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
Planetary Core Formation with Collisional Fragmentation and Atmosphere to Form Gas Giant Planets
巨大的行星核心（$\sim 10$地球质量）引发快速的气体吸积，形成气体巨行星\rev{such as}木星和土星。我们调查的核心增长和核心的可能性，以达到这样一个关键的核心质量。在后期阶段，行星核心通过与小行星的碰撞而成长。微行星与行星核心的引力相互作用导致微行星的碰撞碎裂，减少了周围微行星的数量，从而减少了最终的核心质量。从小的微行星开始，碎片迅速移动，形成质量较小的核心。然而，行星核心在气体快速吸积之前获得了扩大其碰撞截面的大气。一旦行星核心超过火星质量，大气层就会显著加速核心的生长。我们表明，考虑到碎片和大气的影响，最初大的星子使足够大的核心形成。另一方面，由于大型星子的核心生长缓慢，因此需要一个巨大的磁盘才能使核心在磁盘寿命内充分增长。如果初始星子大小为100\，km的圆盘质量是最小质量太阳星云的10倍，那么在类木行星区域（$>5\,$ AU），行星核心的质量可以超过10个地球质量。
2011-06-10 astro-ph.EP
Formation of planetary systems by pebble accretion and migration: Growth of gas giants
巨大的行星在成长过程中会穿过原行星盘迁移。我们研究了行星系的形成如何依赖于通过原行星盘的卵石的径向通量和行星的迁移率。我们的N体模拟证实了以前的发现，即在水冰线以外的轨道上的类木星行星起源于20-40 AU的胚胎，当使用名义I型和II型迁移率和每百万年100-200地球质量的卵石通量时，足以在太阳星云的寿命内生长木星。放置在30天文单位的行星胚胎迁移到内部系统（r<1天文单位），形成超级地球或热而温暖的气体巨星，产生与太阳系配置不一致的系统，但与一些系外行星系统一致。我们还探讨了较慢的迁移速率，使形成的气体巨星从胚胎起源于5-10AU的区域，这是搁浅外部1 AU在年底的气体盘阶段。我们确定了一个卵石通量阈值低于迁移占主导地位，并移动行星核心的内盘，卵石隔离质量太低，行星有效地吸积气体。巨行星的增长需要一个非常高的卵石流量，使增长能够超过迁移。更高的卵石流量产生多个气体巨星的系统。我们发现，行星胚胎开始内部5AU不成长为气体巨星，即使迁移是缓慢的，卵石流量是大的。相反，它们会成长为超级地球的质量体系。这种发育不良的增长是由内部圆盘中的低卵石隔离质量引起的，并且与卵石通量无关。此外，我们表明，我们形成的行星系的长期演化可以产生系统的热超级地球和外部气体巨星以及系统的巨人偏心轨道（删节）。
2019-03-01 astro-ph.EP
Rapid formation of Gas Giant Planets via Collisional Coagulation from Dust Grains to Planetary Cores
气体巨行星，如木星、土星和巨大的系外行星，是通过气体吸积到固体核心上而形成的，每个固体核心的质量大约是地球的十倍。然而，由于盘-行星相互作用的快速径向迁移阻止了通过星子吸积形成如此巨大的核心。通过卵石吸积的相对快速的核心增长需要非常巨大的原行星盘，因为大多数卵石落入中央恒星。虽然星子的形成、行星的迁移和气体巨星核心的形成已经被研究了很多，但从尘埃到行星的完整演化路径仍然不确定。在这里，我们报告的结果完全模拟的碰撞演化从尘埃到行星在整个磁盘。真实孔隙度的尘埃生长允许在内盘（> 10 au）形成冰冷的星子，而在外盘形成的鹅卵石漂移到内盘并在那里生长成星子。这些小卵石生长成星子抑制了它们的径向漂移，并在核心附近可持续地供应小星子。这使得在行星迁移之前，在20万到40万年内迅速形成足够大的行星核心。我们的模型显示，第一颗气态巨行星在2-7天文单位时形成于相当常见的原行星盘中，与系外行星和太阳系一致。
2021-10-03 astro-ph.EP
Long term evolution of planetary systems with a terrestrial planet and a giant planet
我们研究了在巨行星引力摄动下类地行星的长期轨道演化。特别是，我们感兴趣的情况下，这两个行星是在同一平面，是相对接近。我们研究了两种可能的配置：巨行星的轨道要么在较小行星的轨道之外，要么在较小行星的轨道之内。将摄动势展开到高阶，得到了地球行星轨道的解析解。分析估计，然后从数值积分的完整的运动方程的结果进行比较，我们发现，分析解决方案的工作相当不错。一个有趣的发现是，新的分析估计大大提高了预测的时间尺度的轨道演变的类地行星相比，八极阶扩展。最后，我们简要讨论了分析估计在天体物理问题中的可能应用。
2016-06-09 astro-ph.EP
Insights into planet formation from debris disks: II. Giant impacts in extrasolar planetary systems
巨型撞击是指两个物体之间的碰撞，每个物体的质量都足以被认为至少是行星胚胎。假定的碰撞所遭受的原地球创造了月球是一个主要的例子，虽然大多数太阳系机构承担的签名，这种碰撞。目前的行星形成模型预测，一个巨大撞击的时代可能是不可避免的，对其他恒星周围碎片的观测提供了越来越多的证据，表明巨大撞击在许多行星系的演化中具有重要意义。本章回顾了巨大的撞击，重点是我们可以通过研究其他恒星周围的碎片来了解行星形成。巨大的撞击碎片通过与行星的相互碰撞和动态相互作用而演变。概述了这一演变的一般方面，注意到碰撞点的几何形状的重要性。以月球形成撞击为例讨论了碎片的可探测性。这种碎片在撞击后1000万年内可以在另一颗恒星周围探测到，但模型的不确定性可能会将探测能力降低到几百年的窗口。尽管如此，3%的年轻恒星碎片的水平，预计在类地行星形成形成模型提供了宝贵的限制，超级地球形成的影响也进行了讨论。最近在一些明亮的磁盘中观察到的变化有望照亮的演变在最早的阶段时，蒸汽冷凝物可能是光学厚和碰撞点的几何形状的严重影响。行星系的外围也可能显示出巨大撞击的特征，例如在一些恒星周围看到的星团碎片结构。
2016-03-15 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
Semi-analytical model for the dynamical evolution of planetary systems via giant impacts
本研究提出一种适用于不同恒星质量及近轨道行星系统的半解析模型，准确预测巨撞击后的行星质量、轨道分布，并大幅降低计算成本。
2025-05-26 astro-ph.EP
A Planetary Mass and Stellar Radius Relationship for Exoplanets Orbiting Red Giants
外行星质量与红巨星宿主恒星半径的散点图显示了一个有趣的积极趋势：较大的恒星拥有更多的大质量行星。这意味着恒星向红巨星的演化会影响系统中行星的质量。
2018-09-24 astro-ph.EP astro-ph.SR
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
Influence of periodic orbits on the formation of giant planetary systems
巨型行星系形成的后期具有丰富的动力学机制。先前对三颗巨行星最初在气盘中的准圆形和准共面轨道上的模拟表明，尽管气盘具有很强的偏心率和倾斜阻尼，但可以形成高度相互倾斜的配置。许多注意力都集中在倾斜型共振上，要求在行星迁移过程中获得大的偏心率。在这里，我们表明，倾斜激励也存在于小到中等的偏心率在两个行星系统，以前经历了一个喷射或合并，并在气相结束时接近共振的可重复性。我们执行这些行星系的动力学分析，指导计算的平面家庭的周期轨道和分歧的家庭的空间周期轨道。我们表明，在小到中等偏心率的倾斜激励可以产生（临时）捕获倾斜型共振和可能接近的非共面系统的空间周期性轨道有助于保持他们的相互倾斜在很长一段时间。
2018-04-25 astro-ph.EP
A planetary system and a highly eccentric brown dwarf around the giant stars HIP67851 and HIP97233
到目前为止，已经在巨恒星周围发现了60多个亚恒星同伴。这些系统的物理和轨道特性与那些探测到的轨道演化程度较低的恒星形成对比。目的：我们正在对南半球166颗明亮的巨星进行径向速度测量。我们的项目的主要目标是探测和表征在巨恒星附近轨道上的行星，以研究宿主恒星演化对其轨道和物理性质的影响。研究方法：我们已经获得了巨恒星HIP 67851和HIP 97233的精确径向速度，它们显示出周期性信号，这很可能是由亚恒星伴星的存在引起的。结果：我们发现了一个行星系和一个偏心褐矮星分别围绕巨星HIP 67851和HIP 97233运行。HIP67851的内行星周期为88.8天，投影质量为1.4兆焦耳，离心率为0.09。在开普勒91b之后，HIP 67851b是已知距离巨恒星最近的行星。虽然外部物体的轨道没有完全限制，但它很可能是一个超级木星。HIP97233周围的褐矮星的轨道周期为1058.8天，最小质量为20.0兆焦耳，离心率为0.61。这是已知的围绕巨星的最古怪的褐矮星。
2014-09-25 astro-ph.EP
Giant planets around two intermediate-mass evolved stars and confirmation of the planetary nature of HIP67851 c
需要精确的径向速度来发现和描述围绕附近恒星运行的行星。光学和近红外光谱，表现出数百个吸收线可以允许这样的工作所需的m/s精度水平。然而，这意味着研究通常集中在太阳型矮星上。在主序星之后，中等质量恒星（前A-F星）的膨胀和旋转速度比它们的祖先慢，因此在光学区域出现了数千条狭窄的吸收线，允许在这些类型的恒星的数据中搜索行星多普勒信号。我们发现了两颗围绕中等质量演化恒星HIP 65891和HIP 107773的巨行星。对HIP 65891和HIP 107773径向速度的最佳开普勒拟合导致以下轨道参数：P=1084.5 d; m $_b$ sin $i$ = 6.0 M $_{jup}$ ; $e$ =0.13和P=144.3 d; m $_b$ sin $i$ = 2.0 M $_{jup}$ ; $e$ =0.09。此外，我们还确认了环绕巨星HIP 67851的外天体的行星性质。HIP 67851 c的轨道参数为：P=2131.8 d，m $_c$ sin $i$ = 6.0 M $_{jup}$和$e$ =0.17。质量为2.5 M的$_\odot$和2.4 M的$_\odot$ HIP 65891和HIP 107773是两颗已知拥有行星的质量最大的恒星。此外，HIP 67851是已知的五颗巨星之一，拥有一个行星系，该系统有一颗近距离行星（$a <$ 0.7 AU）。根据这五颗恒星的…
2015-05-25 astro-ph.EP
There might be giants: unseen Jupiter-mass planets as sculptors of tightly-packed planetary systems
对于轨道周期为$\gtrsim$ 1 yr的行星，开普勒样本的有限完整性使系外行星系统可能拥有未被发现的巨行星的可能性成为可能。如果这样的行星存在，它们与内行星的动力学相互作用可能对塑造这些系统的最终轨道结构至关重要。使用$N$体代码与额外的力量来模拟原行星盘的影响，我们进行模拟的组装紧凑系统的超级地球质量的行星与看不见的巨大的同伴。模拟的系统类似于开普勒-11或开普勒-32，因为它们包含4或5个内部超级地球，但我们的系统也包含更长周期的巨伴星，这些伴星不太可能被开普勒探测到。我们发现，巨大的同伴往往打破宽间距，一阶平均运动共振，使内行星迁移到更紧密的共振。这导致更紧凑的架构，并增加拉普拉斯共振链的发生率。
2015-12-08 astro-ph.EP
The fate of planetary cores in giant and ice-giant planets
我们使用{ \sl \textup{ab initio} }分子动力学模拟来计算三个潜在核心组分的高压熔化温度。行星轨道是通过在一个三层模型中求解流体静力学方程得到的，该模型经过调整以重现测量到的引力矩。最近开发的{ \sl \textup{ab initio} }状态方程用于包层和芯。我们发现，太阳系的巨行星和冰巨行星的核心是不同的，因为每个物体所遇到的压力-温度条件对应于相图的不同区域。对于木星和土星，结果是兼容的扩散核心和混合的显着部分的金属元素的信封，导致对流和/或双扩散制度。我们还发现，在这些行星的整个生命周期中，它们的固体核心在性质和大小上都有所不同。这两颗巨行星的固体核心并不是原始的，而是随着行星冷却而成核和生长。我们估计，木星的固体核心是3 Gyr，土星是1.5 Gyr。天王星和海王星的情况不那么极端，它们的核心只是部分熔化。为了模拟木星，巨行星和系外行星的内部结构的时间演化，它们的光度，以及潮汐效应在它们生命周期中的演化，核心应该被认为是结晶和生长的，而不是逐渐混合到包层中，因为它的成分是可溶的。
2019-10-01 astro-ph.EP
Survival of habitable planets in unstable planetary systems
许多观测到的巨行星都位于偏心轨道上。这样的轨道可能是与其他巨行星强烈散射的结果。产生这些散射的动力学不稳定性也可能导致内部轨道上的宜居行星被弹出、摧毁或被运出宜居带。如果一颗宜居行星能够避免抛射和碰撞，并且其轨道保持在宜居带内，我们就说它具有弹性宜居性。在这里，我们模拟岩石行星的轨道演化的行星系，巨行星变得动态不稳定。我们测量可居住行星的弹性，作为观测到的，现在的质量和巨行星轨道的函数。我们发现，宜居行星的存活率在很大程度上取决于巨行星的结构。质量不等的行星系比质量不等的巨行星系更具破坏性。我们还建立了与观测的联系;我们发现，目前偏心率高于0.4的巨行星几乎从来没有一个可居住的内部行星。对于一颗现在离心率为0.2，半长轴为5天文单位的巨行星，它绕着一颗类太阳恒星运行，在宜居带中有50%的轨道对不稳定性有弹性。随着半长轴的增加和离心率的降低，更高比例的可居住行星存活下来并保持可居住状态。然而，如果可居住行星有岩石兄弟姐妹，则存在岩石行星碰撞的重大风险，这将使行星绝育。
2016-08-29 astro-ph.EP
Planetary companion candidates around the K giant stars 42 Dra and HD 139357
在过去的3年里，我们一直在监测62 K巨星使用精确的恒星径向速度（RV）测量与2米阿尔弗雷德Jensch望远镜的图林格Landessternwarte陶滕堡（TLS）。通过在中等质量的巨星周围寻找行星来探测行星形成对恒星质量的依赖性。我们提出了高精度RV测量的K1.5 III星42 Dra和K4 III星HD 139357。RV测量的波长参考由放置在光谱仪光路中的碘吸收池提供。我们的测量结果表明，42 Dra的径向速度的时间序列显示出479.1天的周期变化。HD 139357显示RV的周期性变化为1125.7天。开普勒运动是对这些恒星观测到的径向速度变化最有可能的解释。因此，K巨星42 Dra和HD 139357拥有太阳系外行星。
2009-03-20 astro-ph.EP
Planetary Dynamos in Evolving Cold Gas Giants
本研究通过三维伪谱MHD模拟冷气态巨行星演化过程中的发电机磁场，发现其磁场随行星冷却从多极向偶极主导转变，且强度按特定标度律衰减。
2025-04-28 astro-ph.EP
Circum-planetary discs as bottlenecks for gas accretion onto giant planets
随着数百颗系外行星的发现，有必要重新审视巨行星吸积模型以解释它们的质量分布。特别是，由于大质量大气层的失控吸积时间很短，亚类木行星的形成仍然不清楚。然而，气体需要通过一个环绕行星的圆盘。如果后者具有低粘度（正如行星在“死区”形成所预期的那样），它可能会成为气体吸积的瓶颈。我们调查的最小吸积率是一个行星的极限假设下，行星盘是完全无粘性的，角动量的运输发生完全是因为从恒星的引力摄动。为了估计吸积率，我们提出了一个稳态模型的无粘环行星盘，垂直气体流入和外部扭矩的明星。在行星中心坐标系中，以恒星作为外部扰动物，在2D中进行了绕行星盘的流体动力学模拟，以测量恒星对盘施加的扭矩。圆盘显示了由恒星潮汐引起的双臂螺旋波，从圆盘的外缘向行星传播。恒星扭矩很小，相当于木星质量行星的两倍时间，大约为500万年。在极限假设下，这显然是真实吸积率的下限。这一结果表明，气体吸积到一个巨大的行星可以调节环行星盘。这表明太阳系外行星质量的多样性可能是这些圆盘中不同粘度的结果。
2012-11-08 astro-ph.EP
Search for Exoplanets around Northern Circumpolar Stars V. Three likely planetary companions to the giant stars HD 19615, HD 150010, and HD 174205
目的。我们报告的检测长周期径向速度（RV）的变化，在三个巨星，HD 19615，HD 150010和HD 174205，使用精确的RV测量。方法.这些探测是在Bohyunsan光学天文台（BOAO）进行的北拱极星（SENS）调查的一部分。RV变化的性质进行了研究，通过分析光度和线形的变化。我们没有发现这些数量的RV周期的变化，并得出结论，RV的变化很可能是由行星的同伴。结果这三颗恒星的轨道解分别给出了402 d、562 d和582 d的轨道周期，以及8.5 MJ、2.4 MJ和4.2 MJ的最小质量。这些质量和周期对于中等质量恒星周围的行星来说是典型的，尽管一些不明确的解释和最近的研究可能会对一些行星的信念提出质疑。尽管如此，SENS计划仍有助于我们了解中等质量恒星周围的巨行星。
2021-11-17 astro-ph.EP
Orbital structure of planetary systems formed by giant impacts: stellar mass dependence
最近的系外行星调查显示，对于太阳型恒星，近距离的超级地球无处不在，其中许多是在多行星系统中。这些系统比太阳系的类地行星更紧凑。然而，关于低质量恒星周围行星形成的理论研究很少。在标准模型中，类地行星形成的最后阶段是巨撞击阶段，原行星在引力作用下相互分散碰撞，然后演化成稳定的行星系。我们研究了恒星质量对大碰撞形成的行星系结构的影响。我们围绕质量为太阳质量的0.1- 2倍的恒星进行{ \it N}体模拟。利用原行星的孤立质量，我们将初始原行星分布在距中心恒星0.05- 0.15au的范围内，跟踪了最内层原行星2亿个轨道周期的演化。我们发现，对于一个给定的原行星系统，行星的质量随着恒星质量的减少而增加，而行星的数量则减少。随着恒星质量的减小，轨道的偏心率和倾角以及相邻行星的轨道间距增大。这是因为随着恒星质量的减小，行星散射的相对强度变得更加有效。我们还利用最小质量太阳系外星云模型讨论了形成于宜居带的行星的性质。
2022-12-17 astro-ph.EP
A planetary system with gas giants and super-Earths around the nearby M dwarf GJ 676A. Optimizing data analysis techniques for the detection of multi-planetary systems
几个M矮星是系统监测的目标，以寻找低质量系外行星同伴造成的多普勒信号。因此，围绕低质量恒星的高多重性行星系的新兴种群也被探测到。我们优化了经典的数据分析方法，并开发了新的方法，以提高对高多重性系统中低振幅行星的灵敏度。我们将这些方法应用于GJ 676 A的公共HARPS观测，GJ 676 A是一颗附近的M矮星，有一颗气体巨星伴星。我们重新推导多普勒测量使用模板匹配方法（HARPS-TERRA）。我们使用改进版本的周期图来评估额外的低质量同伴的存在。我们用贝叶斯工具分析了相同的数据集，并比较了两种方法的性能。我们证实了报道的大质量气体巨星候选人和长期趋势，其曲率现在被很好地检测到。我们还发现了非常可靠的证据，证明两个新的候选人在近距离轨道上，质量在超地球质量范围内。尽管新的周期图工具的灵敏度增加，我们发现贝叶斯方法在候选信号的早期检测更敏感。虽然硬件开发很重要，但数据分析技术的开发可以帮助用更少的资源从现有数据集中揭示新的结果。这个新系统保持着最小质量范围（从Msin i = 4.5 M_Earth到5 M_Jup）和周期范围（从3.6天到超过10年）的记录。尽管所有的行星候选者都要大得多，但它是第一个具有与我们的太阳系相似的总体结构的系外行星系统。GJ 676 A可以很高兴地加入M矮星周围的高多重性行星系家族。
2012-10-15 astro-ph.EP
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
Planetary companions in K giants beta Cancri, mu Leonis, and beta Ursae Minoris
阿姨们本文的目的是研究演化恒星的低振幅和长周期变化与精确的径向速度（RV）调查。方法.高分辨率，光纤馈入的Bohyunsan Observatory Echelle Spectrograph（BOES）从2003年到2013年用于巨恒星的径向速度调查，作为Bohyunsan光学天文台（BOAO）系外行星搜索计划的一部分。结果我们报告检测到三个新的行星同伴绕K巨星β Cnc，μ狮子座和β UMi。行星性质的径向速度变化的辅助数据的分析支持。依巴谷测光没有显示出与RV变化周期接近的变化，并且每个恒星的平分线速度跨度（BVS）和径向速度之间没有很强的相关性。此外，恒星在Ca II H线上显示出弱的或没有核心反转，表明它们是不活跃的恒星。β Cnc的伴星在605天的轨道上的最小质量为7.8 M_Jup，偏心率为0.08。巨大的μ狮子座是由一个伴星环绕的，伴星的最小质量为2.4 M_Jup，周期为357天，离心率为0.09。巨大的β-UMi是一颗已知的钡星，被怀疑有一颗白矮星或亚恒星质量的伴星。它的伴星最小质量为6.1 M_Jup，周期为522天，离心率e = 0.19。
2014-05-09 astro-ph.EP
Efficiency of Planetesimal Ablation in Giant Planetary Envelopes
对系外行星光谱的观测导致其大气元素丰度受到前所未有的限制，特别是O/H，C/H和C/O比值。最近的研究表明，元素比可以对巨型系外行星的形成和迁移机制提供重要的约束。在这些研究中的一个基本假设是，行星包层的化学成分代表了行星形成历史中吸积气体和固体成分的总和。我们调查的效率与吸积星子烧蚀在一个巨大的行星信封，从而有助于其组成，而不是下沉到核心。考虑到空气动力阻力引起的“摩擦烧蚀”和包络线温度结构引起的“热烧蚀”，我们计算质量烧蚀的影响半径为30米至1公里的星子不同的组合物（冰铁）和广泛的速度和影响角度，假设球对称。冰冲击器在外壳中被完全烧蚀，参数范围很广。即使对于Fe撞击器，对于宽范围的尺寸和速度，在包封中也发生大量烧蚀。例如，在压力低于10^3 bar时，发现尺寸小于0.5 km、速度大于30 km/s的铁撞击物在外壳内仅由于摩擦烧蚀就烧蚀了60-80%。对于更深的压力（~10^7 bar），在更宽的参数范围内发生大量消融。因此，我们的探索性研究表明，大气中挥发性元素在巨行星中的丰度反映了它们在形成过程中的吸积历史。
2016-09-07 astro-ph.EP
Close-in planets around giant stars. Lack of hot-Jupiters and prevalence of multi-planetary systems
太阳系外行星几乎有着各种可能的结构。然而，直到五年前，还缺乏距离巨星或亚巨星0.5天文单位的行星。从那时起，最近的探测开始通过确认13个行星系来填充这一制度。我们讨论了这些系统的性质，他们的形成和演化的主要序列。有趣的是，我们发现，$70.0\pm6.6$ %的行星在这个制度的内部组件的多行星系统。该值比主序列宿主高4.2 $σ$，我们发现主序列宿主的$σ$为$42.4\pm0.1$ %。已知行星的性质似乎表明，距离主序星最近的行星（a < 0.06 au）质量很大（即，热行星）并被孤立，随后在其宿主演化为红巨星分支时被其吞噬，只留下轨道为0.06 < a < 0.5天文单位的多行星系统的主要群体。我们讨论了这一新兴的观测趋势的背景下，形成和演化的热彗星的影响。
2016-03-31 astro-ph.EP
Eccentricity Distribution Beyond the Snow Line and Implications for Planetary Habitability
本研究通过观测和动力学模拟发现，冷巨行星中位离心率（0.23）显著高于内行星，且其偏心轨道能更高效地向雪线内散射挥发性物质，从而增加行星宜居性潜力。
2024-02-05 astro-ph.EP
Constraining the giant planets' initial configuration from their evolution: implications for the timing of the planetary instability
最近关于行星迁移的研究表明，如果在行星不稳定性开始之前，海王星经历了一次远距离的微行星驱动的迁移，迁移范围可达$\sim$ 28 au，那么柯伊伯带的轨道结构可以很好地再现。然而，考虑到所有的巨行星都应该在气盘阶段被捕获在它们之间的平均运动共振中，目前还不清楚海王星是否可能发生这种非常特殊的演化，也不清楚这种不稳定性是否可能在后期发生。在这里，我们首先调查的巨行星的初始共振配置可以兼容海王星被提取出共振链和迁移到$\sim$ 28 au之前，行星不稳定性发生。我们通过调查行星可以保持共振约400 My的条件来解决后期不稳定问题。我们的研究结果表明，这只会发生在这样的情况下，即星子盘是超过一个特定的最小距离$δ_{stab}$从海王星。然后，如果有足够数量的尘埃产生在微行星盘，向内漂移，海王星可以进入一个缓慢的尘埃驱动的迁移阶段数百个Mys，直到它到达一个临界距离$δ_{mig}$从磁盘。从那时起，更快的星子驱动的迁移接管，海王星继续向外迁移，直到不稳定发生。我们的结论是，虽然早期的不稳定复制更容易解释柯伊伯带的结构所需的海王星的演变，这种演变也是兼容的晚期不稳定。
2017-02-07 astro-ph.EP
Transiting Planetary Systems with Distant Giant Companions Remain Moderately Coplanar
State Key Laboratory of Dark Matter Physics, Tsung-Dao Lee Institute & School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University（暗物质物理国家重点实验室，李政道理论与计算科学中心及物理与天文学院，上海交通大学）；CAS Key Laboratory of Optical Astronomy, National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院光学天文重点实验室，国家天文台，中国科学院）；Institute for Astronomy, University of Hawai‘i（夏威夷大学天体物理研究所）
该研究结合RV与Hipparcos--Gaia数据，用分层贝叶斯框架推断19个含凌星内行星和外巨行星的系统轨道结构，发现其ΔI呈σ=15.8°的瑞利分布，共面性高于各向同性预期，还探讨了内行星质量对ΔI的影响，指出未来Gaia DR4数据可深化相关研究。
2026-09-02 astro-ph.EP
Tracking Advanced Planetary Systems with HARPS-N (TAPAS). I. A multiple planetary system around the red giant star TYC 1422-614-1
上下文脱离主序星演化的恒星对于扩大系外行星知识的前沿，使其向更高的恒星质量发展，以及限制恒星与行星的相互作用机制，都是至关重要的。然而，这些恒星的内在活动使精确的径向速度测量的解释变得复杂，并且在行星搜索中经常被避免。在过去的10年里，我们已经监测了大约1000颗演化恒星的径向速度变化，以寻找宾夕法尼亚州立大学-托鲁瓦天文学行星搜索中心的低质量同伴，使用Hobby-Eberly望远镜。选择的预期候选人，需要更高的RV精度测量已经遵循HARPS-N在3.6米国家伽利略望远镜。目的。探测演化恒星周围的行星系，能够对这些系统的频率和内在性质建立可靠的统计数据，并对选定的行星系进行深入研究，提供恒星-行星相互作用过程的证据。方法.我们已经获得了TYC 1422-614-1的69个时期的精确径向速度测量收集超过3651天的Hobby-Eberly望远镜，和17个时期的超精确HARPS-N数据收集超过408天。我们补充了这些RV数据与测光时间序列从全天自动调查档案。结果我们报告了在演化的K2巨星TYC 1422-614-1周围发现的一个多行星系。围绕1.15 M $_\odot$恒星的系统由一颗质量为m $sin i$ =2.5 M $_J$的行星和一颗质量为m $sin i$ =10 M $_J$的行星/棕矮星组成，前者的轨道为0.69 AU，后者的轨道为1.37 AU。围绕TYC 1422…
2014-10-22 astro-ph.EP
Exploration of the Ice Giant Systems: A White Paper for NASA's Planetary Science and Astrobiology Decadal Survey 2023-2032
冰巨星是太阳系中唯一未被探索的行星。我们目前对这些系统的了解，挑战了我们对行星、环、卫星和磁层如何形成和演化的理解。我们断言，在2023-2032年的十年里，一个带有大气探测器的冰巨人旗舰任务应该是一个优先事项。
2020-07-21 astro-ph.EP astro-ph.IM
How Consumption and Repulsion Set Planetary Gap Depths and the Final Masses of Gas Giants
行星在圆盘中打开缝隙。间隙的打开通常是通过考虑行星林德布拉德扭矩来模拟的，该扭矩将圆盘气体排斥出行星的轨道。但差距也很明显，因为地球消耗当地的材料。我们提出了一个简单的，易于使用的，分析框架计算间隙如何耗尽和如何光盘的结构作为一个整体的变化的Lindblad排斥和行星消费的联合行动。一个嵌在气隙中的气态巨行星的最终质量是同时推导出来的。分析测试对一维数值实验和校准使用已发布的多维模拟。在粘性α圆盘中，行星在清除间隙时，最初几乎吸积了所有试图扩散过去的气体，迅速达到超级木星，如果不是棕矮星的状态。相比之下，在无粘性圆盘中-然后，只有一小部分的圆盘吸积流被转移到行星上，行星的质量增长到木星质量的一小部分。过渡盘腔可能被这样的低质量物体家族清除，打开无粘性，排斥主导，重叠的间隙，允许大多数外部盘气体畅通无阻地流向宿主恒星。
2020-06-12 astro-ph.EP
Constraining the origin of giant exoplanets via elemental abundance measurements
近地巨行星的起源是行星形成理论中的一个关键问题。两种主要的模式是（i）在外盘形成，然后迁移和（ii）原位形成。在这项工作中，我们确定的大气成分的暖对流层形成的情况。我们进行N体模拟的星子吸积内部和外部的水冰线的各种行星形成的位置，行星质量，和星子的大小，以估计吸积的重元素质量和最终的行星组成。我们发现这两个模型有很大的不同：迁移的巨行星的金属丰度比原地形成的行星高2-14倍。耐火材料和挥发物之间的比率被发现在迁移行星上高于1，但在原地形成的行星上低于0.4。我们还确定了这两种形成机制的重元素富集和行星质量之间非常不同的趋势。虽然迁移行星的金属丰度随着行星质量的减少而增加，但对于原位形成来说，它几乎是恒定的。我们的研究强调了测量暖云的大气成分及其与其形成和演化路径的联系的重要性。
2022-10-06 astro-ph.EP
Zero Age Planetary Orbit of Gas Giant Planets Revisited: Reinforcement of the Link with Stellar Metallicity
在2005年，我们提出了气体巨行星形成的最佳位置之间的关系，在迁移之前，和宿主恒星的金属丰度，基于核心吸积模型和径向轮廓的尘埃表面密度和气体温度。当时，已知的太阳系外行星不到200颗，限制了我们分析的范围。在这里，我们考虑到新发现所允许的扩展统计量，以检验某些前提的有效性。我们比较预测与目前可用的数据和不同的恒星质量范围的结果。我们发现，零年龄行星轨道（ZAPO）假设继续持有后，一个数量级增加发现的行星。特别是，贫金属恒星拥有平均半径明显低于富金属恒星的行星的预测在统计数据中仍然很明显，并且不能用涉及迁移和行星之间引力相互作用的混乱行星形成机制来解释。ZAPO假说预测，在贫金属恒星中，行星是在更靠近其宿主恒星的地方形成的;因此，它们在迁移过程中更经常地被恒星吞没，或者被剥夺了它们的气态行星。贫金属恒星周围的气体巨行星的枯竭数量将是核心吸积模型预测的低形成概率和高破坏概率之间协同作用的结果。
2016-10-05 astro-ph.EP
Debris from giant impacts between planetary embryos at large orbital radii
我们考虑行星胚胎之间巨大撞击的观测特征。虽然撞击中释放的碎片仅在一个轨道上保持成团状态，但由于所有碎片都必须通过碰撞点，因此不对称现象持续的时间要长得多。由此产生的不对称是静止的，它不绕恒星运行。碎片在碰撞点处集中成团，而在另一侧则有一个较为分散的结构。这种不对称性通常持续大约1000个轨道周期的祖先，这可能是几个百万年的距离~50 AU。我们描述了如何外观的不对称光盘取决于质量和偏心率的祖先，以及观看方向。观测波长决定了探测的颗粒大小，也很重要。值得注意的是，碎片在碰撞点的碰撞率增加，使碰撞点成为产生任何二次尘埃和气体的主要场所。对于小到足以通过辐射压力去除的尘埃和具有短寿命的气体，这导致它们的分布类似于从（静止的）碰撞点发出的喷流。我们认为，在一些碎片盘中，如Beta Picture，在大分离处看到的不对称性可能是巨大撞击的结果。如果是这样的话，这将表明行星胚胎存在，并在几十个天文单位的年龄高达几十万年的年龄继续增长。
2014-03-07 astro-ph.EP
The effect of close-in giant planets' evolution on tidal-induced migration of exomoons
假设的系外卫星围绕着近距离的巨行星，可能会在恒星、行星和月球潮汐相互作用的相互作用下向内和/或向外迁移。这些过程可能导致月球系统的破坏，卫星与行星的碰撞，或者可能提供形成驱逐的机制。已经开发了几个模型来确定外卫星在受到其宿主行星潮汐影响时的命运。他们都没有考虑到行星进化在这一过程中可能发挥的关键作用。本文将外卫星潮汐轨道演化的数值模型、行星演化的结果和内部结构模型结合起来，研究了演化中的近距离气体巨星周围外卫星的最终命运。我们发现行星演化不仅显著影响系外卫星迁移的时间尺度，而且影响其最终命运。因此，如果行星半径、内部质量分布和自转的任何变化发生在低于或相当于轨道演化的时间尺度上，那么系外卫星可能只会向外迁移，防止潮汐中断或与行星碰撞。如果未来在近距离巨行星周围发现系外卫星，我们的研究结果可能有助于约束行星演化和内部结构模型。
2019-11-28 astro-ph.EP
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
Rapid Formation of Gas-giant Planets via Collisional Coagulation from Dust Grains to Planetary Cores. II. Dependence on Pebble Bulk Density and Disk Temperature
本研究利用DTPSs探讨非多孔卵石体如何形成气态巨行星核，发现非多孔天体同样能在几十万年内通过碰撞凝聚形成小行星并促成核形成，且其形成区域比多孔卵石体更宽。
2023-07-28 astro-ph.EP
Korean-Japanese Planet Search Program: Substellar Companions around Intermediate-Mass Giants
韩国-日本的行星搜索计划已经使用韩国宝贤山光学天文台（BOAO）的1.8米望远镜和日本冈山天体物理天文台（OAO）的1.88米望远镜进行，以搜索中等质量巨星周围的行星。该计划的目的是通过对大约190颗G或K型巨星进行精确的多普勒测量，并与东亚行星搜索网络合作进行测量，显示这些恒星周围的行星系的性质。到目前为止，我们在韩国-日本行星搜索计划中发现了两个围绕大质量中等质量巨星的亚恒星同伴。其中一颗是质量为37.6 $M_{\mathrm{J}}$的棕矮星伴星，它围绕着质量为3.9 $M_{\odot}$的巨行星HD 119445旋转，这是在中等质量的巨行星周围发现的质量最大的棕矮星伴星。另一个是一颗行星伴星，其质量为1.8 $M_{\mathrm{J}}$，围绕着一颗$M_{\odot}$为2.4的巨星运行，这是在$>$为1.9 $M_{\odot}$的巨星周围探测到的质量最低的行星伴星。在伴星质量-恒星质量图上绘出这些系统，在1.5- 3 $M_{\odot}$的巨星周围似乎存在着两个亚恒星伴星的无人区，而在2.4- 4 $M_{\odot}$的巨星周围似乎存在着行星伴星的无人区。这些可能的无人区的存在支持了当前的一种典型观点，即更大质量的亚恒星伴星往往存在于更大质量的恒星周围。
2011-01-21 astro-ph.EP
A Mixed Stirring Mechanism for Debris Discs with Giant and Dwarf Planetary Perturbations
碎片盘由大小从尘埃颗粒到微行星体的天体带组成;这些带是其他恒星周围行星系的可见标记，可以通过它们的形状和结构揭示太阳系外行星的影响。两个关键的搅动机制--微行星的自搅动和外部巨行星的长期扰动--已经被确定来解释微行星带的动力学;它们的相对重要性已经被独立研究，但还有待于结合起来考虑。在这项工作中，我们进行了一套286 N-体模拟探索碎片光盘的演变超过1-Gyr，结合嵌入在光盘中的矮行星的引力摄动，和一个内部的巨行星。我们的系统在某种程度上模仿了外太阳系的结构：一颗太阳质量的恒星，一颗30天文单位的大质量巨行星（$M_{\rm GP} =$ 10到316~ $\mathrm{M}_{\oplus}$），以及一个由100颗大质量矮行星和1000颗无质量粒子（$M_{\rm DD} =$ 3.16到31.6~ $\mathrm{M}_{\oplus}$）形成的碎片盘。我们给出了1~Gyr后盘和巨行星的演化。平均偏心率和盘倾角的时间演化强烈依赖于巨行星质量以及剩余的盘质量。我们还发现，即使用小的圆盘质量也能实现有效的搅拌。在一般情况下，我们发现，一个混合的机制是更有效的搅拌冷碎片盘比任何一种机制在隔离。
2023-01-12 astro-ph.EP
Giant Planet Observations in NASA's Planetary Data System
虽然前往外太阳系的任务比前往内太阳系的任务少得多，但前往巨行星的航天器已经进行了广泛的基础调查，返回的数据继续重塑我们对这些复杂系统的理解，有时是在获得数据几十年后。这些数据保存在国家和国际行星科学档案中，可供查阅。对于美国航天局的所有行星飞行任务和仪器，数据可从美国航天局行星数据系统的科学学科节点获得。展望未来，PDS将成为来自几个即将到来的任务和衍生数据集的巨行星数据的主要储存库，以及为帮助解释已在PDS中存档的遥感巨行星数据而进行的支持研究。
2022-12-05 astro-ph.EP astro-ph.IM
Delivery of gas onto the circumplanetary disk of giant planets: Planetary-mass dependence of the source region of accreting gas and mass accretion rate
行星盘上的气体吸积和吸积气体的源区对于揭示导致巨行星周围卫星形成的尘埃吸积非常重要。我们进行了局部三维高分辨率的流体动力学模拟的等温和无粘气体绕行星流动的气体吸积带宽度和气体吸积速率到环行星盘的行星质量的依赖关系进行调查。我们研究了在5.2天文单位时对应于M_p=0.05-1 M_{Jup}的各种行星质量的情况，其中M_{Jup}是当前的木星质量。在低质量区（M_p = 0.2 M_{Jup}），气体吸积带的径向宽度与M_p^{1/6}成正比< 0.2 M_{Jup} while it is proportional to M_p for the high-mass regime with M_p >.我们发现，无论行星质量的情况下，我们检查的质量吸积率的比到环行星盘到希尔球是约0.4。结合我们的结果与全球流体动力学模拟得到的间隙模型，我们得到了半解析的环行星盘上的质量吸积率公式。我们发现，我们的三维吸积率的质量依赖性是相同的先前获得的二维情况下，虽然吸积流到CPD的定性行为是完全不同的两种情况之间。
2022-07-08 astro-ph.EP
A Scaling Law for the Orbital Architecture of Planetary Systems Formed by Gravitational Scattering and Collisions
该研究通过N体模拟揭示巨撞击形成的行星系统轨道架构由逃逸速度与开普勒速度之比k决定，平均间距约2ka，偏心率约0.3k，且与总质量和半长轴无关。
2025-09-08 astro-ph.EP
The influence of composition gradients on giant planet radii
University of Zurich（苏黎世大学）
研究巨行星半径受成分梯度影响，结合分析框架与数值演化模拟，揭示重元素空间分布不改变行星大小，是总熵随时间变化驱动半径改变，明确两种演化机制及质量 - 半径 - 成分关系的物理起源。
2026-07-07 astro-ph.EP
A Theoretical Framework for the Mass Distribution of Gas Giant Planets forming through the Core Accretion Paradigm
本文建立了一个计算气体巨行星质量分布的理论框架，该框架通过核吸积范式形成。从已知的属性拱盘，我们提出了模型的行星质量分布范围$0.1M_J < M_{\rm p} < 10M_J$。如果行星质量吸积的结束完全是由星周盘寿命决定的，那么观测到的盘寿命的（近似）指数分布将在行星质量函数中留下指数下降的印记。这一结果与观测结果有明显的矛盾，后者认为在相关的行星质量范围内（以及恒星质量$\sim0.5-2M_\odot$），质量分布具有（接近）幂律形式$dF/dM_{\rm p}\sim M_{\rm p}^{-p}$，指数为$p\approx1.3$。质量吸积到行星上的速率取决于进入希尔球的（拱星）盘吸积流的分数，以及行星捕获进入物质的效率。行星质量函数的模型，包括这些效率的分布，与不知情的先验，可以产生接近幂律的行为，与目前的观察一致。盘的寿命，吸积率和其他输入参数取决于宿主恒星的质量。我们展示了这些变化如何导致不同恒星质量的行星质量函数的不同形式。与质量为$M_\ast$ = $0.5-2M_\odot$的恒星相比，质量较小的恒星被预测具有更陡峭的行星质量函数（更少的大行星）。
2021-01-17 astro-ph.EP
Different Planetary Eccentricity-Period (PEP) Distributions of Small- and Giant-Planets
本文基于1040颗短周期系外行星的视向速度轨道数据，发现巨行星偏心率随周期增大呈上包络上升至0.8，而小质量行星偏心率在0.1-0.5间平坦分布，揭示两类行星不同的潮汐圆化与动力学演化机制。
2024-06-13 astro-ph.EP
How to design a planetary system for different scattering outcomes: giant impact sweet spot, maximising exocomets, scattered disks
本文研究了行星对微行星或行星胚胎的散射动力学。我们分类六个地区在行星的质量与半长轴参数空间的主导结果为分散的对象：喷射，吸积，剩余，逃逸，奥尔特云，耗尽奥尔特云。我们使用这些结果来考虑哪些行星系架构最大限度地提高了特定签名的可观测性，因为应该首先在具有最佳架构的系统周围检测签名（如果这样的系统存在于自然界中）。根据探测方法和光谱型的不同，在1- 5天文单位的0.1- 10米地球行星上最容易探测到巨大的撞击碎片。虽然A星在4- 6天文单位的位置有可能存在巨大的撞击碎片，这与最佳点一致，但FGK星的撞击碎片通常<<1天文单位，这与预期相反;没有1- 3天文单位的巨大撞击碎片可能表明那里有低频率的类地行星。有三个原则可以最大限度地增加来自外柯伊伯带的彗星流入量：带内部的一系列紧密分离的行星，没有一个是类似于彗星的喷射器;行星质量不会随着距离的增加而强烈增加（彗星上的净向内扭矩）;彗星的持续补充，可能是嵌入的低质量行星。一个高的奥尔特云彗星流入不需要喷射器和架构，最大限度地增加奥尔特云人口。冷碎片盘通常被认为是经典的柯伊伯带类似物。在这里，我们考虑的可能性，检测分散的磁盘类似物，这可能是背叛了广泛的径向配置文件和缺乏小颗粒，以及球形100- 1000 AU迷你奥尔特云。还讨论了年轻恒星周围逃逸行星、类似塞德娜的分离行星以及超级地球形成的一些影响。
2016-10-03 astro-ph.EP
Kepler-91b: a planet at the end of its life. Planet and giant host star properties via light-curve variations
行星系的演化与其宿主恒星的演化密切相关。我们对整个行星演化过程的理解是基于迄今为止观察到的大行星多样性。到目前为止，只有几十颗行星被发现绕着红巨星分支的恒星运行。虽然已经提出了几种理论，但由于统计数据很少，行星如何死亡的问题仍然悬而未决。在这项工作中，我们研究了巨星开普勒-91（KOI-2133），以确定过境伴侣的性质。这个系统是由开普勒太空望远镜发现的。然而，它的行星确认是必要的。我们确认的行星性质的物体过境的恒星开普勒-91推导出的质量$ M_p=0.88^{+0.17}_{-0.33} ~M_{\rm Jup}$和行星半径$R_p=1.384^{+0.011}_{-0.054} ~R_{\rm Jup}$。天文地震分析产生的恒星半径为$R_{\star}=6.30\pm 0.16 ~R_{\odot}$，质量为$M_{\star}=1.31\pm 0.10 ~ M_{\odot} $。我们发现它的偏心轨道（$e=0.066^{+0.013}_{-0.017}$）在近心处离恒星大气只有$1.32^{+0.07}_{-0.22} ~ R_{\star}$。开普勒-91b可能是行星吞噬的前一阶段，最近在BD+48 740发现。我们的估计表明，开普勒-91b将在不到5500万年的时间内被其宿主恒星吞噬。在已证实的巨恒星周围的行星中，这是最接近其宿主恒星的行星质量体。在近心通过时，恒星…
2013-12-14 astro-ph.EP
Formation of Giant Planets
本综述探讨了气态巨行星的形成问题，综合了最新理论进展，分析了航天器探测与系外行星观测带来的新约束，并讨论了星子假说改进及超级地球发现对气体吸积理解的新挑战。
2025-04-05 astro-ph.EP
The origin of the high metallicity of close-in giant exoplanets II The nature of the sweet spot for accretion
巨行星的组成反映了它们的形成历史。在行星迁移阶段的星子吸积可能导致重元素进入巨行星。在我们之前的论文（Shibata et al. 2020）中，我们表明行星迁移期间的星子吸积发生在原行星盘的一个相当狭窄的区域，我们称之为“吸积的最佳点”。本文的目标是揭示甜蜜点的性质，并研究甜蜜点在确定气体巨行星组成中的作用。我们通过分析推导出最佳点所需的条件。然后，我们比较推导的方程与数值模拟。我们发现，甜蜜点所需的条件可以表示的比例的气体阻尼时标的小行星轨道和行星迁移时标。如果行星迁移的时间尺度与盘表面气体密度成反比，则最佳点的位置不随盘的演化而改变。被行星吸积的星子的质量取决于被平均运动共振引导的星子的数量。我们的分析表明，数十个地球质量的微行星可以被引导到甜蜜点，而不会发生微行星碰撞。然而，当更多的微行星陷入平均运动共振时，碰撞级联会导致微行星的碎裂。这可能会影响最佳点的位置和行星系中小天体的数量。我们得出结论，气体巨行星的组成取决于行星在形成过程中是否越过了最佳点。限制冷巨行星的金属丰度，预计将在最佳点之外，将揭示理解巨行星中重元素起源的关键信息。
2021-12-23 astro-ph.EP
Perturbation of Compact Planetary Systems by Distant Giant Planets
我们研究了巨行星对多个低质量行星系统的长期扰动的影响，这些行星围绕类太阳恒星运行。我们模拟的影响，迫使偏心和倾斜，单独和一起。我们将我们的结果与观测到的开普勒数据的统计数据进行比较，并研究这些结果是否可以用来解释观测到的单凌行星过多。我们不能解释所观察到的过剩泵只有倾斜，而不是驱动大多数系统的边缘动力学不稳定。因此，我们预计潜在的行星人口与一个单一的过境行星系统包含一个固有的低多重人口。我们可以解释开普勒的统计数据和R< 2的类地行星的出现率，其扰动人口与径向速度测量推断的一致，但如果我们希望解释所有R < 4的类地行星，则需要太多的巨行星。如果我们假设在RV探测极限（特征质量为0.1兆木星）以下存在一个同等大小的行星群，那么这些数字就可以达成一致。这些行星群必须在动力学上很热，才能产生足够强的扰动，并在幸存的行星中留下高质量的印记。因此，一个广泛的低质量行星的样本可以帮助表明这样一个人口的存在。(...)我们的一些模拟也产生了行星系，其中的行星存在于宜居带，但内部没有行星--就像我们的太阳系一样。这表明这样的配置可能并不罕见，但可能会在FGK恒星的百分之几左右发生。
2016-08-22 astro-ph.EP
On the Terminal Rotation Rates of Giant Planets
在巨型行星形成的核心成核吸积理论的一般框架内，星云物质快速积累的短暂时期促进了大质量气体包层的聚集。虽然角动量的同时积累预计会使新形成的行星以接近解体的速度旋转，但木星和土星以及超木星长周期太阳系外行星的旋转速度远远低于临界速度。在这项工作中，我们证明了一个年轻的巨行星的大光度同时导致产生一个强大的行星磁场，以及热电离的环行星盘。行星内部的磁耦合和圆盘的准开普勒运动导致了行星自转的有效制动，希尔球内气体的流体动力循环起到了将旋转角动量驱逐到星周星云的关键作用。我们的研究结果将早期巨行星和恒星自转置于同一演化框架内，并激励进一步探索巨行星形成最后阶段的磁流体动力学现象。
2018-03-19 astro-ph.EP
Magnetically induced termination of giant planet formation
这里概述了一个终止巨行星形成的物理模型，并与其他晚期巨行星形成的方法进行了比较。正如前面已经指出的，气体吸积到一个间隙和行星上将遇到行星发电机产生的磁场。行星磁场产生一个有效的截面，通过它气体被吸积。在这个横截面之外的气体被回收到原行星盘中，因此只有一小部分质量被吸积到间隙中，仍然与行星结合在一起。这个截面与行星质量成反比，这自然会导致行星在形成过程的后期停止生长。我们表明，这种方法自然会导致恒星质量的行星，并没有调用任何人为截断的气体吸积，已经做了一些以前的人口合成模型。质量吸积率取决于间隙打开后生长行星的半径，我们表明所谓的热启动行星往往比冷启动行星更大。当这一结果与人口合成模型相结合时，它可能会显示出系外行星人口中冷启动与热启动行星的可观察特征。
2018-09-20 astro-ph.EP
The Capture of Trojan Asteroids by the Giant Planets During Planetary Migration
在太阳系的四颗巨行星中，目前已知只有木星和海王星拥有成群的特洛伊小行星-小天体与它们的主行星经历1：1的平均运动共振。在Lykawka等人（2009）中，我们进行了广泛的动力学模拟，包括行星迁移，以调查海王星特洛伊人口的起源。利用大量的模拟数据获得的这项工作，再加上新的模拟的新结果，我们在这里调查的动态捕获特洛伊木马的所有四个巨大的行星从一个原始的trans-Neptunian磁盘。我们发现，来自该区域的一个给定的微行星被捕获到木星特洛伊云内的轨道上的可能性在10^-6到10^-5的几倍之间。对于土星，其概率在<10^-6到10^-5之间，而对于天王星，其概率在10^-5到10^-4之间。最后，海王星显示出最大的特洛伊捕获概率，其值在10^-4和10^-3之间。我们的研究结果表明，所有四颗巨行星都能够在行星迁移结束时捕获并保留大量特洛伊天体。由于在特洛伊捕获之前与巨行星的遭遇，这些物体往往被捕获在分布在广泛的轨道偏心率和倾角范围内的轨道上。大部分被捕获的天体在某种程度上是动态不稳定的，因此这些天体的数量在太阳系的年龄中趋于衰减，这是在巨行星之间动态不稳定轨道上移动的新天体的一个重要的持续来源。鉴于大量的天体将被海王星的向外迁移所取代（潜在的累积质量是地球的数倍），我们得出结论，在外行星迁移期间捕获的特洛伊人幸存的残余物可能足以解释目前已知的外太阳系中的特洛伊人口。
2010-03-10 astro-ph.EP
