吸积率高,盘边缘向内移动。最后,中面密度在盘的内部截断点(X点)处大大增加;这种增强,加上持续的气体和固体流动,支持巨行星的原位形成。
2009-08-10 astro-ph.EP astro-ph.SR
Comments on "Type II migration strikes back -- An old paradigm for planet migration in discs" by Scardoni et al
在第二类迁移的传统观点中,一颗巨行星以吸积盘的粘性速度向内迁移,这就是所谓的盘主导的情况。然而,最近的流体动力学模拟表明,行星迁移的速度比大质量圆盘中的粘性速度快得多。如此快速的移民无法用传统的观点来解释。Scardoni et al.(2020)最近对这一新图景进行了论证。通过进行类似的水动力学模拟,他们发现迁移速度随着时间的推移而减慢,最终达到传统理论的预测。他们将快速迁移解释为初始瞬态迁移,并得出结论认为,常规的II型迁移是在瞬态阶段之后实现的。我们表明,Scardoni等人(2020)获得的迁移速度与之前的模拟一致,即使在他们提出的瞬态阶段。我们还发现Scardoni等人提出的瞬态快速迁移。(2020)被Kanagawa等人的新模型很好地描述。(2018)。新模型可以适当地描述Scardoni等人(2020)所称的初始瞬态阶段的显著向内迁移。因此,我们得出结论,瞬态迁移速度的时间变化是由于迁移过程中的行星的轨道半径和它的背景表面密度的变化。
2020-05-04 astro-ph.EP astro-ph.SR
Type II migration strikes back -- An old paradigm for planet migration in discs
在本文中,我们分析了巨大的差距开放的行星迁移原行星盘,专注于II型迁移制度。根据标准的II型理论,行星的迁移速度与圆盘中的气体相同,因为它们与圆盘粘性演化相耦合;然而,最近的研究质疑了这一范式,表明行星的迁移速度比圆盘材料更快。我们研究的问题,通过二维长时间模拟系统符合II型制度,使用流体动力网格代码FARGO 3D。尽管我们的模拟证实了以快速迁移为特征的初始阶段的存在,但它们也揭示了迁移速度会减慢,如果我们允许系统演化足够长的时间,最终会达到理论预测。当我们分析通过间隙的质量流和作用在行星上的扭矩时,我们发现同样的趋势朝着理论预测发展。这种瞬变与我们(和以前)模拟的初始条件有关,并且是由于一旦行星开始运动,间隙的形状必须调整到新的轮廓。其次,我们测试是否II型理论的预期,巨行星迁移是由粘性驱动的是一致的,我们的模拟与相同的粘度和不同的磁盘质量(反之亦然)的模拟比较。我们发现一个很好的协议与理论,因为当光盘的特点是相同的粘度,迁移性能是相同的。
2019-12-16 astro-ph.EP astro-ph.SR
General Analysis of Type I Planetary Migration with Stochastic Perturbations
本文给出了在随机扰动存在下第一类行星迁移的一般处理方法。在许多行星形成盘中,由不对称扭矩驱动的I型迁移机制作用于短时间尺度,并损害了行星形成。然而,如果磁盘也支持MHD不稳定性,相应的湍流波动产生额外的随机扭矩,修改稳定的向内迁移的情况。这项工作研究了迁移的行星核心的随机波动的存在下,使用互补的方法,包括福克-普朗克方法和迭代地图。随机力矩有两个主要的影响:[1]通过向外扩散,一小部分行星核心可以在I型向内迁移中幸存下来。[2]对于一个给定的起始条件,任何特定的迁移实现的结果都是不确定的,因此必须用结果的分布来描述结果。除了探索不同的制度的参数空间,本文认为外盘边界条件,不同的初始条件,和时间依赖性的扭矩参数的影响。对于半径有限的圆盘,幸存行星的比例随时间呈指数下降。我们找到了一系列磁盘模型的生存分数和衰变率,并找到了幸存行星的位置的预期分布。对于预期的椎间盘特性,存活分数在$0.01 < p_S < 0.1$范围内。
2009-06-22 astro-ph.EP astro-ph.SR
Is the ring inside or outside the planet?: The effect of planet migration on dust rings
行星在原行星盘中的迁移在行星系的长期演化中起着重要作用,但我们目前还没有直接的观测测试来确定行星是否在其气体盘中迁移。我们探索尘埃环的形成和演化-现在通常在ALMA的原行星盘中观察到-在相对低质量(12-60地球质量)的迁移行星的存在下。通过使用气体和尘埃的二维流体动力学模拟,我们发现,扰动的重要性的压力分布内部和外部的行星不同的颗粒尺寸。对于小尺寸的尘埃增强发生在行星内部,而对于大颗粒则发生在行星外部。当尘埃的漂移速度与行星的迁移速度相当时,这两种行为之间就会发生转变。我们预测,一个迁移的行星的观测签名包括一个显着的向外移动所观察到的中面尘埃环的波长增加。
2018-10-15 astro-ph.EP astro-ph.SR
Intermittent planet migration and the formation of multiple dust rings and gaps in protoplanetary disks
原行星盘和行星形成模型的一个关键挑战是能够在盘发射中观察到的结构(如亮环和暗环或不对称性)与触发这些结构的行星的假设存在之间建立可靠的联系。观测到的N个暗环通常被解释为N个行星存在的证据,这些行星清除了轨道周围的尘埃间隙,并在盘中形成了尘埃捕获压力最大值。绝大多数研究行星对原行星盘中尘埃和气体动力学影响的模型都假设行星处于固定轨道上。在这里,我们走了一条不同的路线,并研究了一颗行星的大规模向内迁移是如何构成一个巨大圆盘的尘埃含量的。在许多情况下,质量与土星相当的部分间隙开放行星的迁移被发现间歇性地逃跑。通过二维气体和尘埃流体动力学模拟,我们表明,间歇性的失控迁移可以形成多个尘埃环和整个磁盘的差距。每次迁移速度减慢时,在行星间隙之外形成一个压力最大值,以捕获大型尘埃。我们的模拟结果与三维尘埃辐射转移计算后处理证实,间歇性失控迁移可以导致形成多套明亮和黑暗的连续发射环(亚)毫米以外的行星位置。
2020-02-06 astro-ph.EP astro-ph.SR
Planet migration in three-dimensional radiative discs
生长中的原行星的迁移取决于周围圆盘的热力学。标准模型,使用局部等温盘,表明在低行星质量制度向内(I型)迁移。考虑到非等温效应,最近的研究表明,I型迁移的方向可以从向内变为向外。在本文中,我们扩展了以前的二维研究,并探讨在粘性,辐射盘的行星盘相互作用,使用全三维辐射流体动力学模拟嵌入行星的原行星吸积盘,行星质量的范围。我们使用一个明确的三维(3D)流体动力学代码NIRVANA,包括全张量粘度。我们在通量限制扩散近似中添加了隐式辐射输运,为了显著加快模拟速度,我们在3D环境中重新调整并实施了FARGO算法。首先,我们提出了测试模拟的结果,证明了新实施的FARGO方法在3D中的准确性。对于一个行星质量为20 M_地球,然后我们表明,包括辐射效应产生的扭矩反转也在全三维。对于相同的不透明度定律,由于光盘稍薄,3D中的效果甚至比相应的2D模拟更强。最后,我们通过计算一系列行星质量来证明扭矩反转的程度。通过全三维模拟嵌入行星的粘性,辐射盘,我们确认,迁移可以向外定向到约33 M地球的行星质量。因此,这种效应可能有助于解决行星在I型阶段向内迁移过快的问题。
2009-08-13 astro-ph.EP astro-ph.SR
The growth and migration of massive planets under the influence of external photoevaporation
气体巨行星的形成必须发生在恒星生命的最初几百万年,当原行星盘仍然含有足够的气体被吸积到行星核心时。大多数原行星盘暴露在附近大质量恒星的强烈紫外线照射下,这会驱动风并耗尽行星形成的质量预算。目前尚不清楚外部光蒸发在多大程度上影响大质量行星的形成。在这项工作中,我们提出了一个简单的一维模型的外部FUV场的影响下的大质量行星的生长和迁移。我们发现,即使是温和的FUV通量$F_\mathrm{FUV}\gtrsim 100 \, G_0$对行星质量和迁移有很强的影响。通过降低局部表面密度和关闭行星上的吸积,外部辐射抑制了行星质量并提前停止了迁移。因此,典型恒星诞生环境的分布可以在半长轴和行星质量之间产生反相关,这可以解释行星出现率在轨道周期$P_\mathrm{orb}\gtrsim 10^3$天的明显下降。即使是中等通量$F_\mathrm{FUV}$强烈抑制巨行星形成和向内迁移的任何初始半长轴,如果恒星的主机质量$M_*\lesssim 0.5\, M_\odot$,符合调查结果,大质量行星的发生率低得多,这样的恒星。我们的处方外椎间盘耗竭的结果显示出显着差异,目前采用的近似在国家的最先进的人口合成模型,激励未来谨慎对待这一重要的过程。
2022-06-06 astro-ph.EP astro-ph.SR
Consequences of tidal interaction between disks and orbiting protoplanets for the evolution of multi-planet systems with architecture resembling that of Kepler 444
我们研究的轨道演化的多行星系统的质量在类地行星制度引起的潮汐相互作用与原行星盘,假设这是产生轨道迁移和循环的主导机制。我们开发了一个简单的分析模型的系统,保持连续对共振,同时进行轨道循环和迁移。每颗行星的迁移时间可以在已知行星质量、圆化时间和最内层行星的迁移时间后估算出来。我们将其应用到一个模型系统与当前的架构开普勒444相互作用的原行星盘,作为一个整体的系统的演化时间可与当前的原行星盘的寿命。此外,我们进行了数值模拟与输入数据从这个模型。这表明,虽然分析模型是不准确的,相对较小的修正估计迁移率产生系统的周期比变化的最小程度。由于在观测到的系统中,直到$2\%,$的精确共振存在相对较大的偏差,因此以这种方式获得的迁移时间仅表明弱的收敛迁移,使得行星不相互作用的系统将仅收缩$\sim 1\%$,尽管整体上经历显著的向内迁移。我们进行了额外的模拟,以研究系统如何在达到最终状态之前进行显著的收敛迁移。这表明迁移时间必须显著缩短,共振必须显著接近。当系统在原行星盘的内部区域接近其最终状态时,相对迁移率将不得不降低,从而使周期比增加,使其离共振更远。
2016-05-03 astro-ph.EP astro-ph.SR
Migration of planets embedded in a circumstellar disk
行星迁移对行星形成理论提出了严峻的挑战。在气态和微行星盘中,迁移可以在行星形成的同时迅速将其移除。为了探索在一个星子盘迁移,我们结合分析和数值方法。在推导出孤立行星的一般分析迁移率后,我们使用N体模拟来确认这些结果的快速和缓慢的迁移模式。迁移率的标度为1/m(对于大质量行星)和1/(1+(e_H/3)^3),其中m是行星的质量,e_H是以希尔单位表示的背景星子的离心率。当多个行星搅动圆盘时,我们的模拟产生了大规模迁移停止的新结果。因此,成长中的行星不会通过星子盘迁移。为了将这些结果扩展到气体磁盘中的迁移,我们比较了物理相互作用和速率。虽然通过气体盘的迁移是气体巨星形成的一个重要问题,但我们得出结论,迁移对类地行星的形成几乎没有影响。
2011-04-19 astro-ph.EP
Planetesimal fragmentation and giant planet formation: the role of planet migration
在核心吸积的标准模型中,巨行星的核心是由星子吸积形成的。在这种情况下,星子人口的演变在大规模核心的形成中起着重要作用。最近,我们研究了星子碎裂在巨行星原位形成中的作用。然而,行星和气体盘之间的角动量交换导致行星在盘中迁移。在这项新的工作中,我们纳入了行星的迁移,并在全球范围内研究行星迁移在形成一个巨大的核心时,星子的人口演变的行星吸积,迁移由于星云的阻力,和碎片由于星子碰撞的作用。
2014-09-24 astro-ph.EP
The Effect of an Early Planetesimal-Driven Migration of the Giant Planets on Terrestrial Planet Formation
由于星子的散射而引起的巨行星的迁移导致了强大的共振穿过小行星带和类地行星区域。巨行星迁移的确切时间和方式尚不清楚。在本文中,我们提出了一个调查的结果,形成的类地行星期间和之后的巨行星的迁移。后者被认为是在星云盘消散后立即发生的--即相对于晚期重轰炸(LHB)的时间来说是“早期”的。我们模拟的巨行星早期迁移的假设原因是行星和分散的星子之间的角动量转移。
2011-01-19 astro-ph.EP
Self-consistent $N$-body simulation of Planetesimal-Driven Migration I. The trajectories of single planets in the uniform background
本文采用包含星子引力作用、气体阻力和 I 型迁移的高分辨率自洽 $N$ 体模拟,研究最小质量太阳星云中单颗行星的 PDM,发现小型原行星也可主动迁移且部分向外迁移。
2024-10-02 astro-ph.EP
Self-consistent $N$-body simulation of Planetesimal-Driven Migration. II. The effect of PDM on planet formation from a planetesimal disk
Kobe University(神户大学);The University of Tokyo(东京大学)
本文通过高分辨率模拟研究了PDM对行星形成的影响,揭示了动态迁移对早期行星形成的重要作用。
2026-01-28 astro-ph.EP
Concurrent Accretion and Migration of Giant Planets in their Natal Disks with Consistent Accretion Torque (II): Parameter Survey and Condition for Outward Migration
Shanghai Astronomical Observatory, Chinese Academy of Sciences(中国科学院上海天文台);University of Chinese Academy of Sciences(中国科学院大学);Department of Astrophysics, Princeton University(普林斯顿大学天体物理系);Earth-Life Science Institute, Institute of Science Tokyo(东京科学研究所地球生命理工学院);Department of Astronomy, School of Science, Westlake University(西湖大学理学院天文学系);Department of Astronomy & Astrophysics, University of California, Santa Cruz(加州大学圣克鲁兹分校天文学与天体物理学系);Institute for Advanced Studies, Tsinghua University(清华大学高等研究院)
该研究通过数值模拟发现,吸积行星的向外迁移取决于其质量比和盘条件,且与正扭矩有关。
2025-11-26 astro-ph.EP
Dust Settling and Rapid Planetary Migration
行星迁移对于解释观测到的系外行星质量-周期关系至关重要。如果没有某种阻止机制,行星和它们的气体盘之间的潮汐共振相互作用通常会导致行星向内迁移,以至于它们在气体盘的寿命($\sim $ 1 - 3 Myrs)内陷入宿主恒星。我们研究行星迁移的分析计算的迁移率和时间内自洽计算,辐射加热盘周围的M星,其中包括尘埃沉降的影响。我们发现,尘埃沉降降低光盘的温度,并提高了中平面的气体密度。这种不可避免的圆盘结构的演化加速了低质量天体的I型行星迁移,最高可达2倍。我们还研究了灰尘沉降对间隙开口质量和II型迁移的影响,发现间隙开口质量减少了2倍,II型迁移变慢了2倍。虽然尘埃沉降可以在一定程度上缓解更大质量行星的行星迁移问题,但低质量行星和行星核心的更快迁移需要一个强大的减速机制。
2010-12-01 astro-ph.EP
Range of outward migration and influence of the disc's mass on the migration of giant planet cores
行星的迁移在行星形成的早期过程中起着重要的作用。一个重要的问题是,标准的移民理论预测非常迅速的向内移民,这给人口综合模型带来了问题。然而,最近的研究表明,仍然嵌在原行星盘中的低质量行星(20-30个地球质量)在某些条件下可以向外迁移。模拟主要是针对特定圆盘模型的给定半径的行星进行的。在这里,我们计划扩展以前的工作,并考虑不同质量的磁盘量化的物理磁盘条件对行星迁移的影响。我们进行三维(3D)的辐射流体动力学模拟嵌入行星的原行星盘。对于在不同位置的圆形轨道上的行星,我们测量了扭矩的径向依赖性。对于所有考虑的行星质量(20-30地球质量)在这项研究中,我们发现向外迁移的光盘的径向范围内有限,通常从约0.5至1.5-2.5 a_Jup。在该间隔的内部和外部,迁移是向内的,并且由大半径的Lindblad值给出。由于向外迁移在圆盘的某个位置停止,行星胚胎存在零扭矩距离,在那里它们可以继续生长而不会移动太快。对于更高的盘质量(M_disc > 0.02 M_Sol)对流增强,这改变了盘的结构,因此也改变了行星上的扭矩。对于不同的行星质量,外行星的迁移会在盘中的不同点停止,导致一个相当扩展的区域,在那里更容易形成更大的核心。在质量较大的圆盘中,对流会改变圆盘的结构,导致表面密度的波动,这会影响作用在行星上的扭矩,从而影响其迁移率。
2011-10-19 astro-ph.EP
Recent developments in planet migration theory
行星迁移是指一颗正在形成的行星由于与其母原行星盘的潮汐相互作用而导致其半长轴漂移的过程。评估嵌入行星迁移的关键量之一是盘和行星之间的潮汐扭矩,它有两个组成部分:Lindblad扭矩和共转扭矩。我们回顾了最新的结果上的两个扭矩组件的行星在圆形轨道上,特别强调的各种过程,引起额外的,大的组件的共转扭矩,和那些有助于饱和的扭矩。这些额外的共转力矩分量可以帮助解决最近行星人口合成模型所暴露的缺点。我们还回顾了最近的结果,关于迁移的巨行星刻在光盘的差距(II型迁移)和迁移的亚巨行星,在大规模的光盘(III型迁移)打开部分差距。
2012-03-15 astro-ph.EP
Radial migration of gap-opening planets in protoplanetary disks. I. The case of a single planet
一颗在原行星盘中绕恒星运行的大行星,由于盘与行星的强烈相互作用,沿其轨道打开一个密度间隙,并随着盘中的间隙迁移。预计在理想情况下,一个间隙开放的行星以粘性漂移速度迁移,这被称为II型迁移。然而,最近的流体动力学模拟表明,在一般情况下,间隙开放的行星是不锁定的粘性盘的演变。需要一个新的物理模型来解释这样一颗行星的迁移速度。为此,我们通过在较宽的参数范围内进行二维流体动力学模拟,重新研究了行星在盘中的迁移。我们已经发现,施加在间隙打开行星上的扭矩取决于间隙底部的表面密度。行星迁移的速度随着间隙底部表面密度的降低而减慢。利用我们以前研究中建立的间隙模型,我们建立了一个间隙开放行星迁移速度的经验公式,这与我们和其他研究人员进行的流体动力学模拟结果一致。我们的模型很容易解释为什么间隙开放行星的迁移速度可以比粘性气体漂移速度更快。它还可以预测行星质量,在那里I型迁移不再是足够的,由于在磁盘中的差距发展,提供了一个基于行星迁移的差距形成标准。
2018-05-28 astro-ph.EP
Type I planet migration in nearly laminar disks - long term behavior
我们进行了不同盘粘性的I型行星迁移的二维高分辨率数值模拟。我们发现,行星迁移是强烈依赖于磁盘的粘度。讨论了两种密度波阻尼机理。因此,角动量输运可以是粘性主导的,也可以是激波主导的,这取决于盘的粘性。长期的迁移行为也是不同的。文中还讨论了Rossby涡旋不稳定性对行星迁移的影响。此外,我们研究了小质量行星在无粘盘中产生的非常弱的激波,并将结果与先前的分析结果进行了比较。
2010-02-01 astro-ph.EP
Impacts of planet migration models on planetary populations. Effects of saturation, cooling and stellar irradiation
最近的几项研究发现,绝热盘中的行星迁移与等温盘中的迁移有很大不同。根据热力学条件,即,辐射冷却的有效性和径向表面密度分布,行星向内或向外迁移。显然,这将影响行星的半长轴质量分布,正如人口合成模拟所预测的那样.目的:我们的目标是研究辐射冷却、粘性力矩减饱和和间隙打开以及恒星辐射对合成行星种群潮汐迁移的全球影响。研究方法:我们结合了几个分析研究和三维流体动力学模拟的结果,在一个新的半分析迁移模型中的应用,在我们的行星人口合成计算。结果:我们发现我们的模型与在三维辐射流体动力学模拟中获得的扭矩很好的协议。我们发现在一个典型的光盘,朝向行星从内部和外部迁移,强烈影响低质量行星的迁移行为的三个收敛区。有趣的是,这导致了在这些区域捕获的低质量行星的缓慢II型迁移行为,即使没有特别的迁移率降低因子或尚未定义的停止机制。这意味着,新的规定的迁移包括非等温效应,使原来广泛使用的人工迁移率降低因子过时。结论:圆盘部分区域的外行星迁移使一些行星存活足够长的时间,从而变得巨大。会聚区导致在某些半长轴上可能观测到低质量行星的聚集。我们的研究结果表明,将需要进一步研究的质量,因为它的值有一个重大的影响行星人口的属性的共转扭矩饱和。
2014-02-24 astro-ph.EP
Migration of massive planets in accreting disks
大质量行星在吸积盘中打开一个缺口,被认为是以盘的粘性速度迁移,这种状态被称为II型迁移。人口综合模型表明,标准的第二类迁移太快,与观察结果不一致。我们研究了$2\times10^{-4}$和$2\times10^{-3} M_\odot$之间对应于0.2到2个木星质量$M_J$的大质量行星的迁移。以估计与第二类移徙相比的移徙率。我们遵循嵌入在二维,局部等温盘与非零质量吸积,这是明确建模使用合适的在和流出的边界条件,以确保特定的吸积率的行星的演变。经过一定的弛豫时间后,我们释放行星并测量其通过磁盘的迁移以及对粘度,吸积率和行星质量等参数的依赖性。我们研究吸积和非吸积行星。推测的行星迁移率完全由作用在其上的盘扭矩决定,并且完全独立于粘性流入速度,因此不存在经典的II型迁移机制。根据本地磁盘的质量,迁移速率可能比II型迁移快或慢。从盘中的扭矩和吸积率曲线,我们看到行星形成的间隙并没有将内部与外部盘分开,而不是像II型迁移所必需的那样,气体穿过间隙或吸积到行星上。
2014-12-12 astro-ph.EP
Terrestrial Planets Formation under Migration: the Systems near 4:2:1 Mean Motion Resonance
在这项工作中,我们广泛的调查近4:2:1平均运动共振(MMR)配置的形成,通过执行两套N体模拟。在第一组中,我们模拟了偏心阻尼、气体阻力、微行星、行星胚胎和巨行星的I型和II型行星迁移。对于II型迁移的巨行星的模拟,大质量的类地行星,质量高达几个地球质量,可能会在系统中产生。我们进一步证明,通过类木行星II型迁移的牧羊和/或散射机制,系统中的类地行星和巨行星可以演化成近4:2:1的MMR。此外,这些模型也适用于Kepler-238和302系统的形成。在第二组中,我们研究了类地行星系中4:2:1 MMR的形成,其中行星经历了I型迁移和偏心阻尼。通过考虑I型迁移,$\sim$ 17.1%的模拟结果表明类地行星演化为4:2:1的MMR.然而,这个概率应该取决于行星的初始条件。因此,我们得出结论,第一和第二类迁移可以发挥至关重要的作用,在近距离类地行星的形成。
2017-01-11 astro-ph.EP
The effect of orbital damping during planet migration on the Inclination and Eccentricity Distributions of Neptune Trojans
我们探讨行星迁移的情况下形成的高倾角海王星特洛伊(NT),以及它们是如何受到海王星和天王星的行星迁移。如果海王星和天王星的离心率和倾角在行星迁移期间被阻尼,那么它们的离心率和倾角在迁移之前和迁移期间都比它们现在的值高。使用测试粒子集成,我们研究了原始NT的稳定性,对象最初是特洛伊与海王星迁移之前。我们还研究了海王星外天体与海王星共振,并在行星迁移过程中成为NT。我们发现,大多数原始NTs是不稳定的,如果偏心率和倾斜阻尼发生在行星迁移。在阻尼的情况下,与海王星的长期共振可以增加跨海王星天体的低偏心率和倾角人口,增加它们被捕获到与海王星1:1共振的概率,成为高倾角NT。我们认为,共振捕获的情况下是一个有前途的和更有效的机制解释NTs的起源是特别有效的,如果天王星和海王星经历了偏心率和倾斜阻尼在行星迁移。
2016-02-13 astro-ph.EP
Terrestrial Planets Formation around Circumbinary Habitable Zone: Inward Migration in the Planetesimal Swarm
根据核心吸积理论,环双星胚只能在临界半长轴(CSMA)之外形成。然而,由于相对较高的密度的固体物质在内部磁盘,显着数量的小星子必须存在于内部区域时,胚胎形成的外部这个CSMA。因此,在气盘耗尽后,由星子群诱导的胚胎迁移是可能的。通过数值模拟,我们发现:(1)散射驱动的胚胎向内迁移是稳健的,如果采用类MMSN盘的质量分布,行星可以在宜居带形成;(2)内部区域的星子总质量和胚胎-胚胎连续散射是导致胚胎显著迁移的两个关键因素;(iii)分散驱动的胚胎迁移是一种自然的水分输送机制。我们建议,行星探测应集中在其宜居带靠近CSMA的密近双星。
2012-11-29 astro-ph.EP
On the Migration of Jupiter and Saturn: Constraints from Linear Models of Secular Resonant Coupling with the Terrestrial Planets
我们研究了木星和土星的晚期发散迁移可能对类地行星产生了扰动。我们确定了木星和土星的nu_5近点本征频率与类地行星的四个本征频率(g_{1-4})之间的六个长期共振。我们推导出解析上限的偏心率和轨道迁移时间尺度的木星和土星时,这些共振遇到,以避免扰动的偏心率的类地行星的值大于观察到的。如果木星和土星的迁移与它们现在的离心率相当,那么具有星子驱动迁移的指数时间尺度特征的平滑迁移(τ~5-10 Myr)将使类地行星的离心率扰动到远远超过观测值的值。如果木星的偏心率在迁移时期很小,迁移非常迅速(例如τ<~ 0.5百万年,可能是通过行星-行星散射或不稳定性驱动的迁移),或者观测到的j= 2,3地球模式的小偏心率振幅是由于几个大振幅贡献的低概率抵消而产生的,那么这种激发可能会减轻。此外,轨道积分的结果显示,极短的迁移时间尺度(τ<0.5百万年),不稳定性驱动的迁移的特征,也可能扰动类地行星的偏心率的数量与它们的观测值相当。我们讨论了这些限制的相对时间的类地行星形成,巨行星迁移,和所谓的月球晚重轰炸的起源3.9+/-0.1 Ga前的影响。我们认为,满足这些动力学约束的最简单的方法可能是任何巨行星迁移的大部分在太阳系历史的第一个30- 1亿年完成。
2011-11-10 astro-ph.EP
Radial migration of gap-opening planets in protoplanetary disks. II. The case of a planet pair
当两颗行星在一个原行星盘中诞生时,它们可能会进入一个平均运动共振,这是行星会聚迁移的结果。平均运动共振的形成对于理解行星系是如何在盘环境中形成的具有重要意义。最近的进展的理解的部分间隙开放的行星的迁移的动机,我们已经调查了行星对的轨道演化在广泛的质量和磁盘属性,目的是找出共振捕获时可能发生。使用我们以前工作中开发的间隙开放行星的迁移时标公式,我们推导出一个简单的标准,使我们能够预测迁移何时收敛(发散)。此外,我们已经验证了标准使用二维流体动力学模拟。我们发现,在演化早期形成的共振行星对可以在稍后的时间脱离共振,因为外层行星的迁移速度由于间隙的形成而减慢。此外,采用我们的迁移时间尺度公式,我们还进行了三体模拟,证实了水动力模拟的结果。最后,我们选择了已知的双行星系统样本,将我们的预测与观测结果进行了比较。
2020-05-08 astro-ph.EP
Thermal torque effects on the migration of growing low-mass planets
当行星成长时,角动量与原行星盘气体部分的交换产生净扭矩,导致行星的半长轴发生变化。对于低质量的行星不能在气体盘上打开一个缺口,这种状态被称为I型迁移。先驱者在等温盘中研究了这种机制,发现了快速向内的I型迁移率,无法重现太阳系外行星的观测特性。在过去的几年中,已经作出了一些改进,以扩大研究的I型迁移率的非等温磁盘。此外,最近的研究表明,如果考虑到由于固体吸积而导致的行星光度,向内迁移可能会减慢甚至逆转。在这项工作中,我们研究的行星形成过程中纳入,并比较,更新的I型迁移率的非等温光盘和行星的光度超过这样的利率的作用。我们发现,后者可能对行星演化产生重要影响,为成长中的行星产生显著的向外迁移。
2019-04-24 astro-ph.EP
Stability of resonant configurations during the migration of planets and constraints on disk-planet interactions
研究了两颗行星在原行星盘中迁移时的平均运动共振(MMR)的稳定性。我们使用一个共振的解析模型,并通过每个行星的迁移时标(T_{m,i})和偏心阻尼时标(T_{e,i})来描述盘的作用(i= 1,2分别用于内行星和外行星).我们证明了当T_{e,1} / T_{e,2} >(e_1/e_2)^2时,共振组态是稳定的.这个一般性的结果可以用来限制盘-行星相互作用的特定模型。例如,使用经典的处方I型迁移,我们表明,当角动量赤字(AMD)的内部轨道是大于外部的轨道AMD,共振系统必须有一个本地反转的磁盘密度分布保持锁定在共振迁移过程中。这种反演是非常不典型的I型迁移,因此,我们的标准可以提供一个证据,对经典的I型迁移。对于质量共振系统HD 60532 b,c(3:1 MMR)、GJ 876 b,c(2:1 MMR)和HD 45364 b,c(3:2 MMR),情况确实如此。这一结果可能是II型迁移(间隙开放行星)的证据,这与这些行星的大质量是一致的。
2015-06-12 astro-ph.EP
Inward and outward migration of massive planets: moving towards a stalling radius
最近对行星主导的II型迁移机制的研究表明,与传统观点相反,大质量行星可以向外迁移。这些研究使用“固定行星”模拟,发现作用在行星上的扭矩符号与参数$K'$(描述行星在圆盘上留下的间隙深度)之间存在相关性。我们进行“活行星”模拟探索一系列的$K'$和光盘质量值来测试和扩展这些结果。在活行星模拟中,行星偏心率的激发打破了迁移率的直接依赖性(半长轴的变化率)对施加的扭矩的影响,这是“固定行星”模拟无法处理的效果。通过将半长轴演变对扭矩的贡献与偏心率演变对扭矩的贡献分开,我们恢复了迁移的幅度和符号与$K'$之间的关系,并认为这种关系可以用相关的间隙深度参数$K$更好地表达。我们提出了一个玩具模型,其中行星迁移的符号在$K$的极限值的变化,通过它,我们探讨行星的迁移粘性演化盘。扭矩反转的存在通过在失速半径处或在其周围的带中积累行星(由行星迁移和盘演化之间的相互作用定义)来塑造行星系统的架构。在这两种情况下,行星都堆积在$1-10$ au区域,不利于热木星通过行星主导的II型迁移形成。
2022-06-16 astro-ph.EP
Migration rates of planets due to scattering of planetesimals
行星迁移是由于它们从分散的固体(微行星)体中经历的反冲。一阶,由内部和外部盘施加的扭矩抵消,类似于抵消来自与气体的重力相互作用的扭矩(I型迁移)。假设弥散主导的制度和幂律的特点是指数α和β的表面密度和偏心率的轮廓,我们计算的净扭矩的行星。我们考虑远距离相遇和近距离(轨道交叉)相遇。我们发现,近距离和远距离碰撞力矩的α和β依赖性具有相反的符号,并且力矩对偏心率梯度(β)特别敏感。与密度波激发的I型迁移相比,由于富气盘中固体的表面密度较低,星子驱动的迁移速率通常较低,尽管当它们的偏心率和倾角较小时,这可能部分或全部抵消。允许反馈的行星上的星子盘通过粘性搅拌,我们发现,在一定条件下,一个自我调节的迁移的情况下出现,其中的行星迁移在一个稳定的步伐,接近相应的单边扭矩的速率。然而,如果当地的星子盘质量与行星质量之比很低,迁移就会停滞。我们量化了三种迁移制度的界限。
2012-07-30 astro-ph.EP
New migration patterns in high planet-star mass ratio systems in disks with low viscosity
针对低粘滞盘内高行星-恒星质量比巨行星的迁移机制不明问题,通过FARGO3D流体模拟与解析推导,发现了迁移反转、向外迁移及停滞的新规律,为系外行星形成研究与观测提供理论支撑。
2025-09-19 astro-ph.EP
Orbital migration of low-mass planets in evolutionary radiative models: Avoiding catastrophic infall
最近的研究表明,低质量行星在非正压盘中的外移是可能的。我们在原行星盘的演化模型中研究了这一结果的后果。行星迁移发生在零扭矩的平衡半径。由于粘性吸积和光蒸发作用,这些半径本身向内移动。我们表明,随着表面密度和温度的下降,行星轨道迁移和磁盘耗尽的时间尺度最终变得相当,精确的时间取决于行星的质量。当这种情况发生时,行星从平衡半径扩张。然而,此时,气体表面密度已经太低而不能驱动实质性的进一步迁移。一个质量更大的行星,相当于10个地球质量,可以在圆盘演化的后期打开一个缺口,并停止迁移。低质量行星,1或0.1地球质量,在我们的模型中释放超过1 AU,避免迁移到恒星。我们的研究结果为最近的行星人口综合模型中采用的迁移率降低提供了支持。
2010-04-13 astro-ph.EP
Formation of a planetary Laplace resonance through migration in an eccentric disk - The case of GJ876
行星系中的轨道平均运动共振起源于导致轨道迁移的盘-行星相互作用中的耗散过程。在拥有巨行星的多行星系统中,原行星盘的扰动强烈地影响着伴星的迁移。通过研究GJ 876周围的共振行星系,我们的目标是探索在这样一个多行星系统中,是什么影响了形状盘驱动的迁移,以形成共振链。我们利用二维局部等温流体动力学模拟方法模拟了嵌入原行星盘中的三颗行星的轨道迁移。我们通过改变盘的厚度,$α$粘度,质量以及行星的初始位置进行了参数研究。此外,我们分析和比较了各种边界条件的模拟在磁盘的内缘。我们发现,由于巨行星的高质量,大量的偏心率可以激发在磁盘。这导致作用在外部低质量行星上的扭矩变化很大,我们将其归因于由于磁盘偏心率引起的Lindblad和共转共振的转变。根据磁盘参数,外行星的迁移可以在非共振状态下停止。在其他模型中,外行星能够打开一个部分间隙,并再次使圆盘圆化,然后与系统中质量最大的行星进入2:1共振,以完成观测到的拉普拉斯共振。由于螺旋波和圆盘偏心率的激发,行星之间的相互作用导致外部低质量行星的平滑向内迁移发生偏差。因此,必须对磁盘驱动的多行星系统迁移进行自洽建模。我们的研究结果与最外层行星进入共振链的后期迁移是一致的,当时巨行星对已经处于共振状态。
2018-08-13 astro-ph.EP
Planetesimal-driven planet migration in the presence of a gas disk
我们在这里报告了Kirsh等人(2009)使用我们的N体代码SyMBA(Duncan等人,1998年)。以前的工作集中在一个单一的行星的质量Mem的情况下,沉浸在一个小行星盘与幂律表面密度分布和瑞利分布的偏心率和倾角。通常使用10^4 - 10^5个等质量的微行星,其中包括太阳和微行星对每个微行星的引力(和反作用力),而微行星与微行星的相互作用被忽略。这里所报告的试验包括了气盘的动力学效应,其中Adachi等人(1976)的气动气体阻力公式适用于所有物体。在某些情况下,Papaloizou和Larwood(2000)对行星的I型迁移的处方被实施,以及质量分布。在没有气体的情况下,可以观察到快速的行星迁移--速度与行星的质量无关--只要行星的质量与能够进入希尔球的星子的质量相比不太大。在这种情况下,向内和向外移徙都可以自我维持,但向内移徙的倾向很强。当存在气盘时,气动阻力可以大大改变分散的星子的动力学。对于足够大或足够小的单分散星子,行星通常向内迁移。然而,对于一系列看似合理的小行星(即在最小质量Hayashi盘中,在5.0 AU处为0.5 - 5.0 km),通常会引发向外迁移,通常伴随着大量的行星质量吸积。这种行为的起源解释了一个玩具模型。还讨论了与I型迁移相关的尺寸分布和扭矩的影响。
2010-09-23 astro-ph.EP
Planet heating prevents inward migration of planetary cores
行星系诞生于围绕着新形成恒星的气体、尘埃和岩石碎片的圆盘中。固体物质聚集成越来越大的岩石碎片,最终成为行星胚胎。然后,它们通过在圆盘中增加剩余物质来继续生长。同时,圆盘中的潮汐效应导致胚胎轨道的径向漂移,这一过程被称为迁移。根据理论,小于三到五个地球质量的胚胎会快速向内迁移。由于只有向内迁移,这些胚胎很少能成为位于地球与太阳之间的巨大行星,与观测相反。在这里,我们报告说,在温度上升的不对称性与吸积下落的材料产生的力(这引起了一种效果,我们称之为“加热扭矩”),抵消向内迁移。这为巨行星的形成提供了一个通道,也解释了巨行星的发生率和宿主恒星的重元素丰度之间存在强烈的行星金属丰度相关性。
2015-10-06 astro-ph.EP
Application of recent results on the orbital migration of low mass planets: convergence zones
以前的模型的组合增长和迁移的原行星需要大的特设减少因子的I型迁移率发现在等温近似。为了消除这些因素,一个简单的半解析模型,结合最近的结果,在非等温磁盘的低质量行星的迁移。它允许向外移民。该模型用于进行行星种群综合计算。在圆盘中发现两个零扭矩点。行星向这些会聚带向内或向外迁移。它们可以通过将物质集中在一点来加速行星的生长。我们还发现,更新的I型迁移模型允许形成两个接近的低质量行星,但也有巨大的行星在大的半长轴。移民过快的问题大大缓解。
2011-01-17 astro-ph.EP
Rocky super-Earths or waterworlds: the interplay of planet migration, pebble accretion and disc evolution
最近的观测发现,在近距离超级地球的尺寸分布中有一个山谷,这被解释为一个路标,表明近距离超级地球的成分大多是岩石。然而,新的模型预测,微行星应该首先在水冰线上形成,这样近距离的行星预计会有大量的水冰成分。在这里,我们通过研究卵石吸积、行星迁移和盘演化之间的相互作用来调查超级地球的水含量。行星的组成取决于它们在整个生长过程中相对于不同凝结锋(冰线)的位置。移徙发挥着关键作用。假设星子开始于水冰线($r>r_{\rm H_2O}$)或其外部,向内迁移会导致行星离开冰卵石的源区,因此最终的含水量比向外迁移或没有迁移的圆盘低。随着圆盘的演化,水冰线本身向内移动,并在横扫干燥形成的行星时输送水。因此,行星迁移的相对速度和方向以及水冰线的向内漂移是决定行星含水量的核心。如果行星形成开始于水冰线,这意味着热的近距离超级地球(r<0.3 AU),水含量只有几个百分点,是早期气相期间向内行星迁移的路标。另一方面,具有较大水冰含量的热超级地球在水冰线处经历了向外迁移,并且只有在它们的形成完成后才向内迁移,因为它们变得太大而无法包含在向外迁移的区域或共振行星链中。因此,测量热超级地球的水冰含量可能会限制它们的迁移历史。
2019-03-06 astro-ph.EP
Colliding in the shadows of giants: Planetesimal collisions during the growth and migration of gas giants
巨行星迁移是行星系演化过程中的重要现象。最近的工作表明,巨行星生长和迁移可以塑造小行星带,但这些工作没有考虑微行星之间的相互作用。我们计算了气体巨行星生长和迁移过程中星子盘的演化,包括星子-星子碰撞。这些碰撞的数量、位置和碰撞速度取决于具体的生长和迁移路径,我们发现巨行星生长本身对碰撞速度的影响很小,并且大部分被生长中的巨行星散射的星子在生长期间不会相互碰撞。与此相反,我们发现,巨行星迁移诱导大量的高速碰撞的星子。这些撞击有足够的速度引起冲击波引起的水冰和星子的硅酸盐成分的蒸发,并导致身体的灾难性破坏。撞击碎片可能会形成新的物体。碰撞演化降低了小行星通过巨行星生长和迁移注入小行星带的效率。植入小行星带的一小部分最大的星子可能是通过碰撞处理的。我们确定了重要的后果,行星吸积模型中没有考虑的星子碰撞。在巨行星迁移过程中高速碰撞的普遍性,以及它们与陨石性质和球粒形成的潜在联系,使得撞击蒸发成为一个至关重要的现象。小行星成分蒸发的后果需要进一步的详细研究。需要新的星云内碰撞结果模型和新的星子形成模型。
2020-08-12 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
On the migration of two planets in a disc and the formation of mean motion resonances
我们研究了两个超级地球嵌入原行星盘系统的动力学。我们建立了一个简单的模型,照射粘性盘,并使用分析处方的行星盘相互作用,导致迁移。我们发现,根据光盘参数,行星的质量和它们在光盘中的位置,每个行星的迁移可以是向内或向外的,和一个两行星系统的迁移可以是收敛的(这可能导致形成一阶平均运动共振,MMR)或发散的(一个系统移动远离MMR)。我们进行了$3500$模拟迁移的两个行星系统与不同的质量和初始轨道。几乎所有的谐振配置结束,虽然周期比可能是非常远离给定的MMR的标称值。我们发现,几乎所有的系统所产生的迁移是周期性的配置。
2015-07-28 astro-ph.EP
Orbital Migration Models under Test
行星-盘相互作用预测了嵌入行星的轨道要素的变化。通过线性和完全流体动力学研究,发现迁移通常是向内的。因此,这一迁移过程为“热”行星的存在提供了自然的解释,并在解释共振行星系的形成方面发挥了主要作用。然而,局部等温盘的标准迁移模型表明,小质量行星的向内迁移速度太快,大量的大质量行星被发现离恒星非常远。最近的研究,包括更完整的磁盘物理学,为减缓甚至逆转迁移开辟了新的途径。讨论了关于迁移的新发现,并将其与行星系的观测特性联系起来。
2011-02-10 astro-ph.EP
Convergence zones for Type I migration: an inward shift for multiple planet systems
嵌入气态原行星盘中的地球质量行星经历I型轨道迁移。在辐射盘中,马蹄形区域内熵梯度缩放的共转扭矩的额外分量可以抵消一般的向内迁移,然后可以根据局部盘的属性将I型迁移引导向内或向外。因此,盘中存在着行星以会聚的方式向其迁移的特殊位置。在这里,我们提出了N体模拟的收敛迁移的低质量(M=1-10 m_地球)的行星系统。我们表明,行星实际上并不收敛于收敛区。相反,它们被困在平均运动共振(MMR)链中。这导致行星的偏心率增加到足够高的值,以影响马蹄形区域的结构,并削弱正共转扭矩。行星谐振链的零扭矩平衡点由作用在每个行星上的衰减的共转扭矩和未衰减的差分Lindblad扭矩的总和确定。有效会聚区向内移动。由于行星进入和离开共振的连续扰动,具有多个行星的系统可以作为一个整体经历随机迁移。
2013-02-11 astro-ph.EP
Probing the impact of varied migration and gas accretion rates for the formation of giant planets in the pebble accretion scenario
成长中行星的最终轨道位置取决于它们的迁移速度,而迁移速度基本上是由行星质量决定的。小质量的行星以I型迁移的方式迁移,而大质量的行星则以II型迁移的方式迁移,这被认为主要取决于盘的粘性演化速率。一颗行星在达到II型迁移之前最容易受到向内迁移的影响,并且在这个阶段可能会失去其半长轴的很大一部分。我们研究了不同的磁盘粘度的影响,动力扭矩和气体吸积从马蹄形区域内减缓行星迁移的机制。我们的研究证实,在低粘度环境中生长的行星迁移较少,这是由于早期的间隙开放和较慢的II型迁移速率。我们发现,考虑到马蹄形区域的气体吸积,可以更早地打开间隙,这会导致生长行星的向内迁移减少。此外,与不考虑马蹄形区域气体吸积效应的模拟相比,这种效应增加了行星质量。此外,结合动力扭矩的效果与马蹄形区域的气体吸积的效果,显着减缓向内迁移。考虑到这些影响,与以前没有考虑这些影响的模拟相比,可以允许在更靠近水冰线区域的地方形成冷的冰团(a > 1 au)。因此,我们得出结论,气体吸积从马蹄形区域内的动力扭矩发挥至关重要的作用,在塑造行星系。
2020-12-11 astro-ph.EP
Low mass planet migration in magnetically torqued dead zones - II. Flow-locked and runaway migration, and a torque prescription
我们研究了低质量行星在层流原行星盘中的迁移,在驱动径向气体流动的死区中通过大规模磁场穿过。如在文件I中所示,一个动态的共转扭矩的出现,由于流动引起的不对称变形的共转区域和不断变化的涡度之间的对比度振动马蹄形材料和背景盘流。使用模拟层流扭矩盘包含迁移行星,我们证明了存在的四个不同的迁移制度中预测的文件I。在两个区域中,迁移近似锁定于向内或向外的径向气流,而在其他区域中,行星经历向外的失控迁移,最终稳定到快速稳定的迁移。此外,我们证明扭矩和迁移逆转引起的中平面磁应力,与分叉依赖于光盘表面密度。我们开发了一个快速迁移的模型,并显示为什么向外失控饱和到一个稳定的速度,并检查其终止由于改变当地的光盘条件的现象。我们还开发了一个分析模型的共转扭矩在晚些时候,包括粘度,适用于光盘,维持适度的湍流。最后,我们使用模拟结果开发扭矩处方列入人口合成模型的行星形成。
2018-04-06 astro-ph.EP
Investigating the possibility of reversing giant planet migration via gap edge illumination
原行星盘中的大质量行星会在盘物质中打开一个缺口,作为I型和II型行星迁移之间的过渡。II型迁移比I型迁移慢,但仍然需要减缓II型迁移,以允许半长轴在5到10 AU范围内的气体巨行星存在,类似于我们的太阳系。我们研究了一种方法,减缓和逆转II型迁移加热外间隙边缘由于入射辐射从中央恒星。使用近似的垂直平均加热方法,我们发现,II型迁移可以减缓或在极端情况下逆转,如果我们假设附近的最大允许辐射从中央恒星。因此,我们认为这是一个非常有趣的现象,应该使用三维流体动力学和辐射转移模拟进行更详细的研究。
2018-08-28 astro-ph.EP
The Compositional Diversity of Extrasolar Terrestrial Planets: II. Migration Simulations
先前的工作已经发现,在已知的太阳系外行星系中,预计会出现各种各样的类地行星。但这类研究忽略了巨行星迁移的影响,这种现象被认为在外太阳系中非常普遍。在这里,我们介绍了在动力学模拟中形成的类地行星成分的计算,其中包含不同程度的巨行星迁移。我们使用的化学平衡模型的固体物质存在于磁盘的五个已知的行星宿主恒星:太阳,GJ 777,HD 4203,HD 19994和HD 213240。巨行星迁移对模拟的类地行星的组成有很大影响,因为迁移导致在一定温度范围内凝结的类地行星组成部分之间发生大规模混合。这种混合作用1)增加了类地行星馈送区中富镁硅酸盐的典型丰度,从而与静态巨行星轨道的模拟相比,增加了具有类地成分的行星的频率;以及2)显著增加了向类地行星输送含水相(水和蛇纹石)的效率,从而产生了水世界和/或湿地球。我们的研究结果表明,虽然各种各样的类地行星的成分仍然可以产生,行星与地球一样的成分应该是常见的太阳系外行星系。
2012-09-23 astro-ph.EP
Scattering outcomes of close-in planets: constraints on planet migration
许多靠近轨道的系外行星被观测到具有相对较高的离心率和较大的恒星偏心率。我们通过研究两个和三个气体巨行星在近轨道(0.05 AU < a < 0.15 AU)的系统中大量轨道积分的动力学结果,探索了这些结果来自行星-行星散射的可能性。我们发现,在这些轨道分离,不稳定的系统开始与低偏心率和相互倾斜($e\lesssim0.1$,$i\lesssim0.1$)通常会导致行星-行星碰撞的碰撞产物是一个行星在一个低偏心率,低倾角的轨道。这一结果与观察结果不一致。我们的结论是,偏心率和倾斜激发行星行星散射必须先迁移到短周期轨道的行星。这一结果限制了行星迁移的理论:半长轴必须缩小1-2个数量级,而不影响偏心率和倾角。
2014-04-21 astro-ph.EP
Making systems of Super Earths by inward migration of planetary embryos
使用N体模拟与行星盘相互作用,我们提出了一种机制,能够形成紧凑的系统,如开普勒11号热超级地球。最近的研究表明,向外迁移是常见的内部辐射盘。然而,我们发现,两个过程自然倾向于向内迁移的平衡。首先,对于质量小于$4\mearth$的行星胚胎来说,共转力矩太弱,无法产生向外的迁移。第二,多个胚胎的系统产生持续的非零偏心率,这抑制了共转扭矩并再次有利于向内迁移。行星胚胎在真实的圆盘中的迁移和吸积自然会在圆盘内边缘附近的共振链中产生超级地球。它们的紧凑结构与观测到的系统相似。
2013-07-10 astro-ph.EP
The formation efficiency of close-in planets via Lidov-Kozai migration: analytic calculations
恒星双星中行星的Lidov-Kozai振荡,加上潮汐耗散,可以导致热彗星(HJ)的形成或行星的潮汐破坏。最近的星族合成研究发现,产生HJ的系统分数(F_HJ)强烈地依赖于行星质量、宿主恒星类型和潮汐耗散强度,而总迁移分数F_mig = F_ HJ + F_dis(包括HJ的形成和潮汐耗散)的依赖性要弱得多。本文提出了一种计算Lidov-Kozai偏移情景下F_HJ和F_mig的解析方法。我们的方法的关键成分是确定临界初始行星双星倾角,驱动行星达到足够大的偏心率有效的潮汐耗散或中断。这个计算包括了八极位能和短程力对行星的影响。我们的分析方法再现了由此产生的行星迁移/破坏分数从人口合成,并可以很容易地实现各种行星,恒星/同伴类型,并为不同的分布的初始行星半长轴,二进制分离和偏心率。我们扩展我们的计算,在超地球质量范围内的行星,并讨论了这些行星生存Lidov-Kozai迁移和形成接近岩石行星的条件。
2016-01-21 astro-ph.EP
Orbital migration of giant planets induced by gravitationally unstable gaps: the effect of planet mass
有人认为长周期巨行星,如HD 95086 b和HR 8799 bcde,可能是由原行星盘的引力不稳定性形成的。然而,自引力盘-卫星相互作用可能导致引力不稳定间隙的形成。这样的不稳定性显着影响的轨道迁移的间隙开放大规模磁盘中的扰动。我们使用二维流体动力学模拟来研究行星质量对间隙的引力稳定性及其对轨道迁移的影响的作用。我们考虑行星与恒星质量比q=0.0003到q=0.003的巨行星,它们位于一个自引力盘中,盘与恒星质量比M_d/M_*=0.08,长宽比h=0.05,开普勒托姆雷参数Q = 1.5,初始轨道半径为2.5倍。固定轨道模拟表明,我们认为所有的行星质量都打开了引力不稳定的缺口,但随着行星质量的增加,不稳定性更强,发展得更快。随着行星质量的增加,行星盘上的扭矩通常变得更正。在自由迁移的模拟中,我们观察到随着行星质量的增加,向外迁移的速度更快,但仅限于能够在早期打开不稳定间隙的行星质量。对于q=0.0003,行星在打开间隙之前经历了快速向内的III型迁移。对于q=0.0013,我们发现有可能通过不稳定间隙产生的正力矩来平衡向内迁移的趋势,但仅限于几十个轨道周期。我们发现不稳定的外间隙边缘可以触发向外的III型迁移,在动力学时间尺度上将行星发送到其初始轨道半径的两倍。这种引发的III型迁移可能是将巨行星带到大轨道距离的一种方式。另一方面,我们的研究结果也意味着间隙开放不是一个充分的条…
2013-06-11 astro-ph.EP
Planetary Migration and Eccentricity and Inclination Resonances in Extrasolar Planetary Systems
由于行星-盘相互作用,两颗行星的差异迁移可以导致捕获到2:1偏心型平均运动共振中。系统通过连续迁移驱动的2:1偏心率共振序列和随后捕获到4:2倾斜共振的可能性对II型迁移预期范围内的迁移率敏感。如果迁移速度很快,共振对可以演化成一个2:1偏心率共振族,与Lee(2004)发现的不同。这个新的族具有外轨道偏心率e_2 > 0.4-0.5,两个偏心率共振变量的非对称平动,以及如果它们精确共面则相交的轨道。虽然这个家族存在于内外行星质量比m_1/m_2 > 0.2的情况下,但只有在m_1/m_2 > 2的情况下,才有可能通过快速迁移演化成这个家族。Lissauer(2003)发现,只有当m_1/m_2 < 2时,才有可能捕获到4:2倾角共振。我们表明,这种捕获也是可能的m_1/m_2 > 2,如果迁移率是稍微慢于所采用的Lissauer和Lissauer。行星-盘相互作用对行星轨道偏心率的净影响的符号和大小在理论上都有很大的不确定性。如果偏心率在与迁移时间尺度相当或更短的时间尺度上被阻尼,则e_2可能无法达到进入新的2:1偏心率共振或4:2倾斜共振所需的值。因此,如果未来对太阳系外行星系的观测要揭示质量比和共振构型的某些组合,它们将对迁移过程中偏心阻尼的强度以及迁移速率本身施加限制。
2009-07-28 astro-ph.EP
A new and simple prescription for planet orbital migration and eccentricity damping by planet-disc interactions based on dynamical friction
在行星形成过程中,行星胚胎与原行星气盘之间的引力相互作用导致了行星胚胎的轨道迁移,对最终形成行星系起着重要作用。虽然迁移有时发生在超音速状态下,其中行星胚胎和气体之间的相对速度高于声速,但迄今为止提出的描述行星盘相互作用力和超音速状态下轨道变化时间尺度的迁移处方相互不一致。在这里,我们讨论了现有的处方在文献中的细节,并推导出一个新的简单直观的配方,行星盘的相互作用的基础上动态摩擦,可以应用在超音速和亚音速的情况下。虽然现有的处方假设特定的光盘模型,我们包括明确的光盘参数的依赖性,因此,它可以适用于光盘与任何径向表面密度和温度的依赖性(除了径向尺度小于光盘尺度高度的局部变化)。我们的处方将减少来自行星迁移的不同文献配方的不确定性,并将成为研究行星吸积过程的重要工具,特别是在研究在系外行星系统中常见的近距离低质量行星的形成时。
2020-05-06 astro-ph.EP