Habitability of Exomoons at the Hill or Tidal Locking Radius
围绕太阳系外行星运行的卫星是下一类需要观测和表征的天体，以确定其可能的可居住性。就像主行星和主恒星一样，外卫星也有一个极限半径，在这个半径上，它们可以被引力束缚，或者说是希尔半径。此外，它们也有一个距离，在这个距离上它们将被潮汐锁定，因此与行星同步旋转。我们已经研究了一个模拟的，假设的月球轨道在一个遥远的半径周围确认系外行星μ Ara b，HD 28185 b，BD +14 4559 b和HD 73534 b的通量相位分布。在离行星最远、最稳定的距离上，卫星上的辐射通量达到了最大的通量梯度，这限制了后续（观测到的）卫星在离行星更近的轨道上的通量范围。我们还分析了行星偏心率对月球通量的影响，研究了在轨道上完全或部分穿过宜居带的行星。仅从恒星的贡献来看，我们发现行星周围的卫星完全在宜居带内，它们的热平衡温度高于失控的温室极限，需要一个小的热再分布效率。相比之下，围绕行星运行的系外卫星只有一小部分时间在宜居带内，需要接近100%的热再分布效率，以达到适合宜居的温度。也就是说，一颗行星并不需要将其整个轨道都放在宜居带内，就可以让系外卫星宜居。由于应用系统由明亮恒星周围的巨行星组成，我们认为凌日探测方法最有可能发现系外卫星。
2013-07-17 astro-ph.EP
Climate modelling of hypothetical moon-moons in the Kepler-1625b system
如果围绕开普勒-1625 b运行的系外卫星候选者真的存在，它的质量比太阳系中观测到的卫星要大得多（Teachey et al. 2017; Teachey & Kipping 2018）。这颗系外卫星将足够大，可以稳定地承载自己的卫星。这引发了对一种新的天体类别的讨论-月球-月球（Forgan 2018）或亚月球（Kollmeier & Raymond 2018）。在本说明中，我描述了开普勒-1625b系统中假设的月球-月球气候建模的初步结果，使用OBERON代码计算，该代码联合计算了各个世界的一维纬度能量平衡模型以及它们所居住的系统的动态演化（Forgan 2016 a，DOI：10.5281/ZENODO.61236）。这些运行中使用的代码和参数文件都可以在github.com/dh4gan/oberon上获得。
2018-10-30 astro-ph.EP
Formation, tidal evolution and habitability of the Kepler-186 system
开普勒-186系统由五颗行星组成，围绕着一颗早M矮星运行。行星的物理半径为1.0-1.50 R $_\oplus$，轨道周期为4至130天。周期为130天的$1.1~$ R $_\oplus$ Kepler-186 f特别令人感兴趣。它的日照量大约为$0.32~S_\odot$，这使它处于液态水的宜居带内。我们提出了一个多方面的研究开普勒-186系统。首先，我们表明，行星质量的分布可以大致再现，如果行星吸积从一个高表面密度盘大概雕刻的早期阶段的迁移。然而，我们的模拟预测在行星e和f之间存在1-2颗未被发现的行星。接下来，我们提出了一个动力学分析的系统，包括潮汐的影响。潮汐演化的时间尺度足够短，这四颗内行星必须具有小的相似度和接近同步的自转速率。开普勒-186f的潮汐演化非常缓慢，以至于它目前的自旋状态取决于它的耗散率和恒星年龄的组合。最后，我们用一维气候模式研究了Kepler-186 f的适居性。该行星的地面温度可以升高到273 K以上，0.5-5 bar的CO $_2$，这取决于N $_2$的含量。开普勒-186 f代表了一个地球大小的行星在冷恒星的宜居带的较冷区域的案例研究。
2014-09-05 astro-ph.EP
The subsurface habitability of small, icy exomoons
假设我们的太阳系是典型的，系外卫星的数量可能超过系外行星。如果它们的可居住性分数相似，那么它们将构成宇宙中可居住房地产的最大部分。我们太阳系中的冰卫星，如木卫二和土卫二，已经被证明拥有液态水，这是地球上生命的先决条件。我们打算调查在什么情况下，小的，冰冷的卫星可能维持地下海洋，从而是“地下可居住”。我们特别注意潮汐加热。我们利用了潮汐加热的现象学方法。我们计算了恒星和行星（热和反射恒星）照明的轨道平均通量。然后，我们计算地下温度取决于照明和热传导到表面通过冰壳和绝缘层的风化层。我们采用了一个传导模型，忽略了火山活动和冰壳对流作为内部热量的出口。在这样做的过程中，我们确定了在哪个深度，如果有的话，冰融化和地下海洋形成。我们找到了月球的物理和轨道特性与融化深度之间的解析表达式。由于这个表达式直接将冰冷的月球观测值与融化深度联系起来，它使我们能够迅速地为任何给定的月球设定融化深度的上限。我们重现了土卫二地下海洋的存在;我们还发现天王星的两个最大的卫星（泰坦尼亚和奥伯龙）可以很好地维持它们。我们的模型预测土卫五没有液态水。可居住的系外卫星环境可以在整个系外行星系统中找到，很大程度上与宿主恒星的距离无关。小的，冰冷的地下可居住的卫星可能存在于雪线以外的任何地方。在未来的观测中，这可能会扩大对星周宜居带以外的地外宜居环境的搜索范围。
2020-03-20 astro-ph.EP
Quantitative estimates of the surface habitability of Kepler-452b
开普勒-452 b是目前在类太阳恒星的宜居带中存在地球大小行星的最佳例子，这种类型的行星的探测数量预计将在未来增加。在这些行星的稀薄大气中寻找生物特征是一个具有挑战性的目标，需要仔细选择目标。在开普勒-452 b的岩石主导性质的假设下，我们将其视为计算温度依赖的可居住性指数$h_{050}$的测试案例，该指数旨在最大化生物特征产生活动的潜在存在（Silva et al.\ 2016年）。地面温度是使用为陆地型系外行星设计的气候模型计算的，2015年）。在根据实验结果修正行星数据之后（Jenkins et al.\ 2015），在模型有效范围内改变了地表重力、CO $_2$丰度、地表压力、轨道偏心率、自转周期、轴向偏心率和海洋分数。对于大多数参数的选择，我们发现$h_{050}>0.2$的可居住的解决方案，只有CO $_2$分压$p_\mathrm{CO_2} \lesssim 0.04$ \，bar。在CO $_2$丰度的这个极限值下，如果总压力为$p \lesssim 2$ \，bar，则行星仍然适合居住。在所有情况下，可居住性因偏心率$e \gtrsim 0.3$而下降。地球自转周期和太阳活动度的变化通过影响赤道-极点温差而不是全球平均温度来影响适居性。我们计算了$h_{050}$的变化所造成的亮度演化的主恒星的输入参数范围很广。只有一个小的参数组合产生居住加权寿命$\gtrs…
2017-06-05 astro-ph.EP
Astrophysical Simulations and Data Analyses on the Formation, Detection, and Habitability of Moons Around Extrasolar Planets
虽然太阳系包含的卫星比行星多20倍，但到目前为止，在数千颗太阳系外行星的周围还没有发现任何一颗卫星。自然会产生一个问题，为什么还没有探测到系外卫星。这篇累积的论文涵盖了与正在进行的太阳系外卫星搜索相关的三个关键方面：1。太阳系外行星周围可能形成卫星的情景; 2.这些卫星的新探测策略; 3.系外卫星作为太阳系外生命宿主的潜力这项工作的结构如下。第一部分对太阳系外的卫星进行了广泛的介绍，特别关注它们的形成，探测和可居住性。第二部分介绍了这篇论文的累积部分，共有16篇同行评议的期刊出版物将这篇论文的作者列为第一作者，6篇出版物将这篇论文的作者列为共同作者。第三部分分享了我们与格丁根大学乔治-奥古斯特大学的硕士生Anina Timmermann和国际马克斯普朗克研究学院太阳系科学和格丁根大学的前博士生Kai Rodenbeck合作进行的关于外卫星的研究的一些见解。附录是作者收集的未经同行评审的会议记录和科学普及出版物，这些出版物进一步传播了我们对太阳系外卫星的研究。
2020-09-03 astro-ph.EP astro-ph.SR
Exomoon habitability constrained by illumination and tidal heating
探测围绕太阳系外行星运行的卫星（“系外卫星”）现在已经变得可行。一旦它们在星周宜居带被发现，关于它们适居性的问题就会出现。系外卫星很可能被潮汐锁定在它们的行星上，因此经历的天数比它们围绕恒星的轨道周期短得多，并且有季节，所有这些都有利于宜居性。这些卫星可以比它们的主行星接收更多的照明，因为行星反射恒星光并发射热光子。相反，日食可以通过减少恒星照明来显着改变系外卫星的局部气候。除了辐射加热，潮汐加热在系外卫星上可能非常大，甚至可能大到足以消毒。我们确定的物理和轨道参数的组合，辐射和潮汐加热是强大到足以触发失控的温室。通过与星周宜居带的类比，这些限制定义了一个环行星的“适居边缘”。我们将我们的模型应用于最近发现的系外行星Kepler-22 b和巨行星候选者KOI211.01周围的假设卫星，并首次描述了可居住的系外卫星的轨道。如果这两颗行星中的任何一颗都有一颗卫星，距离大于10个行星半径，那么这可能表明存在一颗可居住的卫星。
2013-10-30 astro-ph.EP
The Effect of Orbital Configuration on the Possible Climates and Habitability of Kepler-62f
由于质量较低的恒星通常拥有多个岩石行星，行星之间的引力相互作用可以在很长一段时间内对气候和可居住性产生重大影响。在这里，我们探讨一个特定的情况下，开普勒-62f，一个潜在的宜居行星在一个五行星系统与K2 V主恒星。N体积分揭示了开普勒-62 f的初始偏心率的稳定范围是$0.00 \leqslant e \leqslant 0.32$，没有额外的未被发现的行星的影响。我们模拟了Kepler-62 f在这个范围内的潮汐演化，发现在一定的假设下，行星可以被锁定在同步旋转状态。使用LMD Generic GCM进行的模拟表明，如果开普勒-62 f的大气层中含有3巴的CO $_2$，那么它的温度只够在这个偏心率范围的上限处形成地表液态水，前提是它具有高行星密度（在60 $^\circ$和90 $^\circ$之间）。如果大气中的CO $_2$增加到5巴的水平，那么在整个稳定的偏心率范围内，类似于现代地球的气候是可能的。在低CO $_2$的情况下，CCSM 4和LMD Generic GCM的模拟表明，行星密度和轨道偏心率的增加，加上一个轨道配置，将夏至放置在近心点或附近，允许行星上的地面温度高于冰点的地区。这可能会融化在寒冷季节形成的冰盖。如果开普勒-62 f同步旋转，并且有海洋，则需要高于3巴的CO $_2$水平将足够的热量分配到行星的夜晚，以避免大气冻结，并允许行星的亚恒星点有足够大的开…
2016-03-03 astro-ph.EP
Statistical-likelihood Exo-Planetary Habitability Index (SEPHI)
提出了一种新的统计似然系外行星可居性指数（SEPHI）。它的开发是为了涵盖分类方案所需的当前和未来特征，以确定与地球上的生命相比，任何发现的系外行星是否可能适合居住。SEPHI使用似然函数来估计可居住性潜力。它被定义为与四个比较标准相关的四个子指标的几何平均值：行星是地球的吗？它有足够稠密的大气层和适合生命生存的重力吗？它的表面有液态水吗？它的表面是否有一个磁场来屏蔽有害的辐射和恒星风？只有七个物理特征，才能估计SEPHI：行星质量，半径和轨道周期;恒星质量，半径和有效温度;行星系年龄。我们使用蒙特卡罗方法将SEPHI应用于系外行星百科全书中的所有行星。Kepler-1229 b、Kepler-186 f和Kepler-442 b具有最大的SEPHI值。开普勒-1229 b是这个特殊位置上最令人意想不到的行星，因为之前没有研究指出这颗行星是一颗潜在的有趣和适合居住的行星。此外，大多数潮汐锁定的类地行星呈现出弱磁场，与可居住性不相容。我们必须强调，我们的结果与本研究中使用的物理学有关。所使用的物理学的任何变化仅意味着似然函数的更新。我们已经开发了一个Web应用程序，允许在线估计SEPHI：http://sephi.azurewebsites.net/
2017-07-25 astro-ph.EP
Physical characteristics and non-keplerian orbital motion of "propeller" moons embedded in Saturn's rings
我们报告了在土星A环的外部发现了几个大的“螺旋桨”卫星，这些物体足够大，可以在卡西尼号任务的5年时间内进行跟踪。这是有史以来发现的第一个可以作为单独卫星跟踪的物体，但不是在真空中运行。我们推断，在螺旋桨状结构的中心看不见的小卫星的大小可达1- 2公里，尽管螺旋桨结构的许多结构和光度特性仍不清楚。最后，我们证明了一些螺旋桨进行持续的非开普勒轨道运动。(Note：这篇论文的arXiv版本包含了由于空间不足而被ApJL版本遗漏的补充表格）。
2010-07-06 astro-ph.EP
THEO Concept Mission: Testing the Habitability of Enceladus's Ocean
土星的卫星土卫二为寻找地球以外的生命和可居住环境提供了一个独特的机会，这是国家研究委员会2013-2022年十年调查的一个关键主题。一股由水蒸气和冰组成的羽流从土卫二的南极地区喷出。卡西尼号的数据表明，这个羽流来自月球冰壳下的液体储存器，含有有机物，盐和水-岩石相互作用的衍生物。因此，我们所知道的生命的成分--液态水、化学物质和能源--在土卫二的地下海洋中都是可用的。我们只需对羽流进行取样，就可以调查这个隐藏的海洋环境。我们提出了一个新的前沿级，太阳能驱动的土卫二轨道器，将利用这个机会，测试土卫二海洋的可居住性（THEO）。由2015年喷气推进实验室行星科学暑期学校的学生参与者在TeamX的指导下开发，该任务概念包括遥感和现场分析，包括质谱仪，亚毫米辐射计光谱仪，相机和两个磁力计。选择这些仪器是为了解决四个关键问题，以确定土卫二海洋在月球地质活动背景下的可居住性：（1）羽流和海洋是如何连接的？(2)海洋的非生物条件适合居住吗？(3)海洋环境有多稳定？(4)是否有生物过程的证据？通过利用土卫二羽流提供的机会，THEO代表了一个可行的太阳能选择，用于探索外太阳系潜在的可居住海洋世界。
2016-05-02 astro-ph.EP
The Possible Moon of Kepler-90g is a False Positive
发现系外卫星将为深入了解行星形成和行星系的可居住性提供帮助，特别是寻找过境的例子。在现在发现的数百颗开普勒行星中，七行星系统开普勒-90是不寻常的，因为它在长周期气体巨星开普勒-90g的一个凌日附近显示出一个身份不明的凌日信号。（2014）。作为“用开普勒寻找系外卫星”（HEK）项目的一部分，我们调查了这种可能的系外卫星信号，发现它通过了所有传统的光度，动力学和质心诊断测试。然而，像素级的光变曲线表明，月亮般的信号发生在几乎所有的目标的像素，我们确认使用一种新的方式检查像素级的数据，我们称之为“过境质心”。这项测试表明，开普勒-90g可能的系外卫星可能是一个假阳性，可能是由于宇宙射线引起的突然像素灵敏度下降（SPSD）。这项工作强调了寻找非周期性低振幅过境信号（如外卫星）所需的极端谨慎。
2014-11-25 astro-ph.EP
Magnetic shielding of exomoons beyond the circumplanetary habitable edge
由于在恒星宜居带（HZ）中发现的大多数行星和行星候选者都是超级地球和气体巨星，而不是类地行星，我们自然想知道它们的卫星是否适合居住。第一次探测到这样的系外卫星现在已经变得可行，由于观测偏差，它的质量至少是火星的两倍。但是形成模型预测卫星很难像地球一样大。因此，一颗巨大行星的磁层可能是这样一颗卫星被宇宙和恒星高能辐射屏蔽的唯一可能性。然而，行星辐射带也可能对系外卫星的可居住性产生不利影响。在这里，我们综合模型的巨行星的磁环境的演变与阈值从失控的温室效应（RG）来评估的可居住性的系外卫星。对于适度的偏心率，我们发现，在K矮星周围的HZ中心的海王星大小的行星周围的卫星要么处于RG状态，不适合居住，要么它们将在宽轨道上，它们不会受到行星磁层的影响。类似土星的行星有更强的磁场，而类似木星的行星在形成后不久就可以覆盖住附近的可居住卫星。从照明和潮汐加热的角度来看，距离巨行星约5到20个行星半径的卫星可以居住，但行星磁层仍然会严重影响它们的可居住性。
2013-09-03 astro-ph.EP
Habitability in Brown Dwarf Systems
最近发现的围绕质量非常低的恒星运行的行星为这些奇异的天体提供了线索。围绕低质量恒星和褐矮星的行星系与我们的太阳系非常不同：这些行星预计比水星近得多，其布局可能类似于木星及其卫星的系统。最近的发现指出了这个方向，例如开普勒-42系统，特别是TRAPPIST-1系统，它有七颗行星的配置非常接近木星的卫星。低质量恒星和褐矮星被认为在我们的邻居中非常常见，并且被认为拥有许多行星系。在褐矮星（和质量非常低的恒星）的宜居带中运行的行星代表了接下来几十年的挑战之一：它们是宜居带中唯一的行星，我们将能够探测其大气层（例如JWST）。
2017-12-04 astro-ph.EP
Exomoon Candidates from Transit Timing Variations: Eight Kepler systems with TTVs explainable by photometrically unseen exomoons
如果一颗凌日的系外行星有一颗卫星，那颗卫星可以直接从它自己产生的凌日中被探测到，或者间接地通过它在母行星上产生的凌日时间变化被探测到。有一个参数空间范围，开普勒太空望远镜对外卫星可能产生的TTV敏感，尽管卫星本身太小，无法通过自己的凌日进行光度检测。例如，地球的月球通过使我们的星球围绕它们共同的质量中心运动而产生2.6分钟振幅的TTV。这比开普勒的1分钟短节奏间隔要长，因此名义上是可以探测到的（如果凌日时间可以以相当的精度测量的话），尽管月球的凌日信号只有地球的7%，远低于开普勒的名义光度阈值。在这里，我们研究了几个开普勒系统，探索的假设，一个exomoon可以检测到单独的TTV，它在其宿主行星上诱导。我们比较这与另一种假设，即TTV是由一个非过境行星在系统中。我们研究了13个开普勒系统，并找到8个假设解释所观察到的TTV同样好。虽然在此基础上还没有明确的外卫星探测，但观测结果完全符合一个动力学稳定的卫星，小到足以低于开普勒的光度阈值，这些系统需要进一步的观测和分析。
2020-12-29 astro-ph.EP
Probing Planets with Exomoons: The Cases of Kepler-1708 b and Kepler-1625 b
行星和卫星之间的潮汐相互作用可以提供对宿主行星性质的洞察。最近的系外卫星候选者Kepler-1708 b-i和Kepler-1625 b-i是海王星大小的卫星，它们围绕着类木星行星运行，为应用这种方法提供了机会。我们表明，如果潮汐迁移时间大致等于这些系统的年龄，那么行星开普勒-1708 b和Kepler-1625 b的潮汐耗散因子Q值分别为~ $3\times10^5-3\times10^6$和~ $1.5\times10^5-4\times10^5$。在每种情况下，这些都与气体巨行星的估计一致。尽管一些研究表明开普勒-1625 b-i的半长轴特别大，但我们发现这意味着气体巨星的Q~2000非常低，除非月球基本上是在当前位置形成的。对卫星初始半长轴的更详细的预测可以提供对Q的更好的约束，我们将在此背景下讨论卫星的形成情况。随着未来发现更多的系外卫星，类似的论点也可以用来限制系外行星的内部性质。这对于靠近亚海王星/超地球半径差距的系外行星特别有用，因为那里的行星结构不确定。
2022-03-21 astro-ph.EP
The habitable zone for Earthlike exomoons orbiting Kepler-1625b
最近宣布的一个海王星大小的系外卫星候选者绕着木星大小的物体开普勒-1625b运行，迫使我们重新思考我们对系外卫星及其宿主系外行星的假设。在本文中，我描述了计算的宜居带的类地外卫星在轨道上的开普勒1625 b在各种假设。我发现，候选的系外卫星，开普勒-1625 b-i，目前并不居住在系外卫星宜居带，但可能已经这样做时，开普勒-1625占领的主要序列。如果它拥有自己的月亮（一个“月亮月亮”），这是地球，这可能是一个潜在的居住世界。如果其他的系外卫星围绕开普勒-1625 b运行，那么在主序相期间，有一系列可能的半长轴/偏心率允许一个可居住的表面，同时在开普勒-1625 b-i的扰动下保持动力学稳定。然而，这取决于有效的大气CO $_2$调节。
2018-11-28 astro-ph.EP
Catching a planet: A tidal capture origin for the exomoon candidate Kepler 1625b I
在开普勒1625中发现了一颗海王星大小的卫星（尚未得到证实），它围绕着一颗质量约为3.2亿美元的行星，这对该系统的形成提出了有趣的限制。特别是，月球围绕行星的相对较宽的轨道，大约40个行星半径，很难与行星形成理论相一致。我们证明，所观察到的系统的特性可以解释从潮汐捕获的年轻系统中的一颗二级行星。在潮汐循环的快速阶段之后，月球轨道最初比40个行星半径紧密得多，随后由于行星自转与轨道的潮汐同步而逐渐加宽，导致同步行星-月球系统。有趣的是，在我们的场景中，被捕获的物体最初是一颗类似海王星的行星，被捕获后变成了一颗卫星。
2018-11-24 astro-ph.EP
Formation of the Moon: a new mechanism
了解月球的形成机制不仅对研究月球本身，而且对研究太阳系和太阳系外行星系中其他行星和卫星的演化、形成、可居住性和结构都是必要的。在本文中，我提出了一个月球形成的机制。我认为月球是从地球起源的同一个气体云中形成的。认为卫星只能在行星形成的同时形成，并且是平行的、同时的过程，而新月不可能在成熟的太阳系中形成。地月系统在自然界中并不是一个特殊的例外;相反，它遵循着其他行星或卫星进化而来的相同规律。这一观点成功地阐明了盘形成和月球从盘中聚集之间发生了什么。
2014-02-01 astro-ph.EP
Dynamical Effects on the Habitable Zone for Earth-like Exomoons
随着太阳系外卫星（系外卫星）在地平线上的探测，重要的是要考虑它们的可居住性。如果我们考虑星周宜居带（HZ，通常用行星半长轴和轨道偏心率来描述），我们可以问：“类地系外卫星的HZ与类地系外行星的HZ有何不同？“我们首次使用一维纬度能量平衡模型来解决这个问题。该模型将一颗类似地球的系外卫星置于围绕木星质量行星的轨道上，而木星质量行星又围绕一颗类似太阳的恒星运行。外卫星的地面温度是在恒星日照、大气冷却、热扩散、日食和潮汐加热等作用下演化的。我们使用这个模型进行两个独立的调查。在第一个，四个测试案例中运行，详细调查的依赖性外月球气候的轨道方向，轨道倾角，和恒星日食的频率由主行星。我们发现，月球轨道是逆行的行星轨道表现出更大的气候变化比逆行轨道，全球平均温度约0.1 K温暖，由于日食的几何形状。如果日食相对于大气热惯性时间尺度变得频繁，气候振荡就会变得非常小。在第二次调查中，我们进行了广泛的参数研究，多次运行模型，以研究由行星半长轴和偏心率，月球半长轴和偏心率组成的四维空间中的exomoon的可居住性。我们发现，零月球偏心率，频繁的日食使月球保持在高行星偏心率的地区的可居住性，但潮汐加热严重限制在高月球偏心率的极限可居住性，使宜居带的月球半长轴的敏感功能。
2013-04-16 astro-ph.EP
Studying habitability of the exoplanets Kepler-504 b, Kepler-315 b, and Kepler-315 c
本文利用地球相似性指数研究 Kepler-504 b、Kepler-315 b 和 Kepler-315 c 的宜居性，发现恒星类型与轨道半径的组合可能决定宜居条件，其中 Kepler-504 b 和 Kepler-315 c 与地球相似性较高。
2024-01-11 astro-ph.EP physics.comp-ph physics.space-ph
Characterizing Habitable Exo-Moons
我们讨论了筛选大气层的可居住性的外卫星的可能性。我们专注于太阳系外巨行星（EGP）的类地卫星，它们在其宿主恒星的宜居带中运行。最近，开普勒任务或使用凌日持续时间观测的等效测光表明，在宜居带中EGP的外卫星可探测性是可行的。使用地球本身作为一个代理，我们显示的潜力和限制的光谱检测生物标志物的类地系外卫星，并讨论潮汐锁定这种潜在的栖息地的影响。外卫星的透射光谱是在不久的将来筛选它们的可居住性的一个独特的潜在工具。
2010-03-03 astro-ph.EP astro-ph.IM
Grand Theft Moons. Formation of habitable moons around giant planets
研究巨行星周围卫星的形成条件，通过N体模拟发现约32%的卫星在恒星宜居带内可宜居，潮汐加热影响显著。
2025-05-23 astro-ph.EP
Comparative Habitability of Transiting Exoplanets
系外行星的可居住性传统上是通过比较行星的半长轴与其宿主恒星的“宜居带”位置来评估的，“宜居带”是围绕恒星的外壳，类地行星可以拥有液态表面水。开普勒太空望远镜已经在宜居带附近发现了许多行星候选者，预计K2、TESS和PLATO等任务将发现更多行星。这些候选者通常需要大量的后续观测来进行验证，因此根据过境数据优先考虑行星的可居住性已成为寻找宇宙中生命的重要方面。我们提出了一种方法来比较过境行星的潜力，以支持生命的基础上过境数据，恒星的属性和以前报道的限制行星发射通量。对于处于辐射平衡的行星，辐射通量随偏心率的增加而增加，但随偏心率的增加而减少。由于这些参数往往是不受约束的，有一个“偏心度-简并度”的可居住性过境系外行星。我们的方法减轻了这种退化，包括对大半径行星的惩罚，使用地球质量半径关系，并且在可用时，对偏心率的约束来计算我们称之为“过境系外行星的可居住性指数”的数字，该指数表示系外行星可以支持液态表面水的相对概率。我们计算了开普勒天体的兴趣，并发现行星接收60-90%的地球入射辐射，假设圆形轨道，最有可能是宜居的。最后，我们对即将到来的TESS和JWST任务进行了预测。
2015-09-29 astro-ph.EP
The Hunt for Exomoons with Kepler (HEK): IV. A Search for Moons around Eight M-Dwarfs
由于其较小的半径和高宇宙丰度，围绕冷恒星的凌日行星具有独特的吸引力。作为我们正在进行的测量太阳系外卫星出现率的项目的一部分，我们在这里介绍了一项调查的结果，重点是与M矮星相关的八个开普勒行星候选者。使用光动力学模型和贝叶斯多模态嵌套采样，我们没有发现令人信服的证据exomoon在这八个系统。在最好的情况下，探测到此类物体存在的上限可降至$\sim0.4M_{\oplus}$。对于KOI-314，我们能够使用凌日时间变化确认三个已知凌日候选者中的两个的行星性质。特别令人感兴趣的是KOI-314 c，它的质量为$1.0_{-0.3}^{+0.4}M_{\oplus}$，是迄今为止发现的质量最低的凌日行星。以$1.61_{-0.15}^{+0.16}R_{\oplus}$为半径，这个地球质量的世界很可能被一个重要的气体外壳所包围，该气体外壳占行星半径的$\geq17_{-13}^{+12}$ %。我们也通过凌日时间找到了支持KOI-784行星性质的证据，但我们主张进一步观察以验证这些信号。在这两个系统中，我们推断内行星的密度比外部世界高，这可能是光蒸发的指示。这些结果突出了开普勒搜索地球质量以下的卫星的能力，以及这些努力经常产生的令人兴奋的辅助科学。
2014-01-26 astro-ph.EP
On the Stability of Additional Moons Orbiting Kepler-1625 b
自从提出了系外卫星候选人开普勒-1625 b-I改变了我们看到卫星系统的方式。由于其不寻常的物理特性，人们对这一候选物质的稳定性和来源提出了许多疑问。目前，我们有足够的理论研究来保证，如果开普勒-1625 b-I确实被证实，它将是稳定的。还探讨了这一候选人的起源。之前的工作表明，最有可能的情况是捕获，尽管也调查了原位形成的条件。在这项工作中，我们假设Kepler-1625 b-I是一颗外卫星，并研究了在同一系统中稳定存在另外一颗大质量外卫星的可能性。为了模拟这种情况，我们对一个系统进行了N体模拟，其中包括行星Kepler-1625 b-I和一颗额外的类地卫星。根据以前的结果，我们系统中的卫星将暴露于与行星的潮汐相互作用以及由于行星旋转而产生的引力效应。我们发现开普勒-1625 b周围的卫星系统能够容纳两颗巨大的卫星。这颗额外的类地卫星将稳定在行星和开普勒-1625 b-I之间的不同位置，优先选择$25$ $R_p$内部的区域。研究结果表明，类地卫星与Kepler-1625 b-I之间的强潮汐相互作用是保证卫星在靠近行星的圆轨道上稳定的重要机制，而类地卫星与Kepler-1625 b-I之间的2：1平均运动共振将为更宽轨道上的卫星提供稳定性。
2021-12-06 astro-ph.EP
A New Definition of Exoplanet Habitability: Introducing the Photosynthetic Habitable Zone
本文提出“光合宜居带”概念，即恒星周围允许液态水和产氧光合作用同时发生的区域，发现其范围通常窄于标准宜居带，并筛选出5颗位于该区域的系外行星。
2023-04-12 astro-ph.EP
Can Moons Have Moons?
太阳系中的每一颗巨行星都有巨大的卫星，但这些卫星都没有自己的卫星（我们称之为${\it submoons}$）。通过与短周期系外行星周围卫星的研究类比，我们研究了亚卫星的潮汐动力学稳定性。我们发现，10公里级的亚卫星只能生存在大（1000公里级）卫星周围的宽分离轨道。潮汐耗散会使围绕小卫星或离母星太近的卫星的轨道不稳定;这是太阳系大多数卫星的情况。然而，少数已知的卫星能够承载长寿的亚卫星：土星的卫星泰坦和土卫八，木星的卫星木卫四和地球的月亮。根据其推断的质量和轨道分离，新发现的系外卫星候选者开普勒-1625 b-I原则上可以拥有一个大型的亚卫星，尽管它的稳定性取决于一些未知参数。我们讨论了可能的可居住性的submoons和潜在的subsubmoons。在行星系中，卫星的存在或缺乏可能对卫星的形成和演化产生重要的限制。
2019-01-21 astro-ph.EP
Rotational Synchronization May Enhance Habitability for Circumbinary Planets: Kepler Binary Case Studies
我们报告一种机制，能够减少（或增加）恒星活动的双星，从而可能提高（或破坏）circumbinary可居住性。在单颗恒星中，恒星对行星大气的侵略会导致质量损失，这对晚型恒星尤其不利，因为宜居带非常接近，活动持续时间很长。在双星系统中，潮汐旋转破碎减少了磁活动，从而减少了有害的XUV辐射和恒星质量损失，这些辐射和质量损失能够侵蚀行星大气。我们研究了所有已确认的环双星（p型）行星的这种机制。我们发现，主序星双胞胎提供最小的通量变化，并在某些情况下改善环境，如果恒星旋转同步内的第一陀螺仪。像开普勒34号和开普勒35号这样的类太阳双星，提供了低的宜居带XUV通量和恒星风压。这些宽阔、潮湿的宜居带可能潜在地支持多个宜居行星。有着较低质量伴星的太阳型恒星，如开普勒47，允许在很大范围的次级质量和双星周期内保护行星。开普勒38和相关的双星是边缘情况。开普勒64和类似物由于主星的同步而大大减少了恒星的侵略，但受到短寿命的限制。开普勒16似乎不适合行星，因为极端的XUV通量。这些结果有重要的影响，估计在银河系中含有可居住行星的恒星系统的数量，并允许选择适合于后续搜索可居住行星的双星。
2013-07-17 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.geo-ph
Fast 2-impulse non-Keplerian orbit-transfer using the Theory of Functional Connections
本研究应用一种新的方法--函数联系理论（TFC）来求解非开普勒轨道转移中的两点边值问题（TPBVP）。考虑的扰动是阻力，太阳辐射压力，高阶引力位调和项，和多个机构。所提出的方法被应用到地球到月球的转移，并获得准确的边界条件的满足和非常快的收敛。由于这种高效的方法，产生了地月转移的扰动猪排图，并且以较低的计算成本很容易对转移参数进行单独分析。最低燃料分析是根据飞行时间、推力应用点以及月球和太阳的相对几何形状提供的。所得到的转移成本与文献的最佳解一致，在某些情况下甚至稍好。
2021-02-23 astro-ph.EP
The detectability of habitable exomoons with Kepler
本文利用凌日时变（TTV）和凌日时持续时间（TDV）结合开普勒测光研究了M矮星系中围绕巨行星运行的可居住系外卫星的可探测性。模拟了质量为0.5 Msun、半径为0.55 Rsun的M矮星周围各种构型系统的光变曲线。类地行星巨行星最有可能拥有可居住的系外卫星，它们被认为具有岩石超级地球质量的卫星。利用TTV和TDV信号之间的相位相关性来测量探测能力。由于TDV信号通常比TTV信号弱，因此外来子检测的确认将取决于能够检测TDV信号。我们发现，外卫星围绕行星轨道内的M-矮星的主恒星的宜居带可以产生可检测的TTV和TDV签名与开普勒级测光。虽然行星周期和月球周期之间的混叠可能会阻碍外行星的检测，但我们在模拟中也发现了一些强相关性的特征（例如，相关性：>0.7），这将提供令人信服的exomoon签名。随着红噪声恒星变率的增加，相关性通常会减弱。然而，行星质量小于25 Mearth，卫星质量为8-10 MeEarth，行星和月亮周期的特定值的模拟例子仍然在25-50%的情况下产生可检测的相关性。我们的模拟表明，开普勒提供了一个最好的exomoon检测的机会。
2013-04-10 astro-ph.EP
Not So Fast Kepler-1513: A Perturbing Planetary Interloper in the Exomoon Corridor
本研究针对曾被认为存在卫星的Kepler-1513 b系统，结合新增地面与TESS观测数据，发现其凌星时间变化实际由外侧不凌星的类土星质量行星Kepler-1513 c引发，指出观测基线不足是系外卫星走廊出现行星闯入的新成因。
2023-10-05 astro-ph.EP
HEK VI: On the Dearth of Galilean Analogs in Kepler and the Exomoon Candidate Kepler-1625b I
系外卫星代表了现代天文学的一个突出挑战，有可能为行星形成理论和可居住性提供丰富的见解。在这项工作中，我们堆叠了284个可行的卫星托管开普勒行星候选者的相位折叠凌日，以寻找卫星。这些行星的大小从地球到木星不等，距离从${\sim}$ 0.1到1.0 AU-所谓的“温暖”行星。我们的数据处理包括两次谐波去趋势，过境时间变化，模型选择和仔细的数据质量审查，以产生一个大的光变曲线与均方根。5.1 ppm。我们发现，伽利略模拟月球系统的行星轨道之间的${\sim}$ 0.1和1.0 AU的发生率可以被限制为$η<0.38$ 95%的置信度为284 KOI考虑，与68.3%的置信区间$η=0.16_{-0.10}^{+0.13}$。一个大小和间距可变的单卫星模型稍微倾向于一群半径为${\sim}0.5$ $R_{\oplus}$的短周期卫星，它们的轨道半径为5-10行星半径。然而，我们强调，该区域的贝叶斯因子仅为2，这意味着此时它只应被视为一个提示。将我们的数据分成各种物理动机的子集，没有发现强烈的信号。在温暖的行星周围缺乏伽利略类似物，这是迄今为止对系外卫星形成模型的第一个强有力的限制。最后，我们报告的证据外卫星候选人开普勒-1625b我，我们简要地描述了提前预定的观测目标与哈勃太空望远镜。
2017-10-18 astro-ph.EP
Obliquity Evolution of the Potentially Habitable Exoplanet Kepler-62f
类地行星的轴向倾斜或倾斜度的变化会影响它们的气候，从而影响它们的可居住性。开普勒62 f是一颗1.4 R的$_\oplus$行星，在其K2矮星的宜居带内运行（Borucki et al. 2013）。我们进行了N体模拟，监测开普勒-62 f在1000万年时间尺度内的演化，以探索对模型假设的影响，例如开普勒-62行星的质量和外部天体的可能性。当旋转进动频率与一个或多个长期轨道频率重叠时，会发生显著的周期性变化，但大多数变化限于$\lesssim$ 10 $^\circ$。当相对波节经度（$ΔΩ$）与给定的长期波型的频率和相位重叠时，在较宽的初始波型范围内会出现中等变化（$\sim$ 10 $^\circ - 20^\circ$）。然而，我们发现，如果开普勒-62 f有一个非常快的（4小时）旋转周期，在长周期轨道（$\gtrsim$ 1000天）上添加外部气体巨星可以产生大的（$\sim$ 60 $^\circ$）的结晶度变化。在长周期轨道上存在巨行星的可能性会通过纬向表面通量的变化影响开普勒-62f的气候和可居住性，其中大变化的时间尺度可能发生在百万年的时间尺度上。
2019-07-23 astro-ph.EP
Exploring Kepler Giant Planets in the Habitable Zone
开普勒任务在其主星的宜居带（HZ）内发现了数百颗行星候选者，其中包括70多颗半径大于3地球半径（$R_\oplus$）的候选者，位于乐观宜居带（OHZ）内（Kane et al. 2016）。这些巨行星是大型地球卫星（或外卫星）的潜在宿主，这些卫星也存在于HZ中。计算了OHZ中的巨行星（$R_p =$ ~3.0- 25 ~ $R_\oplus$）的出现率，发现了G星的$(6.5 \pm 1.9)\%$、K星的$(11.5 \pm 3.1)\%$和M星的$(6 \pm 6)\%$的出现频率。我们比较这与以前估计的发生率类地行星在HZ的G，K和M星，发现如果每个巨行星有一个大的类地卫星，那么这些卫星是不太可能存在于HZ比类地行星。然而，如果每颗巨行星都拥有一颗以上的卫星，那么HZ中卫星的出现率将与类地行星相当，甚至可能超过它们。我们使用Chen & Kipping（2016）开发的质量-半径关系估计每个行星候选者的质量。我们计算每个行星的希尔半径，以确定任何附着的月球可能居住的行星的影响区域，然后计算未来成像任务的月球和行星的估计角间距。最后，我们估计径向速度半振幅的每个行星用于后续的观测。
2018-05-09 astro-ph.EP
Habitability of the early Earth: Liquid water under a faint young Sun facilitated by strong tidal heating due to a closer Moon
地质证据表明，早在44亿年前，地球表面附近就存在液态水，当时年轻的太阳微弱，只辐射出现代能量输出的70%左右。在这一点上，地球应该是一个全球性的雪球，如果它拥有类似于现代地球的大气特性。极端的大气温室效应、最初质量更大的太阳、原行星物质吸积过程中获得的热量释放以及早期地球物质的放射性被认为是热量的储存或陷阱。目前，年轻的微弱太阳悖论仍然是我们理解地球生命起源的一个重要问题。在这里，我们使用恒定相位滞后潮汐理论来探索新诞生的月球的可能性，它形成于太阳点火后约6900万年，在冥古宙和太古宙地球中产生了极端的潮汐摩擦-因此产生了热量。我们表明，地月系统已经失去了约$3~ \times ~10^{31}$ J（99%的初始机械能预算）作为潮汐热。在1亿年的时间尺度上，大约10 W/m $^{-2}$的潮汐加热可以解释早期地球温度升高5摄氏度的原因。这种加热效应本身并不能解决微弱的年轻太阳悖论，但它可能与其他效应一起发挥了关键作用。未来对潮汐加热的相互作用、太阳能输出的演变以及大气（温室）对早期地球的影响的研究可能有助于解决微弱的年轻太阳悖论。
2021-11-26 astro-ph.EP astro-ph.SR
Detecting extrasolar moons akin to solar system satellites with an orbital sampling effect
尽管多年来的高精度观测，没有一个可用的理论技术允许确认在太阳系之外的卫星。目前的方法仅限于质量比太阳系中任何卫星的质量高一个数量级。我在这里提出了一个新的方法敏感的exoons类似于已知的卫星。由于凌日系外卫星轨道在天球平面上的投影，卫星更经常出现在与其行星的较大距离处。经过大约十几次随机采样的观测，光度轨道采样效应（OSE）开始出现在相位折叠的凌日光变曲线中，表明卫星的半径和行星距离。OSE的另外两个结果出现在行星的过境时间变化（TTV-OSE）和过境持续时间变化（TDV-OSE）中，这两个变化都允许测量月球的质量。OSE是允许表征多卫星系统的第一个效应。我推导和应用分析OSE描述模拟过境观测开普勒太空望远镜假设只有白噪声。像木卫三这样小的卫星可能在现有的数据中被探测到，M星是它们最有希望的宿主。质量是木卫三的10倍，成分相似（半径约为地球半径的0.86倍）的系外卫星很可能在现有的K星开普勒数据中找到，包括恒星宜居带的卫星。未来使用开普勒级测光（如Plato 2.0）进行调查，并在5年或更长时间内对单个视场进行永久监测，很可能会通过它们的OSE发现太阳系外卫星。
2014-04-30 astro-ph.EP
Magnetospheres of Terrestrial Exoplanets and Exomoons: Implications for Habitability and Detection
描述宜居系外行星和/或其卫星的特征至关重要。在这里，我们展示了我们的磁场拓扑建模的结果，它表明，地球的系外行星，系外卫星耦合磁层一起工作，以保护早期的大气层的系外行星和系外卫星。当系外月磁层位于系外行星的磁层空腔内时，系外月磁层就像一个保护性的磁泡，当月球位于向阳面时，它提供了一个额外的磁层顶来面对恒星风。此外，磁重联将为早期系外行星和系外卫星之间的大气交换创造一个关键途径。当系外卫星的磁层位于系外行星的磁层之外时，它就成为抵御强烈恒星风的第一道防线，减少了系外行星大气层对太空的损失。简要讨论了这种类型的系外卫星将如何改变磁化系外行星的无线电发射。
2020-12-21 astro-ph.EP physics.space-ph
Kepler-1649b: An Exo-Venus in the Solar Neighborhood
开普勒任务揭示了地球大小的行星是很常见的，已经发现了几十颗在其主恒星的宜居带内或附近运行的行星。天文学的一个主要重点是确定这些系外行星中哪些可能具有类似地球的性质，这些性质可以通过地面和未来的太空调查进行跟踪，最终目标是探测其大气层以寻找生命迹象。类金星大气层将在这些调查中特别感兴趣。虽然地球和金星进化到具有相似的大小和密度，但仍不清楚是什么因素导致了它们的大气层的巨大差异。因此，研究地球和金星的类似物可以揭示已知系外行星上可居住性的极限和生命的潜力。在这里，我们提出了开普勒-1649b的发现和确认，开普勒-1649b是一颗地球大小的行星，绕着附近的M5 V恒星运行，接收的入射通量与金星相似。我们提出了我们的方法来表征恒星，使用PSF测光，地基光谱和成像的组合，以确认开普勒-1649b的行星性质。像开普勒-1649b这样的行星将是下一代太空任务中大气和可居住性研究的主要候选者。
2017-04-11 astro-ph.EP
Large Exomoons unlikely around Kepler-1625 b and Kepler-1708 b
研究利用嵌套抽样、贝叶斯推断与自动化光动力学凌星模型重审Hubble和Kepler数据，指出两颗候选大型系外卫星的证据源于拟合伪影、恒星活动及假阳性，因而二者存在的可能性很低。
2023-12-06 astro-ph.EP
On the Spin-axis Dynamics of a Moonless Earth
一颗行星质量的变化受高质量比卫星存在的影响。例如，地球的稳定性是由月球，并会经历混乱的变化，在月球的缺席。反过来，这种变化可能导致大气环流的大规模变化，使自旋轴动力学成为理解气候的核心问题。动力强迫气候变化的相关量是混沌扩散率。因此，在这里，我们重新审视的自旋轴演化的无月地球的背景下，一个简化的微扰框架。我们提出的特征李雅普诺夫系数以及混沌扩散率的分析估计，并表明，即使在没有月球，在地球上的随机变化是足够慢，不排除长期的可居住性。我们的计算结果与已发表的数值实验结果一致，并以简单直观的方式说明了假定系统的基本动力学结构。
2014-04-29 astro-ph.EP
Geoscience for understanding habitability in the solar system and beyond
本文从地球科学的角度评述了类地行星的适居性条件。它解决了行星或月球内部与其大气层和表面（包括水圈和生物圈）之间的相互作用如何影响天体的可居住性。它没有详细考虑中央恒星的作用，而是更多地关注能够维持生命的表面条件。我们处理行星可居住性的基本问题，即能够维持生命的环境条件，上述相互作用可以影响天体的可居住性。我们解决一些激烈争论的问题，包括：-核心和地幔如何影响行星的演化和可居住性？- 地幔翻转对地球内部和大气的演化有什么影响？- 全球碳循环和水循环的作用是什么？- 彗星和小行星的撞击对地球的演化有什么影响？- 生命如何与地球的地圈和大气层的演化相互作用？- 如何将太阳系物理学和可居住性的知识应用于系外行星？此外，我们解决的背景下，生命与行星演化的相互作用，保存的生命示踪剂的识别。
2019-09-01 astro-ph.EP
Superflare UV flashes impact on Kepler-96 system: a glimpse of habitability when the ozone layer first formed on Earth
开普勒-96是一颗活跃的太阳型恒星，在近轨道上有一颗超级地球行星。它的年龄为2.3 Gyr，与太阳相同，当时由于海洋中的微生物，地球大气中的氧气大量增加。本文分析了开普勒-96 b凌日光变曲线上观测到的超耀斑。这里使用的模型模拟了行星在一颗燃烧的恒星中的过境。通过用这个模型拟合观测数据，可以推断耀斑的物理性质，例如它们的持续时间和释放的能量。我们发现3个耀斑的能量范围内的超耀斑，其中最大的超耀斑观察到的能量为1.81 $\times$ 10 $^{35}$尔格。目标是分析这些超级耀斑对开普勒-96的宜居带中的假设地球的生物影响，假设这个星球通过不同的场景得到保护：太古代和现在的大气层。此外，我们还计算了耀斑紫外辐射通过太古代海洋的衰减。结论是，考虑到最强的超耀斑辐射对紫外辐射通量的增加，{ \it E. Coli}和{ \it D.只有当地球大气层中存在臭氧层时，耐辐射铀才能在地球表面存活。然而，它们可以分别在海洋表面以下28米和12米的深度逃离有害的紫外线影响。对于较小的超耀斑贡献，{ \it D.即使在没有臭氧的太古代大气中，耐辐射铀也能在地表生存。
2018-03-14 astro-ph.EP astro-ph.SR
LUNA: An algorithm for generating dynamic planet-moon transits
以前的研究表明，开普勒任务可以探测到太阳系外行星的卫星，其质量超过地球质量的0.2倍。过境的时间效应已被确定为一个有效的工具，为此目的，利用系统的动态。在这项工作中，我们探索的凌日光变曲线的一颗行星加上一个月亮，不仅包括凌日的时间效应，但也光变曲线信号的月球本身的模拟。我们介绍了我们的新算法，月球，它产生过境光变曲线的两个机构，分析占阴影重叠，恒星临边变暗和行星月球动力学运动。通过将动力学构建到LUNA的核心中，该例程不仅自动考虑了行星的过境时间/持续时间变化和入口/出口不对称性，而且还考虑了月球。然后，我们生成一些人工数据的两个可行的可检测的假设系统的利益：一个i）的木星和ii）逆行类地卫星周围的可居住区海王星的M-矮星系统。我们使用LUNA拟合假设的系统，并证明了用开普勒测光检测这些情况的可行性。
2012-04-23 astro-ph.EP
Revisiting the exomoon candidate signal around Kepler-1625b
最近，对系外行星候选者开普勒-1625b的凌日测光被解释为显示了卫星的迹象。我们的目标是澄清类外卫星信号是否真的是由开普勒-1625b轨道上的大型物体引起的。我们探讨了几个去趋势的程序，即多项式和余弦滤波与自相关最小化（CoFiAM）。然后，我们提供一个光变曲线模拟器与共面轨道动力学的系统，并适合由此产生的行星-月球过境光变曲线的开普勒数据。我们采用贝叶斯信息准则（BIC）来评估是否一个单一的行星或行星-月球系统是一个更可能的解释的光变曲线的变化。我们使用许多噪声实现进行了盲兔和猎犬练习，通过将模拟凌日注入原始开普勒-1625数据的不同非凌日部分：100个序列与开普勒-1625b类似行星的3个合成凌日，以及100个序列与海王星大小的卫星的3个合成凌日。类外月信号的统计显著性和特征强烈依赖于去趋势方法、选择用于去趋势的数据以及光变曲线中间隙的处理。我们的注入-回收实验显示，在大约10%的光变曲线中，没有注入的卫星存在。引人注目的是，这些假阳性卫星中的许多都类似于系外卫星候选者。我们恢复了大约一半的注入的卫星，这取决于去趋势的方法，半径和轨道距离大致对应于注入值。基于CoFiAM的去趋势的$Δ$ BIC为-4.9，表明开普勒-1625 b周围有一个系外卫星。然而，这个解决方案只是众多解决方案中的一个，根据去趋势方法的细节，我们会找到非常不同的解决方案。令人担忧的是，去趋势是解释数据的关…
2018-06-26 astro-ph.EP astro-ph.SR
Worlds Without Moons: Exomoon Constraints for Compact Planetary Systems
系外行星探测的主要惊喜之一是发现了紧凑的行星系，其中许多行星居住在主恒星的0.5 AU范围内。近年来发现了许多这类系统，表明它们是相当常见的轨道结构。特别令人感兴趣的是那些主恒星质量较低的系统，因此有可能使一颗或多颗行星位于主恒星的宜居带内。地球的可居住性的贡献者之一是一个巨大的月球的存在，其潮汐效应可以稳定轴向倾斜变化，并增加潮汐池形成的速度。在这里，我们探讨的约束存在的卫星的行星在紧凑的系统的基础上希尔半径和罗氏极限的考虑。我们将这些限制应用于TRAPPIST-1系统，并证明大多数行星很可能是没有卫星的世界。
2017-04-07 astro-ph.EP
An alternative interpretation of the exomoon candidate signal in the combined Kepler and Hubble data of Kepler-1625
开普勒和哈勃测光总共有四个凌日的开普勒-1625 b最近被解释为海王星大小的系外卫星的证据。这第一个可能的外卫星探测的深刻影响和拟议中的月球的物理奇怪性，即它的巨大半径促使我们重新检查数据和用于探测的贝叶斯信息准则（BIC）。我们结合开普勒数据与以前公布的哈勃光变曲线。在另一种方法中，我们执行同步多项式去趋势和拟合的开普勒数据结合我们自己的提取哈勃测光。我们使用仅行星模型和行星-月球模型生成了500万个MCMC实现的数据，并分别计算了最有可能的模型之间的BIC差异（DeltaBIC）。DeltaBIC值为-44.5（使用先前公布的哈勃数据）和-31.0（使用我们自己的去趋势），强烈支持外卫星的解释。然而，我们的大多数轨道实现与最佳拟合解有很大不同，这表明最能描述数据的似然函数是非高斯的。我们测量到开普勒-1625b在3 sigma水平上的哈勃凌日提前73.7分钟到达，这可能是由于第一次开普勒凌日附近的1天数据间隙，恒星活动或未知的系统学造成的。一颗可能看不见的热木星的径向速度振幅可能会导致开普勒1625 b的凌日时间变化，大约为100米/秒。虽然我们发现了与先前提出的行星-月球模型类似的解决方案，但仔细考虑其统计证据，我们相信这不是一个安全的系外卫星探测。开普勒/哈勃数据中未知的系统误差使得DeltaBIC成为开普勒-1625 b周围外卫星搜索的不可靠度量，允许对信号进行其他解释。
2019-04-23 astro-ph.EP
Toward Alternative Earths' Habitability of Solar System Bodies at Earth's Orbit
本研究评估了迁移至地球轨道的太阳系天体，发现火星最可行，土卫六有长期潜力，为行星工程和人类生存提供新思路。
2025-09-08 astro-ph.EP
Solar System Moons as Analogs for Compact Exoplanetary Systems
系外行星科学领域最近出现了大量新系统，这在很大程度上要归功于开普勒任务提供的精确测光。最新的发现包括紧凑的行星系，其中行星的轨道都相对靠近主星，这在形成和动力学演化方面提出了有趣的挑战。紧凑的系外行星系统在相对大小和半长轴方面类似于我们太阳系中围绕巨行星运行的卫星。我们提出了一项研究，量化的尺度大小和分离的太阳系卫星相对于他们的主机。我们对多行星系统中已确认的开普勒行星进行了类似的研究。我们表明，两个样本之间的比较导致其缩放尺寸和分离分布之间的相似的相关性。相关性的不同梯度可以指示月球和行星系的形成和/或长期动力学的差异。
2013-09-05 astro-ph.EP
Habitability of polar regions in tidally locked extrasolar planet near the M-Dwarf stars
自从十多年前开普勒和哈勃发射以来，我们在寻找潜在的宜居系外行星方面已经取得了很大进展。到目前为止，我们已经发现了4000多颗系外行星，其中大部分不适合维持生命。在所有可能维持生命的行星中，有大量行星被发现围绕其母星同步旋转，其中大部分是红矮星。由于它们的同步旋转，这些行星受到非常不均匀的恒星加热。这些行星的同步旋转导致行星的一面永远面对母星，而另一面保持黑暗。这导致极端的气候条件，无法维持生命。虽然这些关于系外行星的理论是众所周知的，但使用不同的气候模型对系外行星内极地区域的可居住性进行系统的研究还没有完成。在这里，我回顾了目前的文献潮汐锁定及其对可居住性的影响，并介绍了这些系外行星的极点的可居住性的概念。我着重于我对地球极地气候条件的理解，并在此基础上，我提出了这些系外行星极地的可居住性概念。
2020-03-26 astro-ph.EP
Post-Keplerian obliquity variations and the habitability of rocky planets orbiting fast spinning, oblate late M dwarfs
到目前为止，已经发现了几十颗围绕M矮星运行的类地行星。其中一些已经引起了人们的兴趣，因为它们潜在的长期可居住性;这种可能性目前在文献中激烈辩论。我表明，后开普勒（PK）轨道岁差可能会影响一个虚构的地球行星轨道的光谱类M9 V与$M_\star=0.08\,M_\odot$在$a=0.02\,\mathrm{au}$的扁圆型M矮星的可居住性，对应于一个轨道周期$P_\mathrm{b}\simeq 4\,\mathrm{d}$，诱导长期变化的行星的可居住性$\varepsilon$，在某些情况下，从生命的可持续性的角度来看，可能不会被视为微不足道。我恢复的分析轨道平均方程的pK岁差，经典和广义相对论，单位矢量$\boldsymbol{\hat{S}},\,\boldsymbol{\hat{h}}$的行星的自旋和轨道角动量$\boldsymbol S,\,\boldsymbol{L}$进入$\varepsilon$，并通过生产的时间序列的pK变化$Δ\varepsilon(t)$的一致性数值积分。对于自转周期为$P_\star \simeq 0.1-1\,\mathrm{d}$量级的快速旋转M矮星，行星的结晶度$\varepsilon$在时间尺度$Δt \simeq 20-200\,\mathrm{kyr}$上可以经历经典的pK大变化$Δ\varepsilon(t)$高达数十度，这取决…
2021-03-18 astro-ph.EP gr-qc physics.space-ph
A modified "Type I migration" model for propeller moons in Saturn's rings
我们提出了一种机制，用于观察嵌入土星环中的“螺旋桨”卫星的非开普勒运动（Tiscareno et al. 2010，ApJL）。我们的机制，其中表面密度的径向变化-外部，不受嵌入的月球-由于“I型”角动量交换导致月球的平衡半长轴（Crida et al. 2010，AJ），提供了一个很好的拟合观测。未来的观察应该区分我们的模型和最近提出的其他模型。
2012-06-21 astro-ph.EP
The Hunt for Exomoons with Kepler (HEK): III. The First Search for an Exomoon around a Habitable-Zone Planet
开普勒-22 b是第一颗在其主星的宜居带被发现的凌日行星。在2.4地球半径，开普勒-22 b太大，不能被认为是地球的类似物，但如果这颗行星拥有一个足够大的卫星来维持大气层，那么开普勒-22系统可能仍然拥有一个地球世界。除了在宜居带内，该目标是有吸引力的，因为以前测量的精确径向速度和低内在光度噪声的可用性，这也使星的星震学研究。由于这些原因，开普勒-22 b被“开普勒搜寻系外卫星”（HEK）项目选为目标。在这项工作中，我们利用凌日，径向速度和星震学以及HEK项目开发的几种新工具对开普勒-22 b周围的系外卫星进行光动力学搜索，以改善系外卫星搜索。我们没有发现行星周围存在系外卫星的证据，并排除了质量>0.5地球质量的卫星，置信度为95%。通过信号注入和盲检索，我们证明了即使考虑到数据集的时间相关噪声，也可以很容易地检测到这颗行星的类地卫星。我们提供了行星Kepler-22 b的更新参数，包括通过利用单体天体密度剖面（SAP）将<53地球质量的质量修订为95%置信度和0.13（-0.13）（+0.36）的偏心率。最后，我们表明开普勒-22 b有一个>95%的概率是在经验的宜居带，但在保守的宜居带的概率<5%。
2013-09-09 astro-ph.EP
Transit Model of Planets with Moon and Ring System
自从第一颗系外行星被发现以来，人们一直在寻找那些最适合生命开始和进化的行星。然而，由于观测偏差，迄今为止发现的大部分行星都是气态巨星，排除了它们的可居住性。然而，如果这些热木星位于其宿主恒星的宜居带，并且如果岩石卫星绕它们运行，那么这些卫星可能适合居住。在这项工作中，我们提出了一个模型，考虑行星周围的卫星和行星环的存在下，行星过境模拟。月球的轨道被认为是圆形的，与行星轨道共面。恒星、行星、月球和环的其他物理和轨道参数可以在每次模拟中进行调整。可以根据需要模拟尽可能多的连续凌日。由于恒星表面上的斑点可能会产生类似于月球存在的信号，因此我们的模型也允许包含恒星斑点。模拟的结果是具有行星凌日的光变曲线。白噪声也可以被添加到光变曲线中，以产生类似于CoRoT和开普勒太空望远镜获得的曲线。目标是确定使用测光的卫星和/或环系统的可探测性标准。结果表明，用CoRoT探测半径小至1.3 R $_{\oplus}$的卫星和用Kepler探测半径小至0.3 R R_{\oplus}的卫星是可能的。
2011-11-23 astro-ph.EP
