Geophysical Classification of Planets, Dwarf Planets, and Moons
本文提出了一个描述系外行星、太阳系行星、矮行星和球卫星地球物理特征的行星质量标度和组成码系统。组成类别描述了行星体的岩石、冰和气体性质。行星质量尺度包括五个质量等级，其质量上限和质量下限来自于最近对系外行星质量半径和质量密度关系的研究，以及太阳系中行星、矮行星和球形卫星的物理特征。组合的质量和组成代码提供了地球物理分类，可以将系外行星的全球质量和组成特征与太阳系的行星、矮行星和球形卫星进行比较。该系统是灵活的，可以与表征行星的其他物理，动力学或生物特征的附加代码相结合。
2017-05-27 astro-ph.EP
Forming Iron-rich Planets with Giant Impacts
我们研究了质量在1 M $_{\oplus}$和20 M $_{\oplus}$之间的超级地球之间的地幔剥离巨型撞击（GI）。我们推断新的标度律的最大的碎片和铁的质量分数的质量，以及更新的拟合系数的临界特定的碰撞能量的灾难性破坏，$Q_{RD}^{*}$。有了这些比例律，我们推导出与撞击条件相关的方程，即，目标质量、撞击速度和撞击器与目标质量比与最大碎片的质量和铁质量分数之间的关系。这使得人们可以预测碰撞结果，而无需执行大量的模拟。使用这些方程，我们提出了最大和最小的行星铁质量分数作为碰撞剥离的地幔在给定范围内的影响条件的结果。我们还推断半径为一个给定的质量和成分使用内部结构模型，并比较我们的研究结果的观测富含金属的系外行星。我们发现数据和模拟行星之间的一致性很好，这表明GI可能在它们的形成中发挥了关键作用。此外，使用我们的标度律，我们可以进一步限制有利于其质量和成分的影响条件。最后，我们提出了一个灵活的和易于使用的工具，允许一个预测的质量和组成的行星后，GI的任意范围的影响条件，这反过来又允许评估GI在观察到的行星系的作用。
2022-10-11 astro-ph.EP
Scaling laws for convection and jet speeds in the giant planets
深球壳对流的三维研究已经被用来检验木星、土星、天王星和海王星上的强喷流是由整个分子包层的对流引起的这一假设。由于计算的限制，这些模拟必须采用比行星值大许多数量级的粘度和热通量。一些数值研究已经确定了平均射流速度如何随热通量和粘度变化的趋势，但没有以前的理论已经提出来解释这些趋势。在这里，我们使用简单的参数，如果对流释放的势能泵的射流和粘性阻尼他们，平均射流速度分为两个制度。当对流是弱非线性时，平衡射流速度应该近似地与F/nu成比例，其中F是对流热通量，nu是粘度。当对流是强非线性时，喷流速度更快，并且应该近似为（F/nu）^{1/2}。我们演示了如何这种制度的转变可以自然地从改变的行为的射流泵效率与热通量和粘度。此外，模拟暗示在第三制度，在足够小的粘度，射流速度变得独立的粘度。我们表明，基于混合长度的估计，如果存在这样的制度，平均射流速度应缩放热通量的1/4功率。我们的缩放提供了一个很好的匹配，在以前的Boussinesq和滞弹性，三维模拟巨行星内的对流在广泛的参数范围内获得的平均射流速度。当外推到真实的热通量时，这些比例表明，巨行星分子包层中的质量加权喷流速度要弱得多，比在云层水平上测量的速度弱一个数量级或更多。
2010-11-08 astro-ph.EP
Planet occurrence rate density models including stellar effective temperature
我们提出了适合开普勒数据的行星发生率密度模型，作为半长轴，行星半径和恒星有效温度的函数。我们发现，发生率为M型星与较低的有效温度不遵循相同的趋势，F，G和K型星时，包括一个多项式函数的有效温度的发生率密度模型和一个更好的模型拟合包括一个突破有效温度。我们的模型适用于M型星，包括半长轴和行星半径的幂律。我们的模型适合于F，G和K型恒星的半长轴和行星半径的幂律在2.771 $ R_\oplus $和恒星有效温度的二次函数。我们的模型与已发表的发生率研究一致，并且是第一个明确将恒星有效温度作为变量的模型。通过将恒星有效温度引入到我们的发生率密度模型中，我们可以在任务模拟和未来和拟议的系外行星发现任务的科学产量计算中更准确地预测单个恒星的发生率。
2018-10-05 astro-ph.EP
Ages of "singles" versus "multis": Predictions for dynamical sculpting over Gyr in the Kepler Sample
本文通过前向建模和注入恢复测试，研究利用凌星多重性约束开普勒样本中吉年时标动力学塑造的可行性，发现现有塑造规律虽能预测多重性但无法产生与恒星年龄的可探测趋势，提示需其他机制解释开普勒产出。
2024-03-27 astro-ph.EP
Scaling laws to understand tidal dissipation in fluid planetary regions and stars I - Rotation, stratification and thermal diffusivity
行星和恒星中的潮汐耗散是驱动星-行星和星-月系统演化的关键物理机制之一。在行星系中，由于它们的轨道结构及其组成部分的旋转状态，可以观察到它的一些行动特征。天体流体层内的潮汐耗散与天体的动力学和物理性质有着内在的联系。这种复杂的依赖关系必须加以描述。本文计算了在周期性潮汐力作用下，恒星/行星/月球旋转局部流体笛卡尔剖面中粘性摩擦和热扩散所耗散的潮汐动能。由扰动激发的潮汐重力惯性波的属性解析地导出为潮汐频率和局部流体参数（即旋转，表征熵分层的浮力频率，粘性和热扩散率）的周期性正常模式的显式函数。由此产生的可能是高度共振耗散频谱的系统的控制参数的灵敏度是重要的或可以忽略不计的状态图中的位置相关的行星和恒星的内部。对于由粘性摩擦和热扩散耗散的重力惯性潮汐波的渐近行为，导出了频率、数量、宽度、高度和与非共振背景的对比度的标度律，以量化这些变化。我们描述了流体行星层和恒星的内部物理和动力学对潮汐动能耗散的强烈影响。我们指出了关键的控制参数，真正发挥作用，并演示了它是如何现在有必要开发从头算建模天体中的潮汐耗散。
2015-06-25 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.flu-dyn
A generic frequency dependence for the atmospheric tidal torque of terrestrial planets
热大气潮汐对类地行星的自转有很强的影响。它们可以将这些行星锁定在异步旋转的平衡状态。我们的目的是表征潮汐力矩的依赖性，从半日热潮汐潮汐的潮汐频率，行星轨道半径，和大气表面压力。潮汐扭矩计算从全三维模拟的大气气候和平均流量使用通用版本的LMDZ大气环流模式（GCM）的情况下，氮占主导地位的大气。数值结果进行了讨论的帮助下，更新的线性分析框架。功率标度律的演变与行星轨道半径和表面压力的扭矩。潮汐扭矩表现出i）在同步附近的热峰，ii）与高频范围中的兰姆模式的激发相关联的共振峰，以及iii）在这些共振之外的明确定义的频率斜率。我们的线性理论很好地解释了这些特征。无论恒星与行星之间的距离和表面压力如何，扭矩频谱--当用相关的幂律重新标度时--总是呈现出相同的行为。这使我们能够提供一个单一的和易于使用的经验公式描述的大气潮汐扭矩在整个参数空间。有了这样一个公式，大气潮汐扭矩的影响可以在行星旋转动力学的进化模型中以计算效率高且相对准确的方式实现。
2019-02-01 astro-ph.EP
Classification of magnetized star--planet interactions: bow shocks, tails, and inspiraling flows
距离较近的系外行星通过引力和磁化等离子体流出与其宿主恒星相互作用。由此产生的丰富动态可能会导致不同的可观察特征。我们的目标是研究和分类的形态学的不同类型的相互作用，可以发生在一个巨大的近距离行星（热木星）和它的宿主恒星之间，根据物理参数的特点系统。我们进行3D磁流体动力学数值模拟，模拟恒星-行星的相互作用，将一颗恒星，一个热木星，和现实的恒星和行星流出。我们探索了广泛的参数和分析的流动结构和磁拓扑结构的发展。我们的研究表明，恒星-行星相互作用分为四个一般类型，根据三个特征长度尺度的相对大小，量化的行星磁场，行星外流，恒星引力场的相互作用区域的影响。我们描述了这些相互作用的动力学和它们产生的流动结构，其中包括弓形激波，彗星型的尾巴，和吸气吸积流。我们指出了每个分类的情况下的显着特点，并讨论了他们的一些观测相关的属性。根据一组基本的恒星、行星和轨道参数，可以对恒星-行星系统的磁化相互作用进行分类，并预测它们的一般形态。
2015-03-12 astro-ph.EP
Architecture Classification for Extrasolar Planetary Systems
该研究基于近6000颗已确认系外行星样本，提出按内外区域及动力学特征划分行星系统架构的分类框架，可低歧义归类几乎所有三行星以上系统。
2025-02-18 astro-ph.EP
Rapid Classification of TESS Planet Candidates with Convolutional Neural Networks
随着天基勘测任务数据率的增加，准确和快速地对来自凌日勘测的系外行星候选者进行分类是一个越来越重要的目标。对于NASA的TESS任务来说尤其如此，该任务每月都会产生数千名新候选人。在这里，我们创建了第一个能够分类TESS行星候选者的深度学习模型。我们将Ansdell et al.（2018）的神经网络模型应用于TESS数据。然后，我们在使用Lilith模拟器创建并使用完整TESS SPOC管道处理的4个高保真像素级模拟数据上训练和测试了这个更新的模型。我们发现我们的模型在模拟数据上表现得非常好，在2类模型中，行星的平均精度为97%，准确率为92%。如果把在错误周期发现的行星也包括在内，这个准确度还能提高4%。我们还对行星进行了3级和4级分类，混合和目标食双星，以及非天体物理误报，其平均精度和行星精度略低，但对后续决策有用。当应用到真正的TESS数据，61%的TCE符合目前公布的TOI恢复为行星，4%以上的建议是EB，我们提出了进一步的200 TCE作为行星候选人。
2019-02-22 astro-ph.EP
Color Classification of Extrasolar Giant Planets: Prospects and Cautions
迄今为止，直接成像行星的大气特征仅限于对年轻、自发光的类木行星的地面观测。近期的空间和地面设施，如\emph{WFIRST}和ELT，将能够直接在反射光下对成熟的类木行星成像，这是支持未来旨在直接在反射光下对类地行星成像的设施（如HabEx、LUVOIR）的关键一步。这些未来的设施正在考虑使用测光来分类行星。在这里，我们通过分析分布在不同金属丰度，压力-温度分布，云特性和相位角的9，120个理论反射光谱的网格，研究了使用颜色对气体巨行星进行分类的复杂性。我们确定这些行星的参数是如何相关的颜色在\emph{WFIRST}光度箱和其他光度箱在文献中提出的。然后，我们概述了在什么条件下可以使用几种监督多元分类算法对巨行星种群进行分类。我们发现，在反射光成像的巨行星可以被分类的金属丰度与$>$ 90\%的准确性，如果他们是\emph{a prior}已知没有显着的云覆盖在大气的可见光部分，至少有3个过滤器的观测。如果云的存在是未知的\emph{a priori}，直接成像的行星可以更准确地分类其云的属性，而不是金属或温度。此外，我们能够区分多云和无云人口与$>$ 90\%的准确度与3个过滤器的意见。我们的统计管道可以在GitHub上使用，并且可以扩展以优化未来任务概念的科学产出。
2018-07-23 astro-ph.EP
Erosion and accretion by cratering impacts on rocky and icy bodies
在行星形成期间，许多小的撞击体导致对大的目标体的撞击坑。目标表面的一部分被侵蚀，而撞击物材料的一部分附着在表面上。这些分数取决于撞击速度、撞击角度和目标的逃逸速度。本研究使用平滑粒子流体动力学模拟模型弹坑的影响，重力是主导力量和材料强度被忽略的平面冰目标。通过评估数值结果，标度律导出的逃逸质量的目标材料和吸积质量的撞击物材料到目标表面上。结合最近在一项同伴研究中得出的岩石天体的结果，得出一个结论，即除了水星上的陨石坑外，类地行星上的典型陨石坑撞击导致了净吸积，而巨行星的卫星上的陨石坑撞击，例如，土卫五和木卫二，导致了净侵蚀。我们新推导出的比例律将有助于预测从古至今的行星形成和碰撞演化过程中，大型岩石和冰质行星体上发生的各种撞击坑撞击的靶体侵蚀和撞击物吸积。
2021-04-11 astro-ph.EP
Exoplanet Classification and Yield Estimates for Direct Imaging Missions
目前正在研究的未来NASA概念任务，如可居住系外行星成像任务（HabEx）和大型紫外线光学红外（LUVOIR）勘测者，将发现大量多样性的系外行星。我们在这里提出了一个分类方案，根据它们的大小和入射恒星通量将系外行星分为不同的类别，目的是提供预期数量的系外行星观测（产量）与直接成像任务。这种分类的界限可以利用已知的气体和冷凝物在行星大气中不同压力和温度下的化学行为来计算。在这项研究中，我们首先专注于闪锌矿ZnS，H2O，CO2和CH 4的冷凝曲线。这些物质在行星大气中凝聚的顺序定义了不同类别行星之间的界限。广义上，行星根据其大小分为岩石行星（0.5 - 1.0RE）、超级地球行星（1.0- 1.75RE）、次海王星行星（1.75-3.5RE）、次木星行星（3.5 - 6.0RE）和木星行星（6-14.3RE），并根据入射恒星通量分为“热”、“暖”和“冷”。然后，利用NASA系外行星计划分析组的科学分析组-13（SAG-13）的社区协调结果，计算了不同类型系外行星在这些边界内的行星出现率η_{planet}。这些发生率估计值又用于估计不同望远镜直径的直接成像任务的预期系外行星产量。
2018-02-26 astro-ph.EP
On the Need for a Classification System for Consistent Characterization of the Composition of Planetary Bodies
本文提出了一个描述行星体组成的分类系统。根据质量-半径和质量-密度的关系，行星可以大致分为五个组成类别：气体巨星、岩石-冰巨星、富气类地行星、岩石类地行星和岩石-冰类地行星。对于这些广泛的组成类别中的每一个，定义了特定的整体组成类别，并使用太阳系类似名称进行表征。该分类系统允许根据行星质量半径组成模型对系外行星进行一般和详细的表征，并为区分富含气体的超级地球和迷你海王星提供了依据。
2022-08-04 astro-ph.EP astro-ph.IM
Resonant Hamiltonian Dynamics in the CR3BP: Bistability and Stochastic Resonance in Binary Planetary Systems
Sapienza, Universitá di Roma（罗马第一大学）；INFN, Sezione di Roma, Sapienza, Universitá di Roma（罗马大学罗马分部意大利国家核物理研究所）；INAF, Observatory of Roma at Monteporzio Catone（蒙波尔齐奥卡托内罗马天文台）；Centro Ricerche Enrico Fermi（恩里科·费米研究中心）
本文基于CR3BP框架，发展了包含星内和星间行星轨道的统一哈密顿方法，揭示了二元行星系统中双稳态和随机共振的条件及影响因素。
2026-05-06 astro-ph.EP
Earth as a Hybrid Planet - The Anthropocene in an Evolutionary Astrobiological Context
我们根据行星耦合系统的非平衡热力学，包括生物圈的存在和我们称之为机构主导的生物圈（即能源密集型技术物种）的可能性，为行星的进化状态制定了一个分类方案。前提是，地球进入人类世代表了从天体生物学的角度来看可能是一个可预测的行星过渡。我们从太阳系和系外行星研究的角度来探讨这个问题。我们的分类区分行星的形式的自由能产生驱动恒星强迫。然后，我们将探讨地球上全球进化过程的时间尺度如何与能源收集及其后果（可能已经达到全球城市化的转折点）的增加所驱动的生态转型同步。最后，我们定量地描述了在过去和现在的地球系统和太阳系的其他世界的化学不平衡的维持的基础上的分类方案。从这个角度来看，人类世的开始可以被看作是行星杂交的开始--从一类行星系相互作用到另一类的过渡阶段。对地球来说，这一阶段的发生不仅是因为人类文明的影响产生了新的进化压力，而且是因为新的行星生态系统功能及其产生不平衡和增强行星耗散的能力的新选择方向。
2017-08-27 astro-ph.EP
Gap formation by inclined massive planets in locally isothermal three-dimensional discs
我们研究了木星质量行星在气态原行星盘中形成的间隙。这颗行星的轨道是圆形的，相对于圆盘的中平面倾斜。我们使用冲量近似来估计行星和盘之间的引力潮汐扭矩，并推断出间隙轮廓。对于低质量光盘，我们提供了一个标准的间隙开放时，轨道倾角为$\leq 30^{\circ}$。使用FARGO3D代码，我们模拟了磁盘的反应，一个倾斜的大质量行星。在模拟中获得的间隙的深度和宽度对行星倾角的依赖性与脉冲近似中导出的标度律大致一致。虽然我们主要关注的是保持在固定轨道上的行星，但形式主义允许在行星倾角随时间变化的情况下推断间隙轮廓的时间演化。这项研究可能有助于理解倾斜轨道上大质量行星的迁移，因为与圆盘相互作用的强度取决于是否打开间隙。
2017-04-05 astro-ph.EP
Analytic solutions to the maximum and average exoplanet transit depth for common stellar limb darkening laws
在遥远恒星的光变曲线中，系外行星凌日的深度通常近似为行星与恒星半径比的平方（R_p/R_s）^[2]。然而，恒星边缘变暗会导致明显更深的凌日。在这里，我们推导出了由恒星临边暗化引起的中天深度过冲的解析解，并与任意中天碰撞参量的（R_p/R_s）^2估计值进行了比较。反过来，这使我们能够计算出真正的行星与恒星的半径比从过境深度为一个给定的参数化的临边昏暗的法律和一个已知的过境碰撞参量。我们计算的最大新兴的特定恒星强度所涵盖的行星过境，并推导出解析解的过境深度过冲。解的线性，二次，平方根，对数，和非线性恒星临边黑暗与任意过境碰撞参量。我们还导出了计算沿凌日弦平均强度的公式，这使我们能够从平均凌日通量估计实际凌日深度（从而R_p/R_s）。与（R_p/R_s）^[2]估计值相比，系外行星的凌日深度超调量从A主序星的15%增加到类太阳恒星的20%，K和M恒星的30%。我们的小行星近似解析解的R_p/R_s的误差比实际光变曲线中的典型噪声和不确定的临边暗化引起的不确定性小几个数量级。我们的方程可以用来预测与太阳系外行星的预期过境深度高精度。如果恒星边缘暗化可以被正确地参数化，并且如果凌日碰撞参量是已知的，那么实际的行星半径可以从测得的凌日深度或者从平均凌日通量计算出来。不需要光曲线拟合。
2019-03-21 astro-ph.EP astro-ph.SR
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
Breaking up with the continuous exoplanet mass-radius relation
基于1053颗系外行星数据，使用正交距离回归构建了经验幂律质量-半径-温度关系，发现行星状态非连续地分为三个区域，并证明木星型行星的质量可仅由平衡温度稳健估计。
2023-10-25 astro-ph.EP
Protoplanet collisions: new scaling laws from SPH simulations
本研究利用2万余组SPH模拟检验经典原行星碰撞标度律的不足，提出能适配所有碰撞区域、复现质量比依赖效应的新标度律，其预测效率与机器学习方法相当。
2024-02-12 astro-ph.EP
Classification of exoplanets according to density
考虑到概率分布作为一个函数的平均密度$\barρ$计算424太阳系外行星，我们确定三个对数正态高斯人口组成部分。在$\barρ\simeq0.7$ g/cc和$\barρ\simeq7$ g/cc的两个最多的组成部分分别是冰/气体巨星和铁/岩石超级地球。$\barρ\simeq30$ g/cc的第三种成分与褐矮星一致，即，电子简并支持的对象。我们注意到几个极端密度的行星物体的存在。
2016-12-12 astro-ph.EP
Taxonomy of the extrasolar planet
当一颗恒星被描述为光谱类别G2 V时，我们知道这颗恒星与我们的太阳相似。我们知道它的大致质量、温度、年龄和大小。当使用太阳系外行星数据库时，有一个分类尺度（分类）是非常有用的，例如，哈佛恒星分类。分类法必须易于解释，并提供有关太阳系外行星的最相关信息。我提出了以下的太阳系外行星分类尺度与四个参数。第一个参数是关于太阳系外行星的质量，以其他已知行星的质量为单位，其中M代表水星的质量，E代表地球的质量，N代表海王星的质量，J代表木星的质量。第二个参数是行星与母恒星的距离（半长轴），以10为底的对数表示。第三个参数是太阳系外行星的平均戴森温度，我为它建立了四个主要的温度等级; F代表冻结类，W代表水类，G代表气体类，R代表烘烤类。然而，我设计了一个额外的类：P，脉冲星类，它涉及围绕脉冲星运行的太阳系外行星。第四个参数是偏心率。如果太阳系外行星表面的属性已知，我们就能够建立这个附加参数，其中t代表类地行星，g代表气态行星，i代表冰行星。根据这个分类尺度，例如地球是1 E0 W 0 t，海王星是1N1.5F0i，太阳系外行星55 Cnc e是9 E-1.8R1。关键词：目录-太阳系外行星-宜居带-行星
2012-04-11 astro-ph.EP
Statistical Reevaluation of the USP Classification Boundary: Smaller Planets Within 1 Day, Larger Period Ratios Below 2 Days
针对USP传统1天分类边界的任意性问题，通过统计376个多行星系统数据，发现1天内USP尺寸更小、周期比更大，差异在约0.97天和2.09天处失显著，为1天阈值提供依据并建议增设2天边界。
2025-02-11 astro-ph.EP
Towards a Classification Scheme for the Rocky Planets based on Equilibrium Thermodynamic Considerations
根据朗道-金兹伯格相变理论对地球系统的描述，提出了一个岩石行星的分类方案。三个主要的平衡态可以被识别，相关的行星状态或阶段是：类地球全新世状态;热金星状态;冷火星状态。该计划是基于一种方法提出的理解地球从全新世到人类世的过渡，驱动的影响，人类活动对地球系统。在目前的工作中，我们确定的自然条件，导致行星上的转换，迫使他们进入上述确定的状态之一。我们将讨论如何描述这些转换的参数可以与系外行星的观测。在分析相关的物理参数时，我们被地球和金星之间的相似性所打动，以及人类世过渡可能导致地球温室情景的可能性有多大。
2022-06-13 astro-ph.EP physics.geo-ph
Energy-limited escape revised
气体行星在靠近它们的宿主恒星时会经历光蒸发的质量损失。能量有限逃逸的概念通常用来估计行星的质量损失率。我们的热气体行星的热层的光电离流体动力学模拟表明，能量有限逃逸的概念是有效的，只有行星的引力势低于$\log_\mathrm{10}\left( -Φ_{\mathrm{G}}\right) < 13.11~$尔格$\,$ g $^{-1}$，因为在这些行星的辐射能量输入有效地用于驱动行星风。具有$\log_\mathrm{10}\left( -Φ_{\mathrm{G}}\right) \gtrsim 13.6~$ erg $\,$ g $^{-1}$的大质量和紧凑型行星表现出更紧密的束缚大气，其中完整的辐射能量输入通过氢Ly $α$和自由-自由发射重新发射。因此，这些行星拥有流体动力学稳定的热层。在这两个极端之间，行星风的强度由于加热效率的降低而迅速下降。小行星经历了增强的蒸发，因为它们拥有膨胀的大气层，使更大的表面暴露在恒星辐射下。我们提出的定标律的加热效率和膨胀半径，取决于引力势和辐射水平的行星。由此产生的修订后的能量有限逃逸概念可用于估计超地球大小的行星以及具有氢主导大气的大质量热彗星的质量损失率。
2015-11-30 astro-ph.EP
A Uniform Analysis of 118 Stars with High-Contrast Imaging: Long Period Extrasolar Giant Planets are Rare around Sun-like Stars
我们扩展了Nielsen等人（2008）的结果，使用VLT NACO H和Ks波段行星搜索的118颗目标恒星周围的巨大太阳系外行星的零结果（Masciadri等人，2005年），VLT和MMT同步差分成像（SDI）调查（Biller et al. 2007）和双子座深行星巡天（Lafreniere et al. 2007），以限制巨大的太阳系外行星的数量。我们的分析扩展到包括Fortney等人（2008）的行星光度模型，以及Johnson等人（2007）发现的恒星质量和巨行星频率之间的相关性。将FGKM恒星的样本量增加一倍可以加强我们的结论：Cumming et al.（2008）给出的太阳系外巨行星模型的质量和半长轴的幂律，在95%的置信度下，不可能有超过65 AU的行星，而Nielsen et al.（2008）使用Baraffe et al.（2003）的模型报告的值为94 AU。然而，当Johnson et al.（2007）对恒星质量进行修正时（相对于太阳型恒星，M星的伴星质量更少），这个极限移动到82天文单位。对于相对较新的Fortney et al.（2008）模型，该模型预测了大部分参数空间中的暗行星，这些上限（有和没有恒星质量校正）分别为182和234 AU。
2009-09-24 astro-ph.EP
Outgassing on stagnant-lid super-Earths
我们探讨火山放气的纯岩石，不同的内部结构，成分，热状态和年龄的停滞盖系外行星。我们专注于质量范围为1-8 ME（地球质量）的行星。我们推导出比例律，以量化这些参数对火山放气4.5 Gyrs的演变后的第一和第二阶的影响。鉴于通常观察到的天体物理数据的超级地球，我们确定了一系列可能的内部结构和成分，采用贝叶斯推断建模。[..]确定的内部随后被用作输入的二维（2-D）对流模型，研究部分熔化，耗尽，和出气率的CO2。总的来说，我们为2300多个不同的超级地球案例建立了广泛的耗尽和放气模型。我们发现有一个质量范围，在这个质量范围内，除气是最有效的（~2--3 ME，取决于热状态），在一个质量上限，除气变得非常低效（~5--7 \ME，取决于热状态）。[..]总之，耗尽和放气主要受行星质量和热状态的影响。内部结构和成分仅适度影响释气。大多数的释气发生在4.5 Gyrs之前，特别是对于低于3 ME的行星。我们得出结论，对于停滞盖行星，（1）成分和结构特性对释气有次要的影响，与行星质量和热状态相比，（2）确认有一个质量范围，其中释气是最有效的和一个质量上限，在此之上没有显着的释气可以发生。我们预测的CO2-大气质量趋势可以通过观测来检验系外行星。这些发现和我们提供的缩放定律是重要的一步，以便为即将到来的任务提供解释手段，例如，JWST和E-ELT，旨在表征系外行星大气。
2018-02-26 astro-ph.EP
Strong Scatterings of Cold Jupiters and their Influence on Inner Low-mass Planet Systems: Theory and Simulations
最近的观测表明，紧凑型（$a \lesssim 0.5$ au）超级地球和迷你海王星系统与它们的外部（$a \gtrsim$一些au）巨行星同伴之间存在着强烈的联系。我们研究这样的内部系统的动力学演化受到外部巨行星的不稳定系统的引力效应，专注于系统的最终配置功能只有一个单一的剩余外部巨人。与使用特定（和有限）参数或场景的N体模拟的类似研究相比，我们实现了一种新的混合算法，该算法将N体模拟与长期动力学相结合，旨在获得分析理解和尺度关系。我们发现，内行星系统的动力学演化在很大程度上取决于$N_{\mathrm{ej}}$，即在最终的喷射/合并之前，外行星之间相互接近的次数。当$N_{\mathrm{ej}}$很小时，内行星的最终演化可以用长期动力学很好地描述。对于较大的$N_{\mathrm{ej}}$值，内行星以类似于布朗运动的随机方式获得轨道倾角、倾角和偏心率。我们开发了一个理论模型，并计算内部系统的最终轨道参数的标度律。我们表明，我们的模型可以解释所观察到的偏心超级地球/迷你海王星倾斜的冷木星的同伴，如HAT-P-11，格利泽777和$π$男人。
2021-09-02 astro-ph.EP
A catalog of collected debris disks: properties, classifications and correlations between disks and stars/planets
本文构建了包含1095个碎片盘的目录，并通过偏差较小的样本系统分析了盘与恒星、行星之间的相关性，揭示了碎片盘、气体、行星在不同恒星类型、年龄和金属丰度下的分布规律，发现带盘和冷木星的恒星性质分布更广。
2023-05-17 astro-ph.EP astro-ph.SR
Classifications for Exoplanet and Exoplanetary Systems -- Could it be developed? I. Exoplanet classification
Mathematical Institute, Slovak Academy of Science（斯洛伐克科学院数学研究所）；Yaroslavl State University（雅罗斯拉夫尔国立大学）
研究系外行星分类，提出用含质量、温度、偏心率、表面属性四个参数的代码分类，能快速确定系外行星相关特征范围，有助于判断行星是否在宜居带及是否为类地行星等。
2026-07-20 astro-ph.EP astro-ph.IM
Quantifying the Classification of Exoplanets: in Search for the Right Habitability Metric
什么是可居住性？我们能量化吗？什么是宜居或潜在宜居行星？据估计，仅我们银河系中的行星数量就达到了数十亿颗，可能比恒星的数量还要多，现在是时候开始描述它们了，将它们像恒星一样分类/类型，以便更好地了解它们的形成路径，它们的属性，以及最终它们产生或维持生命的能力。毕竟，我们确实在这数十亿颗行星中的一颗上有生命繁衍，为什么不在其他行星上呢？哪些行星更适合生命，哪些绝对不值得花费昂贵的望远镜时间？我们需要找到一种快速评估分数，一种度量标准，使用它我们可以列出有希望的行星并将我们的努力奉献给它们。系外行星适居性研究是一门集天体物理学、天体生物学、行星科学乃至地球环境科学于一体的交叉学科。我们回顾了现有的可居住性指标和太阳系外行星的新分类方案，并提供了一个使用计算智能技术来评估可居住性分数和自动化的过程中的系外行星的分类的阐述。我们研究如何解决凸优化技术，在计算新的指标，如CDHS和CEESA，交叉验证ML为基础的分类系外行星。尽管最近对系外行星可居住性排名提出了批评，但这一领域必须继续发展，以使用所有可用的天体信息学、人工智能和机器学习机制。它实际上可能会发展成一种与天文学中的恒星类型相同的规模，用作筛选重要特征的系外行星的快速工具，以寻找潜在的宜居行星，以获得详细的后续目标。
2021-04-07 astro-ph.EP physics.data-an
Classification and Nomenclature of Planets in the Mass-Radius Plane
St. Joseph’s University（圣约瑟夫大学）；Christ (Deemed to be University)（基督（认定）大学）；M. P. Birla Institute of Fundamental Research（M.P.比尔拉基础研究所）；LUNEX EuroMoonMars EuroSpaceHub（LUNEX 欧空月球火星欧洲空间枢纽）；University of Latvia（拉脱维亚大学）；NoRCEL Institute（诺塞尔研究所）
本文提出基于质量-半径平面和转动惯量的行星定义，旨在为行星分类提供定量标准。
2026-02-02 astro-ph.EP astro-ph.IM
Active Learning for Planet Habitability Classification under Extreme Class Imbalance
Meteorology Faculty of Science, Cairo University（科学学院气象学系，开罗大学）
本文提出使用主动学习方法在极端类别不平衡条件下提高系外行星可居住性分类效率，通过优化召回率和减少标注需求，支持保守的优先级研究。
2026-04-23 astro-ph.EP astro-ph.IM cs.LG
Empirical Scaling Laws of Rocket Exhaust Cratering
当航天器在地球表面的风化层上发射或着陆时，需要特别注意火箭排气的成坑效应。如果不控制这些影响，火箭撞击坑可能会损坏航天器或周围的其他硬件。火箭着陆行星表面的陨石坑效应还没有得到很好的理解，特别是对于羽流在真空中膨胀的月球情况。因此，爆炸效应无法用分析理论充分估计。有必要开发基于物理学的模拟工具，以便计算任务所需的参数。在这项工作中，我们测试出的物理学的缩放定律在陨石坑深度的增长率。这将提供开始基于物理的建模所需的物理洞察力。
2021-04-12 astro-ph.EP cond-mat.soft physics.flu-dyn
A rocky exoplanet classification method and its application to calculating surface pressure and surface temperature
由于目前探测到的系外行星超过5,000颗，因此需要一种主要的分类方法来优先考虑生物特征观测的候选者。在这里，我们开发了一种分类方法来分类岩石系外行星最接近的太阳系模拟使用现有的数据观测到的恒星和行星的功能，质量和半径，非热大气逃逸，热大气逃逸，恒星辐射边界。将这种分类方法应用于我们样本中的720颗岩石系外行星，这些行星在行星质量，半径，恒星温度和通过蒙特卡罗模型传播的通量方面具有不确定性，表明22% $\pm$ 8%是水星类似物，39% $\pm$ 4%是火星类似物，11% $\pm$ 1%是金星类似物，2% $\pm$ 1%是地球类似物，26%的$\pm$ 12%在我们的太阳系中没有已知的行星对应物。外推到LHS 3844 b和GJ 1252 b的条件下，我们的分类方法给出了与当前观测结果相当一致的结果。随后，为了证明这种分类方法的功能，我们在调整后的表面压力与温度相图上绘制了系外行星的编目样本，对潜在的表面相（气体，液体或冰）进行了更现实的估计。我们的新分类方法可以帮助未来系外行星表征任务的目标选择。
2023-01-09 astro-ph.EP astro-ph.IM
Scaling K2. III. Comparable Planet Occurrence in the FGK Samples of Campaign 5 and Kepler
使用我们的K2 Campaign 5全自动行星探测数据集（43颗行星），它具有相应的完整性和可靠性，我们推断出FGK矮星样本（9，257颗恒星）的基本行星种群模型。实施一个破碎的幂律的周期和半径分布，我们发现一个整体的行星发生$1.00^{+1.07}_{-0.51}$行星每恒星的周期范围内的0.5-38天。对开普勒样本（2，318颗行星; 94，222颗恒星）进行类似的切割和比较分析，我们发现每颗恒星都有$1.10\pm0.05$行星。由于Campaign 5磁场距离开普勒磁场近120度，这种发生的相似性提供了证据，表明开普勒样本可能为银河系推断提供了一个很好的基线。此外，与K2 Campaign 5样本相比，Kepler恒星样本富含金属，因此发现出现宇称可能会降低金属丰度在行星形成中的作用。然而，一个弱（$1.5σ$）的差异，与金属驱动的形成，被发现时，假设开普勒模型幂律的K2战役5样本和优化的行星出现的因素。这种微弱的趋势表明，一旦有了更大的统一审查的K2行星候选者样本，就有必要对金属丰度依赖的发生进行进一步调查。
2020-06-29 astro-ph.EP astro-ph.SR
RV-detected planets around M dwarfs: Challenges for core accretion models
行星形成对原行星盘中的条件很敏感，已知原行星盘中的比例定律是恒星质量的函数。我们的目标是测试观察到的低质量恒星周围的行星人口是否可以用这些趋势来解释，或者是否需要单独的形成通道。我们解决这个问题，面对一个国家的最先进的行星人口合成模型与样本的行星周围的M矮星观测的HARPS和CARMENES径向速度（RV）调查。为了解释检测偏差，我们对实际RV数据进行了注入和检索实验，以产生我们模拟的行星核心吸积范例的合成观测结果。这些模拟强有力地产生了以前报道的高发生率的岩石行星周围的M矮星，并普遍同意其行星质量函数。相比之下，我们的模拟无法重现质量小于0.5个太阳质量的恒星周围的巨行星群。这可能表明，在质量最小的恒星周围存在着另一种形成巨行星的通道，这是目前核心吸积理论无法解释的。我们进一步发现恒星质量依赖于短周期行星的探测率。在我们的样本中，早期类型的恒星（$M_\star \gtrsim 0.4\, M_\odot$）周围缺乏近距离行星仍然无法用我们的模型解释，并表明不同光谱亚型的磁盘中存在不同的行星迁移障碍。这两种差异都可以归因于我们对新生M矮星系统中行星迁移的理解存在差距。他们强调了不同光谱亚型的年轻恒星周围的不同条件，以及在研究行星形成时考虑这些差异的重要性。
2022-05-25 astro-ph.EP astro-ph.SR
Identifying Exo-Earth Candidates in Direct Imaging Data through Bayesian Classification
未来的太空望远镜可能能够直接成像$\sim$ 10 - 100颗行星，其大小和轨道符合可居住的表面条件（“系外地球候选者”或EEC），但观测者将面临区分这些行星与潜在的数百个不可居住的“误报”的困难。为了最大限度地提高后续观测的效率，必须制定一个优先顺序计划，以确定哪些行星最有可能是EEC。在本文中，我们提出了一个贝叶斯方法估计的可能性，任何直接成像的太阳系外行星是一个真正的系外地球的候选人解释行星的视星等和分离，根据现有的系外行星的统计数据。作为这个一般框架的一个具体应用，我们使用已公布的估计发现收益的未来天基直接成像任务的概念进行“模拟调查”，我们计算的可能性，每个检测到的行星是一个EEC。我们发现，这将是很难确定哪些行星是EEC与$>50\%$的信心，使用单波段测光后，立即检测。减少这种模糊性的最好方法是通过多次重新访问系统或通过径向速度前兆调查来限制行星的轨道。天体测量或径向速度对行星质量的限制将提供较小的好处。最后，我们表明，贝叶斯方法优先目标将提高后续效率的直接成像调查与盲目的方法使用相同的数据。例如，优先化方法可以将大多数EEC中的水吸收的光谱检测（或拒绝）所需的积分时间量减少两倍。
2020-02-26 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
