Revealing Giant Planet Interiors Beneath the Cloudy Veil
朱诺号和卡西尼号任务的观测为木星和土星的内部结构和组成提供了重要的限制，从而深刻地修正了我们对气体巨行星内部和大气层的理解。了解我们太阳系行星起源的下一步需要对它们的冰巨人兄弟姐妹天王星和海王星进行任务。
2020-12-15 astro-ph.EP astro-ph.SR
On the Semimajor Axis Distribution of Extrasolar Gas Giant Planets: Why Hot Jupiters Are Rare Around High-Mass Stars
基于一套蒙特卡罗模拟，我表明，恒星质量依赖的气体盘的寿命，行星的形式可以解释缺乏热的恒星/近在巨行星周围的高质量恒星和其他关键功能的径向速度检测到的巨行星的半长轴分布。使用合理的参数的第二类迁移率，行星形成的地区，和时间尺度的气体巨星核心形成，我构建的综合分布的类木行星。一个行星形成/迁移模型假设一个恒星质量依赖的气体盘寿命再现观察到的分布的关键功能，优先搁浅行星周围的大质量恒星的半长轴。
2009-03-17 astro-ph.EP astro-ph.SR
Giant planet occurrence within 0.2 AU of low-luminosity red giant branch stars with K2
每一颗类太阳恒星最终都会演化成一颗红巨星，这一转变会深刻影响周围行星系的演化。行星动态演化和轨道衰减的时间尺度对行星的可居住性以及后主序星和行星的相互作用、演化和内部结构具有重要意义。在这里，我们调查这些影响，估计行星发生在2476低光度红巨星分支（LLRGB）的美国宇航局K2任务观察到的恒星。我们使用星震学测量恒星的质量和半径，平均随机不确定性为3.7%的质量和2.2%的半径。我们将这颗行星的人口与已知的类太阳矮星周围的行星人口进行比较，解释了恒星星族之间的探测效率差异。我们发现0.51% +/- 0.29%的LLRGB恒星拥有比木星大的行星，轨道周期小于10天，暂时高于拥有类似行星的主序星（0.15% +/- 0.06%）。我们的研究结果表明，恒星演化对比木星大的近距离行星的影响并不显著，直到恒星开始大幅上升到红巨星分支（>~ 5-6 Rsun）。
2019-10-11 astro-ph.EP astro-ph.SR
Evidence of an Upper Bound on the Masses of Planets and its Implications for Giant Planet Formation
质量为M ~ 10 M_Jup的天体已经被发现绕着附近的恒星运行。目前还不清楚这些物体是通过核心吸积形成的气体巨行星，还是通过引力不稳定形成的恒星。我表明，对象与M <~ 4 MJup轨道富含金属的太阳型矮星，一个属性与核心吸积。M >~ 10 M_Jup的对象不共享此属性。这种转变与此类天体出现率的最小值相吻合，表明通过核心吸积形成的天体（如行星）的最大质量小于10 M Jup。因此，M >~ 10 M_Jup的天体可能是通过引力不稳定性形成的，不应该被认为是行星。在尺度最小质量的太阳星云Shakura-Sunyaev盘中形成巨型行星形成的理论模型，调整了产生巨型行星的标准参数，预测最大质量几乎大一个数量级。为了防止新形成的巨行星长大超过10兆焦耳，因此原行星盘必须比在巨行星形成的失控气体吸积阶段通常假设的粘性或质量要小得多。这两种效应都会减缓行星胚胎/巨行星的I/II型迁移，并促进它们的生存。这些推论对主星质量、行星形成位置或特征盘消散时间不敏感。
2018-01-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
Study of the impact of the post-MS evolution of the host star on the orbits of close-in planets. II. A giant planet in a close-in orbit around the RGB star HIP63242
背景：在巨恒星周围发现了40多颗行星，揭示了在$\sim$ 0.6 AU的内部轨道上缺乏系统。这一观测事实与太阳型恒星周围的行星群形成对比，并被解释为行星轨道演化的结果，这是由于与主恒星的相互作用和/或由于行星在更大质量恒星周围的不同形成/迁移情景。目的：我们正在对166颗巨星的样本进行径向速度研究，目的是研究绕主序星运行的近距离行星的数量。方法：我们已经计算了精确的径向速度从多历元光谱数据，以寻找巨恒星周围的行星。结果：在本文中，我们发现了一个大质量行星周围的中等质量巨星HIP\63242。最佳开普勒拟合数据导致轨道距离为0.57 AU，偏心率为0.23，预计质量为9.2 \mjup。HIP\，63242\，b是在任何中等质量巨星周围发现的最里面的行星，也是我们调查中发现的第一颗行星。
2013-06-17 astro-ph.EP astro-ph.SR
Does the innermost occurrence distribution measure tidal dissipation, reveal a flow of giant planets, or both?
开普勒发现的最短周期巨型系外行星的出现分布显示出一种下降，这与恒星潮汐引起的迁移所预期的下降非常匹配。我们提出了一个比较，可以显示的潮汐耗散（摩擦）作为恒星和行星系统的年龄分布的函数的水平，与已知的基本恒星和行星参数的依赖关系。利用这种关系，可以对潮汐耗散的值施加约束，这些约束将随着年龄分布的确定而得到改善。对于巨行星来说，这导致了一个出乎意料的低潮汐耗散值。这种短周期巨行星的过剩可能是由于长周期巨行星的持续补给迁移到短周期堆积中，破坏了沿途较小行星的存在。也许接近海王星大小的行星的出现分布将更好地测量潮汐摩擦，而木星大小的行星的分布揭示了巨行星更有可能完成逐渐迁移到恒星。
2012-06-06 astro-ph.EP astro-ph.SR
New and updated stellar parameters for 71 evolved planet hosts. On the metallicity - giant planet connection
目前仍有争议的是，著名的矮恒星金属丰度-巨行星相关性是否也适用于巨恒星。因此，精确的金属丰度非常重要。不同的方法可以提供不同的结果，导致行星宿主分析的差异。为了研究不同的分析方法对演化恒星金属丰度标度的影响，我们比较了不同的铁谱线列表，用于演化恒星的大气参数推导。因此，我们使用了71颗演化恒星的样本。有了这些新的均匀参数，我们重新审视了演化恒星的金属丰度-巨行星联系。基于局部热力学平衡（LTE）下的Kurucz模式，通过MOOG程序进行光谱分析，以获得大气参数。使用了两个不同的铁线列表集，一个是一般的冷FGK恒星，另一个是巨大的FGK恒星。使用Padova模型通过等时线拟合计算质量。然后对演化恒星和红巨星的各种不同样本的金属丰度分布进行了科尔莫戈罗夫-斯米尔诺夫检验（KS检验）。所有的参数都可以用一个专门为冷的和类似太阳的恒星设计的线列表集进行比较，以提供更准确的温度。使用此线路列表集导出的所有参数均为首选，因此可用于未来分析。我们发现，进化的行星宿主比拥有巨行星的矮星更缺乏金属。然而，在寻找行星的巨大恒星样本中存在偏见。由于颜色的限制，富含金属的低重力恒星被排除在样本之外，这使得很难将矮星与巨星进行比较。此外，相对于没有行星的红巨星，没有发现有行星的红巨星（$\log g < 3.0$ \，dex）的金属丰度增强。
2013-07-30 astro-ph.EP astro-ph.SR
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
The HARPS search for southern extrasolar planets XXI. Three new giant planets orbiting the metal-poor stars HD5388, HD181720, and HD190984
我们在三颗缺金属恒星周围发现了三颗新的巨行星：HD5388b（1.96M_Jup），HD181720b（0.37M_Jup）和HD190984b（3.1M_Jup）。所有的行星都有中等偏心率（从0.26到0.57）和长轨道周期（从777到4885天）。其中两颗恒星（HD 181720和HD 190984）是一个在大约100颗中等贫金属恒星周围寻找巨行星的计划的一部分，而HD 5388是HARPS GTO计划的体积有限样本的一部分。我们的发现表明，在长周期轨道上的巨行星在中等贫金属恒星周围并不罕见。
2010-01-28 astro-ph.EP astro-ph.SR
The impact of pre-main sequence stellar luminosity on giant planet formation
本文通过卵石驱动核吸积模拟，研究主序前恒星光度演化对1-2.4倍太阳质量恒星周围巨行星形成的影响，发现高光度会降低卵石吸积效率、增加巨行星形成难度，并影响其组成。
2025-08-27 astro-ph.EP astro-ph.SR
Dynamos of giant planets
本文概述了将旋转球壳内对流产生磁场理论应用于巨行星的可能性和困难。最近的进展，在理解的分布导电性的巨行星表明，发电机的过程主要发生在地区的电阻率。与地球发电机相反，巨行星中产生的磁场具有强烈的径向电导率变化。强调了行星光度对欧姆耗散的约束的重要性。行星发电机很可能是振荡型的，尽管这些振荡在行星的外部可能并不明显。
2009-05-31 astro-ph.EP physics.flu-dyn physics.space-ph
Do Metal-Rich Stars Make Metal-Rich Planets? New Insights on Giant Planet Formation from Host Star Abundances
巨行星和其宿主恒星的成分之间的关系是理解行星形成的基本兴趣。太阳系巨行星的可见大气层和整体成分都高于太阳系的金属成分。一个关键的问题是，巨型系外行星的金属富集是否与它们的宿主恒星有关。Thorngren等人（2016）表明，在冷（Teq < 1000 K）的巨型系外行星中，重元素总质量随总Mp增加而增加，相对于母星的重元素富集度随总Mp减少。在他们的工作中，主恒星的金属丰度是从文献[Fe/H]测量中得出的。在这里，我们进行了一个更详细和统一的研究，以确定是否不同的主机恒星金属（C，O，Mg，Si，Fe和Ni）与其行星的大量金属丰度相关，使用相关性测试和贝叶斯线性拟合。我们提出了19个冷巨行星系统的新宿主恒星丰度，并将这些与现有的宿主恒星数据相结合，共22个冷巨行星系统（24颗行星）。令人惊讶的是，我们发现恒星金属丰度和行星剩余金属丰度（金属的相对量与预期的行星质量）之间没有明确的相关性，这与形成模型的常见预测相冲突。我们还发现了一个潜在的相关性残留的行星金属和恒星挥发难熔元素的比例。这些结果为未来行星形成的模拟研究提供了巨行星和宿主恒星成分之间有趣的新关系。
2019-11-30 astro-ph.EP astro-ph.SR
Signatures of a planet-planet impacts phase in exoplanetary systems hosting giant planets
系外行星系统中的巨行星位于非圆形的近距离轨道上。我们认为，这些偏心率出现在一个阶段的巨大影响，类似于最后阶段的太阳系组装，形成地球的月球。在这种情况下，行星彼此分散并碰撞，随着它们合并，质量相应增长。我们数值积分了一个具有不同总行星质量的系统系综，允许碰撞增长，以表明（1）今天观察到的高偏心率巨星可能优先形成于初始总行星质量较高的系统中，（2）所观察到的巨行星偏心率分布的上限与行星-行星散射一致。我们预测，合并将产生一个人口的大质量巨行星之间的1和8 au从他们的恒星。
2019-10-08 astro-ph.EP
Impact of Gas Giant Instabilities on Habitable Planets
许多太阳系外高偏心率气体巨星的探测表明，在行星系中，动力学不稳定性是常见的。这些不稳定性可以改变气体巨星的轨道以及类地行星的轨道，从而将可居住行星抛出或移出宜居带。在这项工作中，423个模拟与153个不同的假设行星系的气体巨星和类地行星已模拟探索轨道稳定的可居住行星。初始参数变化包括巨行星的数量、距离和质量以及恒星类型。发现气体巨星的初始数量和初始距离与可居住行星的存活率之间存在线性关系，由两颗巨行星组成的行星系对类地行星相当有利，而六颗巨行星则往往导致宜居带完全消失。巨行星之间的初始距离为5希尔半径的系统有很高的机会拥有一颗可居住的行星，尽管更紧凑的系统具有很大的破坏性。巨大的行星质量对可居住世界的稳定性影响较小。此外，还确定了一颗被观测到的巨大系外行星的现今轨道与可居住行星的存活率之间的联系。根据经验，观测到的气体巨星的偏心率高于0.4，倾角高于20度，经历了强烈的行星-行星散射，并且在其系统中不太可能有可居住的行星。此外，研究人员发现，K或M星周围的可居住行星比G星周围的行星存活率更高。
2018-02-15 astro-ph.EP
Metallicity Dependence of Giant Planets around M Dwarfs
本研究通过对比有无巨行星的M型矮星样本的均匀测量金属丰度，发现M型矮星巨行星偏好富金属宿主，热、温木星起源可能相似，且巨行星质量、行星数量及恒星光谱型与宿主金属丰度无显著关联。
2024-12-11 astro-ph.EP astro-ph.SR
Internal Structure of Giant and Icy Planets: Importance of Heavy Elements and Mixing
在这一章中，我们总结了目前对巨行星内部结构的认识。我们集中在重元素的重要性和它们在决定行星的组成和内部结构，在行星形成，并在行星的长期演化的作用。我们简要地讨论了内部结构模型是如何推导出来的，给出了太阳系外行星的可能结构，并总结了巨行星形成和演化。最后，我们将介绍巨型系外行星，并讨论如何利用它们来更好地理解巨型行星作为一类行星天体。
2018-06-07 astro-ph.EP
Tidal dissipation in stars and giant planets
天体物理学中的流体体彼此靠近，会引起潮汐扭曲和流动，这些都是耗散过程。自旋和轨道运动在天文时间尺度上经历耦合演化，这与太阳系中许多类型的双星、短周期太阳系外行星系统和巨行星的卫星有关。我回顾的主要机制，已讨论的潮汐耗散在恒星和巨行星的线性和非线性制度。我还比较了基于理论模型的预期与最近的观察结果。
2014-06-09 astro-ph.EP astro-ph.SR
A candidate giant planet companion to the massive, young white dwarf GALEX J071816.4+373139 informs the occurrence of giant planets orbiting B stars
本研究利用Spitzer IRAC数据在2195颗大质量年轻白矮星中搜寻巨行星，发现一个候选伴星并推断出初始质量大于3倍太阳质量恒星的巨行星出现率，验证了理论预测。
2025-06-11 astro-ph.EP astro-ph.SR
Effects of Dynamical Evolution of Giant Planets on Survival of Terrestrial Planets
目前观测到的太阳系外巨行星的轨道分布允许假设的类地行星有边缘稳定的轨道。在本文中，我们提出，许多这些系统可能没有额外的行星在这些“稳定”的轨道上，因为过去的动力学不稳定的巨行星可以删除它们。我们数值研究了多个巨行星的早期演化对内行星的轨道稳定性的影响，这些内行星被模拟为测试粒子，并确定了它们的动力学不稳定区域。以前的研究表明，大多数这样的测试粒子是由于与巨行星的近距离接触而被喷射出系统的。在这里，我们表明来自巨行星的长期扰动可以将测试粒子去除到至少比其最小近心距离小10倍的范围内。我们的研究结果表明，除非巨行星之间的动力学不稳定性要么不存在，要么像行星-行星碰撞那样安静，否则在几个天文单位的巨行星轨道内，大多数低至~0.1天文单位的测试粒子可能会消失。事实上，在大约30%的幸存测试粒子中，大约四分之三属于行星-行星碰撞的情况。我们发现我们的数值计算结果和长期理论之间有很好的一致性，并提出了一个半解析公式，估计的动态不稳定区域的测试粒子只是从巨行星的演化。最后，我们的数值计算结果与观测结果吻合得很好，并预测了在偏心巨行星系统中存在热岩质行星。
2013-05-10 astro-ph.EP
The eccentricity distribution of giant planets and their relation to super-Earths in the pebble accretion scenario
对冷木星行星（$r>$ 1 AU）的观测表明，几乎所有这些行星都在偏心轨道上绕着它们的主恒星运行。对于质量不超过几个木星质量的行星来说，偏心轨道被认为是气体扩散后发生的行星-行星散射事件的结果。我们模拟了行星通过卵石和气体吸积的生长，以及多个行星胚胎在其气体盘中的迁移。然后，我们遵循我们形成的行星系的长期动力学演化高达1亿年后，气体盘分散。我们调查的重要性的初始数量的原行星胚胎和不同的阻尼率的离心率和倾斜度在气相中的最终配置我们的行星系。我们通过比较我们模拟的行星系与观测到的系外行星系统的最终动力学结构来约束我们的模型。我们的研究结果表明，行星胚胎的初始数量只有一个微小的影响，最终的轨道偏心率分布的巨行星，只要阻尼的偏心率和倾角是有效的。如果阻尼效率低（慢），则具有较大初始胚胎数的系统具有较大的平均偏心率。此外，对于慢阻尼率，我们观察到，散射事件已经在气盘阶段是常见的，在这些模拟中形成的巨行星与观测到的巨行星偏心率分布最匹配。这些模拟还表明，偏心轨道上的大质量巨行星（超过木星质量）不太可能拥有内部超级地球，因为它们在散射阶段丢失，而在近圆形轨道上具有较小质量巨行星的系统应该拥有内部超级地球系统。最后，我们的模拟预测，巨行星平均不是单一的，而是生活在多行星系统中。
2020-10-07 astro-ph.EP astro-ph.SR
Formation of terrestrial planets in eccentric and inclined giant planet systems
最近几年，已经有关于巨行星的行星轨道相互倾斜的证据。本文旨在研究偏心和倾斜的大质量巨行星对类地行星形成过程的影响，并探讨它是否可能导致倾斜的类地行星的存在。我们对偏心和倾斜巨行星系统中的行星吸积晚期进行了126次模拟。在II型迁移和行星-行星散射的共同作用下，巨行星系统的物理和轨道参数来自于三颗巨行星在气体盘后期阶段的n体模拟。十四两个和三个行星的配置已被选定，与多样化的质量，半长轴（共振配置或不），偏心率和倾角（包括共面系统）在分散的气体盘。然后，我们跟踪了这些系统与由星子和胚胎组成的内盘的引力相互作用（每个系统9次运行），详细研究了形成的类地行星的最终配置。虽然共面巨行星系统中有几颗类地行星，一般都和地球一样大，并且主要在低偏心率和低倾角的轨道上，但在具有相互倾斜的巨行星系统中形成的类地行星通常数量较少，质量较小（<0.5 M_{\Earth}），并且具有更大的偏心率和倾角。这项工作表明，通过经典吸积理论，即使在脱离盘相的共面巨行星系统中，类地行星也可以在稳定的倾斜轨道上形成。
2018-02-01 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
Formation of terrestrial planet cores inside giant planet embryos
巨行星胚胎被认为是由大质量延伸（R ~ 100 AU）原恒星盘中的引力不稳定性产生的。在最近的一篇论文中，我们已经证明尘埃可以沉积在胚胎内部，正如Boss（1998）在稍有不同的模型中所论证的那样。在这里，我们用数值方法研究这个过程的下一个阶段--固体核心的形成。如果条件有利于固体核心的形成，气体云的中心会经历以下阶段：（一）变得富含颗粒（和金属）;（二）通过颗粒自重驱动的快速坍缩形成一个地球质量的固体核心;（三）当固体核心达到几到10个地球质量时，开始积聚气体大气。这一系列事件可能会在巨行星胚胎的较大气体储层内形成类地行星核心或富含金属的巨行星。在一封配套的信中，我们认为来自母星的潮汐和辐射效应应该会破坏胚胎的外层金属贫乏层，释放出几乎“随时可用”的行星。我们提出这是建造行星的另一种方法。
2010-07-23 astro-ph.EP astro-ph.SR
Chemical Abundances Shape History (CASH). I. A Link between Giant Planets Orbital Periods and Host Stellar C/O Ratios
Nanjing University（南京大学）；Zhejiang University（浙江大学）；Rice University（莱斯大学）
研究揭示恒星C/O比值与巨行星轨道周期的关系，指出高C/O比值促进外盘区域固态物质积累，从而影响巨行星形成与迁移。
2026-04-08 astro-ph.EP astro-ph.SR
Planetary-mass companions to the K-giants BD+15 2940 and HD 233604
我们报告了正在进行的宾夕法尼亚州立大学-托伦行星搜索（PTPS）与9.2米的霍比-埃伯利望远镜进行的两个红巨星的行星质量的同伴的发现。1.1 M的K 0巨星BD+15 2940，有一个1.1 Mj的最小质量伴星，在0.54 AU的轨道上以137.5天的周期绕着恒星运行，这使它成为最接近一颗巨星的行星，并且可能是恒星演化的结果。HD 233604是一颗1.5 M的K5巨星，被一颗6.6 Mj的最小质量行星环绕，其周期为192天，半长轴仅为0.75 AU，使其成为距离巨星最近的行星之一。HD 233604的化学成分分析显示其7 Li丰度相对较高，这可能是其早期演化阶段或最近被系统中另一颗行星吞没的迹象。我们还提出了独立的行星质量的同伴HD 209458和HD 88133，恒星活动引起的RV变化HD 166435，作为PTPS项目中使用的观测和数据分析方法的讨论的一部分。
2013-04-24 astro-ph.EP astro-ph.SR
Giant planet effects on terrestrial planet formation and system architecture
太阳系的巨行星可能在塑造类地行星的结构方面发挥了重要作用。利用一个更新的碰撞模型，我们进行了一系列高分辨率的N体积分，以探讨巨行星质量，类地行星的形成和系统结构之间的关系。我们改变居住在木星和土星轨道上的行星的质量，并检查对内部地球系统的影响。我们发现外部巨行星的质量与由此产生的行星的碰撞历史之间存在相关性，这对行星的性质具有影响。质量更大的巨星也会产生类地行星，它们的轨道更小，更圆。我们没有发现外部巨行星质量和系统中产生的地球类似物（质量和半长轴类似）的数量之间有很强的相关性。这些结果使我们能够预测类地行星的性质，这些行星绕着遥远的类太阳恒星系统运行，这些恒星系统在长轨道上拥有巨大的行星同伴-这些系统将是美国宇航局即将到来的宽视场红外太空望远镜（WFIRST）任务的优先事项。
2019-02-06 astro-ph.EP
High resolution Spectra of Earth-Like Planets Orbiting Red Giant Host Stars
在不久的将来，我们将拥有地面和空间望远镜，用于观测和确定类地行星的特征。虽然人们的注意力集中在围绕主序星运行的系外行星上，但已经发现了150多颗系外行星围绕红巨星运行，这就引出了一个有趣的问题：在红巨星的宜居带中运行的岩石世界是什么样的，以及如何描述它们。我们模拟反射和发射光谱的类地行星轨道的宜居带的红巨星主机与地面温度之间的5200和3900 K在地球等效距离，以及模型的行星光谱在其主机的整个演变。我们提出了一个高分辨率的光谱数据库的类地行星轨道在红巨星宜居带从可见光到红外线，以评估表征大气特征的可行性，包括生物特征的行星与即将到来的地面和空间为基础的望远镜，如极大望远镜和詹姆斯韦伯太空望远镜。
2020-10-19 astro-ph.EP astro-ph.SR
Giant planet migration during the disc dispersal phase
过渡盘被认为是光蒸发（PE）和巨型行星形成之间相互作用的自然结果。大质量行星减少了物质从外盘流入内盘，因此通过行星诱导光蒸发（PIPE）的过程触发了PE导致的盘分散的早期开始。在这种情况下，当行星轨道内的物质被PE移除时，形成了一个空腔，只留下外部圆盘来驱动巨行星的迁移。我们调查PE对巨行星迁移的影响，并特别关注在行星位置内具有真空腔的过渡盘的情况。这对于确定在什么情况下PE能够有效地阻止巨行星的迁移，从而影响行星群的最终轨道分布非常重要。为了这个目的，我们使用2D FARGO模拟模型迁移的巨行星在一系列的原始和过渡盘受PE。然后将结果与用于计算1D行星人口合成模型中行星迁移轨道的标准处方进行比较。FARGO的模拟显示，一旦行星所在地的圆盘耗尽了气体，行星迁移就会停止。这与冲量近似法所得到的结果相矛盾，冲量近似法预测了行星轨道内被清除的圆盘中的行星加速向内迁移。这些结果表明，冲量近似可能不适合嵌入过渡盘的行星。一个更好的近似可以用于1D模型将涉及停止行星迁移，一旦行星轨道内的材料耗尽的气体和表面密度在3：2的平均运动共振位置在外盘达到一个阈值$0.01\,\mathrm{g\,cm^{-2}}$。
2021-01-04 astro-ph.EP astro-ph.SR
JWST Directly Images Giant Planet Candidates Around Two Metal-Polluted White Dwarf Stars
研究利用JWST/MIRI在两颗富金属白矮星周围直接发现巨行星候选体，质量约1–7个木星质量，并可能证明宽间距巨行星可在恒星演化后幸存并导致白矮星金属污染。
2024-01-24 astro-ph.EP astro-ph.SR
Fingerprints of giant planets in the composition of solar twins
相对于附近的太阳孪晶，太阳显示出耐火元素的$\sim 10$ %耗尽。有人认为这种消耗是行星形成的标志。系外行星的统计数据现在已经足够好地表明，这种耗尽的起源并不是来自行星本身内部的耐火材料的隔离。得出这一结论是因为大多数类太阳恒星都拥有近距离的行星系，这些行星系的平均质量比太阳的大。利用围绕年轻太阳和太阳双胞胎的原行星盘的进化模型，我们证明了耗尽的起源可能是由于在形成的巨行星轨道外部捕获尘埃而产生的。在这种情况下，一颗正在形成的巨行星在气体盘上打开了一个缺口，形成了一个压力陷阱。如果行星形成得足够早，当圆盘仍然很大的时候，行星可以在轨道外捕获$\gtrsim 100 $ M $_\oplus$的尘埃，防止尘埃与气体相比吸积到恒星上。形成巨行星会产生$\sim 5-15$ %的难熔消耗，其中较大的值发生在有利于巨行星形成的初始条件下（例如更大质量的圆盘，寿命更长）。显示耐火耗尽的太阳孪生子的发生率与系外行星调查中发现的巨行星和“过渡”盘的发生率相匹配，这些盘在吸积到恒星上的物质中显示出类似的耗尽模式。
2020-02-25 astro-ph.EP astro-ph.SR
How the presence of a giant planet affects the outcome of terrestrial planet formation simulations
本文利用GENGA开展约50 Myr的N体模拟，考察不同质量、轨道半径的外侧巨行星及初始胚胎分布对类地行星形成的影响，发现巨行星会增强相互作用并使轨道更紧凑，但过近会抑制大质量岩质行星形成。
2024-05-07 astro-ph.EP
Giant planets: good neighbors for habitable worlds?
巨行星的存在以多种方式影响着潜在的宜居世界。巨大的天体邻居可以促进行星核心的形成，并改变小行星和彗星向地球类似物的涌入。此外，巨行星可以通过引力改变轨道间接改变地球世界的气候。通过对迄今已知的147个拥有一颗主序星和一颗巨行星的系外行星系统的研究，我们发现，即使两颗行星都有稳定的轨道，“巨邻居”的存在也会减少类地行星保持宜居的机会。然而，在一小部分系统中，巨行星稍微增加了宜居带的范围，前提是地球具有很高的气候惯性。在提供限制的地方，巨行星停止影响宜居带的大小在一个有害的方式，我们确定在寻找宜居世界的主要目标。
2018-04-06 astro-ph.EP
Near Mean Motion Resonance of Terrestrial Planet Pair Induced by Giant Planet: Application to Kepler-68 System
在这项工作中，我们研究的配置形成的两个内部类地行星附近的平均运动共振（MMR）的一个遥远的气体巨星的扰动开普勒68系统，进行了数千个数值模拟。结果表明，类地行星的形成与第一类迁移的速度、行星的质量和巨行星的存在有关。这颗巨行星的质量和偏心率可能在塑造系统的最终配置方面发挥关键作用。如果巨行星以偏心轨道围绕中心恒星旋转，则内行星对可以被困在5：3或7：4的MMR中，这与开普勒-68的观测配置相似。此外，我们还发现，如果巨行星的质量大于5 $M_J$，则中间行星的偏心率可以被激发到大约0.2，否则类地行星倾向于保持近圆轨道。我们的研究可能提供一个可能的行星系的形成方案，拥有几个类地行星附近的MMR内部和一个气体巨星外部。
2020-06-25 astro-ph.EP
The Planetary Luminosity Problem: "Missing Planets" and the Observational Consequences of Episodic Accretion
在原行星盘中，螺旋臂和大的中央空隙的高出现率，如果被解释为巨行星的路标，则表明气体巨星通常是年轻恒星（$<$几百万年）的伴星，轨道距离为10- 300\，au。然而，试图直接将这个巨大的行星群作为更成熟的恒星（$> 10$ \，Myr）的伴星，却没有取得多少成功。这种差异可以解释，如果大多数巨行星形成“冷启动”，即，当它们聚集在一起的时候，它们会散发出大量的能量，使它们变得足够微弱，从而在以后的时间里逃避检测。在这种情况下，巨行星应该在早期，在它们的吸积阶段是明亮的，然而形成行星很少通过直接成像技术被发现。在这里，我们探讨的可能性，吸积行星的低检测率是通过环行星盘的情节吸积的结果。我们还探讨了围绕Herbig Ae星HD~142527的伴星可能是一颗正在经历这种吸积爆发的巨行星的可能性。
2020-03-26 astro-ph.EP astro-ph.SR
Detection and characterization of planets orbiting oscillating red-giant stars with NASA's TESS mission
在多个地面径向速度（RV）调查和开普勒和K2等测光太空任务的推动下，新系外行星的发现自21世纪初以来迅速增加。然而，由于目标选择偏向于主序星，只有少数凌日行星被发现绕着演化的宿主运行。这些行星，其中大多数是巨人，拥有关于行星系的形成和演化的重要信息。在这篇论文中，我试图增加已知的围绕红巨星运行的巨行星的样本，重点是来自美国宇航局凌日系外行星调查卫星（TESS）任务的数据，并改善其特征。具体来说，我关注的是围绕（最好是）振荡的低光度红巨星分支（LLRGB）恒星运行的近距离巨行星。为了改善表征，我开发了一种方法来同时模拟行星凌日和恒星信号，实现高斯过程来模拟恒星颗粒和时域中的振荡包络。我的研究结果表明，该模型使时域星震学，推断的最大振荡幅度，$ν_\text{max}$的频率，在1\%。该方法的实现是开源的，可供社区使用。关于行星搜索，我组装了一个管道，主要由第三方开源软件组成，并探索了TESS视场南半球的$\sim$ 40，000颗明亮的LLRGB恒星的样本。这次搜索确定了四颗行星候选者，其中两颗目前还不为人所知，它们围绕着红巨星运行。对这两个候选天体的径向速度跟踪观测初步证实了它们的行星性质。最后，我还通过RV观测证实了另一个候选者的行星性质，而不是上述样本的一部分。
2022-07-07 astro-ph.EP astro-ph.SR
Disk-fed giant planet formation
大质量的巨行星，比如那些通过直接成像调查发现的行星，可能会通过环行星盘经历大部分的生长。我们认为，吸积物质的熵是由边界层过程，不像“冷”或“热启动”的假设通常调用的核心吸积和直接崩溃的情况。一个简单的行星演化模型说明了大范围的半径和光度轨迹是如何成为可能的，这取决于吸积过程的细节。具体来说，如果边界层的尺度高度是$\gtrsim0.24$，这个值并不比环行行星盘的尺度高度大多少，那么原行星会朝着“热启动”轨道演化。因此，要了解年轻巨行星的光度和半径，就需要有详细的环行星吸积模型。
2016-02-08 astro-ph.EP astro-ph.SR
TESS Giants Transiting Giants III: An eccentric warm Jupiter supports a period-eccentricity relation for giant planets transiting evolved stars
快速演化的恒星周围行星的命运还没有很好的理解。以前的研究表明，相对于主序星，行星过境演化恒星（$P$ $<$ 100 d）往往有更多的偏心轨道。TOI-4582 b是一颗0.94 $\pm$ 0.12 R $_\mathrm{J}$，0.53 $\pm$ 0.05 M $_\mathrm{J}$的行星，每31.034天围绕一颗中等质量的亚巨星运行。我们发现这颗行星也在一个明显偏心的轨道上（$e$ = 0.51 $\pm$ 0.05）。然后，我们比较了行星的人口发现过境演变（日志$g$ $<$ 3.8）恒星的人口行星过境主序星。我们发现，中位轨道偏心率增长的速度与周期是显着更高的演化恒星系统比其他类似的主序星系统，特别是只有一颗行星检测到的系统。一般来说，我们观察到，平均行星偏心率$<e>$ = $a$ + $b$ log $_{10}$（$P$）的演化人口与一个单一的过境行星，其中$a$ =（-0.18 $\pm$ 0.08）和$b$ =（0.38 $\pm$ 0.06），显着不同于主序星系人口。即使在控制了恒星质量和金属丰度之后，也可以看到这种趋势。这些系统似乎并不代表一个稳定的演变途径，从偏心，长周期的行星轨道，圆形，短周期的轨道，轨道模型的比较表明，螺旋时间尺度与轨道分离或偏心率无关。对其他演化行星系统的表征将区分恒星演化的影响和恒星质量和组成的影响。
2022-10-31 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Pan-Pacific Planet Search. VIII. Complete results and the occurrence rate of planets around low-luminosity giants
我们对围绕进化中的中等质量恒星运行的行星的数量和出现率的了解至少落后于太阳型恒星十年。一些视向速度巡天以这些低光度巨星为目标，提供了一些关于它们的行星系性质的见解。在这里，我们提出了泛太平洋行星搜索的最终数据发布，一个5年的径向速度调查使用3.9米英澳望远镜。我们提出了129颗恒星的1293个精确的径向速度测量值，并强调了6个潜在的亚恒星质量的同伴，需要额外的观测来确认。修正了样本中的实质性不完整性，我们估计围绕低光度巨星运行的巨行星的出现率约为7.8 $^{+9.1}_{-3.3}$ \%。这一结果与这些行星围绕主序星A型恒星的频率一致，PPPS恒星就是从主序星A型恒星演化而来的。
2019-11-27 astro-ph.EP astro-ph.SR
Formation of giant planets with large metal masses and metal fractions via giant impacts in a rapidly dissipating disk
根据行星内部模型，一些巨行星包含大金属质量，金属质量分数很大。HD 149026 b和TOI-849 b是这些巨行星的典型例子。有人认为，在巨大的撞击过程中，包层的质量损失在这种巨行星的形成中起着关键作用。这封信的目的是提出一种机制，可以解释这些巨行星的起源。我们调查的巨行星的形成在一个快速消散的磁盘使用N体模拟，考虑卵石吸积。结果表明，虽然在某些巨行星中，卵石隔离质量小于金属质量（大于30个地球质量），但行星与隔离质量之间的巨大碰撞会增加内部金属质量。关于金属部分，核心吸积大量的信封失控的气体吸积在磁盘耗散阶段的1-10万年的磁盘，没有光蒸发的演变。虽然在巨大的撞击中，大部分的包层会丢失，但行星可以在撞击后在缓慢消散的盘中重新吸积包层。在这里，我们证明，通过在一个快速消散的磁盘光蒸发，失控的气体吸积在中间淬火，导致形成巨行星与大金属质量分数。HD 149026 b和TOI-849 b的起源，其特征在于它们的大金属质量分数，可以自然地解释为一个模型，认为光盘与光蒸发演变。
2021-03-24 astro-ph.EP
Formation of planets by tidal downsizing of giant planet embryos
我们假设行星是由迁移的巨行星胚胎潮汐缩小而形成的。提出的行星形成方案包括以下步骤：（1）一个大质量的年轻原行星盘在R ~几十到几百AU处碎裂在质量只有几个木星质量的气体团块上;（iii）如Boss（1998年）较早提出的，尘埃沉积在气团内部，形成陆地物质固体核;（iv）如果固体核的质量超过10个地球质量，一个巨大的气体大气层就会坍缩到固体核上;（v）当气体团到达恒星内部的几个天文单位时，恒星辐射引起的潮汐剪切和蒸发剥离了气体团的外层贫金属包层。如果潮汐破裂迅速发生，而系统仍处于阶段（iii），则留下一个类地行星核心。如果它发生在之后，在阶段（iv），一个富含金属的气体巨行星与固体核心从包层中出现。
2010-07-23 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Fragility of the Terrestrial Planets During a Giant Planet Instability
如果巨行星经历轨道不稳定性，使一个或多个冰巨星蒸发，那么外太阳系的许多特征在数值模拟中都会重现。在这种不稳定期间，木星和土星的轨道发生偏离，跨越其2：1平均运动共振（MMR），这种共振交叉可以激发类地行星轨道。使用这种巨大的行星不稳定性的模拟大合奏，我们直接模拟在此过程中的类地行星轨道的演变，特别注意再现外行星的基本特征的系统。在保留四颗巨行星并以木星和土星超过2：1的MMR结束的系统中，我们发现至少有85%的概率至少有一颗类地行星丢失。此外，设法保留所有四个类地行星的系统通常会以类地行星的偏心率和倾角大于观测值而结束。类地行星轨道的激发水平与观测轨道相当的可能性小于~5%。如果我们考虑到外行星轨道复制良好的概率，我们发现内行星和外行星的轨道结构在同一系统中同时复制的概率为1%或更低。这些微小的概率增加了这样一种可能性，即巨行星的不稳定性发生在类地行星形成之前。这种情况意味着巨行星的不稳定性不是后期重轰炸的来源，类地行星的形成是在巨行星处于现代构型时完成的。
2015-10-28 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
The Final State of the Thermal Evolution of Free-Floating Giant Planet
本文讨论了冷巨行星内部超导态金属氢的存在问题。我们证明了{ \it cold}行星代表了自由漂浮巨行星热演化的最终状态。
2011-09-06 astro-ph.EP
Giant Planet Interior Structure and Thermal Evolution
我们讨论了巨行星的内部结构和组成，以及随着这些行星随着时间的推移冷却和收缩，这种结构如何变化。在这里，我们将巨行星定义为具有可观测到的氢氦包层的行星，其中包括主要由H/He气体组成的类海王星行星，以及主要由比H/He重的元素组成的类海王星行星。介绍了行星物质的状态方程，静态结构模型和热演化模型的建立。我们将这些模型应用于靠近母恒星的凌日行星，以及远离母恒星的直接成像行星。已经假设膨胀的近距离过境行星的半径的机制进行了讨论。我们还回顾了从太阳系巨行星的研究中获得的知识。巨行星物理学的前沿讨论着眼于未来的行星发现。
2009-11-16 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
Gas Giants in Hot Water: Inhibiting Giant Planet Formation and Planet Habitability in Dense Star Clusters Through Cosmic Time
我表明，温度的核星团，在M82星爆集群，紧凑的高Z星系，和银河系的一些球状星团可能超过冰线温度（T_冰~ 150-170 K）在形成的时间相当于行星形成的时间尺度。因此，这些系统中的原行星盘将没有冰线，减少了可用于构建原行星胚胎的总材料，抑制了气体和冰巨星的形成，如果它们是通过核心吸积形成的，并且禁止了可居住性。引力不稳定性导致的行星形成也同样受到抑制，因为除了质量最大的圆盘外，所有圆盘的托姆雷Q值都大于1。我讨论这些结果的背景下，观察到缺乏行星在47图克。我预测，在球状星团NGC 6366（[Fe/H] = -0.82）中进行类似的行星搜索应该会发现行星，而（违反直觉的）相对富含金属的球状星团NGC 6440、6441和6388应该没有巨行星。在星团中，T_Ice超过的特征恒星表面密度为~6 x 10^3 M_sun/pc ^2 f_{dg, MW} ^{-1/2}，其中f_{dg, MW}是嵌入物质的尘埃与气体的比率，标准化为银河系值。简单的估计表明，宇宙中大约5 - 50%的恒星形成于超过这个表面密度的环境中。详细说明了警告和不确定性。
2012-12-11 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
A Definition for Giant Planets Based on the Mass-Density Relationship
我们提出了质量范围从行星（M ~ 0.01 M_Jup）到恒星（M > 0.08 M_Sun）的天体的质量-密度关系（log M - log rho）。这种关系显示了三个不同的区域，它们被log M - log rho平面中斜率的变化所分隔。特别是，质量在0.3 M_Jup到60 M_Jup范围内的天体遵循紧密的线性关系，没有区分低质量端（巨行星）和高质量端（褐矮星）的区别特征。因此，巨行星和褐矮星之间的区别似乎是武断的。我们提出了一个新的定义的巨行星的基础上简单的变化的日志$M$与log ρ关系的斜率。根据这个标准，质量小于~ 0.3 M_Jup的天体是低质量行星，要么是冰质的，要么是岩石的。巨行星的质量范围为0.3兆焦耳至60兆焦耳。类似于恒星主序星，位于巨行星序上端的天体（褐矮星）可以简单地称为“高质量巨行星”，而质量接近木星的行星可以被认为是“低质量巨行星”。
2015-06-16 astro-ph.EP
Formation of Giant Planets
巨行星的质量是地球的几十到几千倍，而且是地球的好几倍。它们的大部分体积被氢和氦占据，它们是形成它们的原恒星盘的主要成分。值得注意的是，相对于太阳而言，太阳系巨行星也富含较重的元素，这表明固体物质参与了它们的组装。巨行星占据了我们行星系统和它们所在的太阳系外行星系的大部分质量。因此，巨行星是决定行星系轨道结构的主要因素，并可能影响类地行星的组成。本章描述了根据目前的知识，可以导致巨行星形成的主要途径，即核心成核吸积模型，以及另一种途径，即盘不稳定性模型，它可能导致在宽轨道上形成行星质量的物体。
2018-06-14 astro-ph.EP
Retrograde Ring Formed Around Eccentric Extrasolar Giant Planet
本研究通过二维流体动力学模拟发现，偏心轨道巨行星周围形成的吸积盘呈逆行状态，为系外巨行星逆行环的起源提供了可能解释。
2024-10-27 astro-ph.EP astro-ph.HE
Spin Dynamics of Extrasolar Giant Planets in Planet-Planet Scattering
行星-行星散射最能解释太阳系外巨行星的离心率分布。过去的文献表明，行星的轨道演变是由于行星-行星散射。本文研究了双行星系统中行星-行星散射中行星的自旋演化。自旋可以显着演变，由于自旋-轨道耦合可能通过演变的自旋和轨道进动在行星-行星散射阶段。行星自转的主要扭矩来源是恒星扭矩，行星平面扭矩的贡献可以忽略不计。作为自旋演化的结果，行星最终可能会像我们太阳系中的行星一样具有显著的平行度（行星自身轨道法线与自旋轴之间的角度）。
2021-03-29 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
Final Masses of Giant Planets III: Effect of Photoevaporation and a New Planetary Migration Model
本文提出了一个新的巨行星形成的简单模型，该模型在原有模型的基础上加入了光蒸发引起的盘质量损失和新的II型迁移公式，从而预测了在给定盘中诞生的巨行星的最终质量。该模型提供了一些有趣的结果。首先，它给出了行星质量和轨道半径图中的宇宙演化轨迹，阐明了巨行星在失控气体吸积阶段如何在生长过程中迁移。质量比木星小的巨行星在失控的气体吸积阶段只会发生轻微的径向迁移。第二，巨行星的最终质量近似地作为三个参数的函数给出：在逃逸气体吸积到行星上的开始时间的初始盘质量，由于光蒸发的质量损失率，以及开始时间。另一方面，最终行星质量几乎与盘半径、粘性和初始轨道半径无关。最后得到的行星质量接近或小于初始质量的10%。第三，所提出的模型成功地解释了性质的质量分布的巨型系外行星的质量分布观测到的原行星盘的质量损失率由于光蒸发的合理范围内。
2020-02-18 astro-ph.EP
The role of planetesimal fragmentation on giant planet formation
在行星形成的标准场景中，类地行星和巨行星的核心是由星子吸积形成的。随着行星胚胎的成长，由于胚胎产生的引力激发，星子的速度色散增加。微行星相对速度的增加导致了微行星之间的碰撞破碎。我们研究了星子碎裂在巨行星形成中的作用。我们分析了星子碎片化如何改变大范围的星子大小和磁盘质量的巨行星的核心的增长。我们将一个模型的星子碎裂到我们的模型，在原地巨型行星形成。我们计算了固体表面密度（星子加碎片）的演变，由于行星吸积，迁移和破碎。微行星碎片的加入显著地改变了行星的形成过程。如果星子碰撞中的大部分质量损失分布在较小的碎片中，那么对于半径小于10 km的初始星子，星子碎片化会抑制胚胎的生长。只有初始的星子半径为100公里，盘大于0.06 Msun，胚胎达到质量大于地球的质量。然而，即使是这样大的星子和大质量的磁盘，星子碎裂诱导快速形成的大质量的核心，只有当大部分的质量损失在星子碰撞分布在较大的碎片。星子碎裂似乎在巨行星形成中起着重要作用。微行星碰撞中质量损失的分布方式导致了不同的结果，抑制或有利于大质量核心的形成。
2014-01-30 astro-ph.EP
Giant Planet Formation, Evolution, and Internal Structure
探测到的大量巨型系外行星为我们提供了机会，以提高我们对气体巨行星形成机制，演化和内部结构的理解。巨行星形成的两个主要模型是核心吸积和盘不稳定性。这些形成模型之间有很大的差异，包括形成的时间尺度，有利的形成位置，理想的磁盘性能行星形成，早期演化，行星组成等，首先，我们总结了两种模型，包括其实质性的差异，优点和缺点，并建议如何将理论模型连接到现有的（和未来的）数据。接下来，我们总结了目前对太阳系和太阳系外巨行星内部结构的认识。最后，我们提出了巨行星探测的下一步措施。
2013-11-05 astro-ph.EP
