Long-Term Stability of Tightly Packed Multi-Planet Systems in Prograde, Coplanar, Circumstellar Orbits within the $α$ Centauri AB System
我们进行长期的模拟，长达100亿年，2 - 6个行星的密集配置，每个行星的质量与地球一样，在围绕$α$ Centauri AB中的恒星组件的嵌套轨道上运行。最内侧的行星最初的轨道要么在恒星经验宜居带（HZ）的内边缘，要么在恒星保守的HZ的内边缘。虽然在低倾角、低离心率的轨道上的个别行星可以在两颗恒星的宜居带中存活，但来自伴星的扰动要求在每颗恒星的宜居带内的多行星系统中行星的最小间距必须明显大于围绕单颗恒星运行的类似多行星系统的间距，以便长寿。双星伴星会使围绕其中一颗恒星运行的行星轨道产生强制偏心率。在相控适当的拱星轨道上，初始偏心率等于其强迫偏心率的行星可以在比初始圆形轨道的行星更接近的轨道上生存，尽管所需的间距仍然高于绕单恒星运行的行星。在这两颗恒星的经验HZ范围内，总共有多达9颗行星在嵌套的椭圆轨道上可以存活到系统的当前年龄，其中5颗围绕着半人马座$α$ B，4颗围绕着半人马座$α$ A。
2018-01-18 astro-ph.EP
Stable Orbits in the Feeding Zone of the Planet Proxima Centauri c
该研究通过建模星子轨道演化，发现比邻星c行星形成后，部分星子可在其吸积带内稳定轨道或共振中长期存在。
2023-09-01 astro-ph.EP
The Habitability of Proxima Centauri b: II: Environmental States and Observational Discriminants
Proxima Centauri b为了解绕M矮星运行的类地行星的演化和性质提供了前所未有的机会。虽然Proxima Cen b的轨道位于其恒星的宜居带内，但多条看似合理的进化路径可能产生了不同的环境，这些环境可能适合也可能不适合。在这里，我们使用一维耦合气候-光化学模型来生成自洽的大气，用于我们的配套论文中预测的进化情景（Barnes等人，2016）。这些包括高O2，高CO2和更像地球的大气，具有氧化或还原成分。我们表明，这些模拟的环境可以居住或不适合居住在比邻星b的位置在宜居带。我们使用辐射转移模型来生成这些模拟环境的合成光谱和热相位曲线，并使用仪器模型来探索我们区分可能的行星状态的能力。这些结果不仅适用于Proxima Cen b，也适用于其他绕M矮星运行的类地行星。热相位曲线可以提供对大气存在的第一个约束，JWST观测长至7微米可以表征大气热传输和分子组成。JWST不太可能探测到海洋闪烁，但可能在大口径望远镜的范围内。直接成像光谱可以检测O 4，这是大量水分损失和O2保留的诊断，而不是光合作用。同样，在短于2.5 μm的波长处的强CO2和CO波段表明大气中以CO2为主。如果这颗行星适合居住并且挥发物丰富，直接成像将是探测可居住性的最佳手段。具有微生物生物圈的类地行星可以通过CH 4和光合作用产生的O2或烃雾层的存在来识别。
2016-08-30 astro-ph.EP
Exocomets in the Proxima Centauri system and their importance for water transport
冰质小行星和彗星对水的输送情况和效率仍然是行星系最重要的未解决问题之一。对太阳系外彗星动力学的更好理解将提供有关彗星水库的信息，并深入了解水的运输，特别是对宜居带行星的运输。探测到在这个系统的宜居带移动的Proxima Centauri-b（PCb），引发了关于这个星球是否适合居住的争论。在这项工作中，我们专注于系统中另一颗行星的稳定性和小型天体的水运输。我们进行了大量的N体模拟与PCB和外部奥尔特云一样的水库彗星。我们调查与地球的近距离接触和碰撞，这对水的运输很重要。观测者发现了第二颗周期超过60天的行星的迹象。我们的动力学研究表明，在这个系统中的两颗行星是稳定的，即使是更大质量的第二颗行星（~12个地球质量）。此外，我们进行模拟，包括系外彗星，第二颗行星，和二进制阿尔法半人马座的影响。对系外彗星动力学的研究表明，水输运的外部极限约为200天文单位。此外，我们表明，水的运输将是可能的，从一个接近的星子云（1-4 au）。从我们的模拟，基于典型的M星原行星盘，我们估计的水团输送到行星多达51个地球海洋。
2018-08-07 astro-ph.EP
Is Proxima Centauri b habitable? -- A study of atmospheric loss
我们解决了一个重要的问题，即新发现的系外行星Proxima Centauri b（PCb）是否能够在很长一段时间内保持大气。这是通过适应一个复杂的多物种MHD模型最初开发的金星和火星，并计算从PCb的离子逃逸损失。结果表明，如果PCb是非磁化的，离子逃逸率约两个数量级高于我们的太阳系的类地行星。相比之下，如果行星确实有一个固有的偶极磁场，在恒星风动压的某些值下，速率会降低，但它们仍然高于我们太阳系类地行星的观测值。这些结果必须解释与适当的谨慎，因为大多数相关参数的多氯联苯仍然部分或全部未知。
2017-03-02 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
Habitable Zones in Binary Star Systems: A Zoology
已经提出了几个概念，以确定在多恒星环境中哪些地方类地行星可能仍然适合居住。例如，基于等射线的宜居带依赖于日射几何来预测宜居性，而辐射宜居带则考虑了潜在宜居行星的轨道运动。动态信息宜居带包括行星轨道上的引力扰动，以及全尺寸的自洽模拟，这些模拟有望详细了解选定的陆地世界的演变。所有上述方法都同意恒星的多重性并不排除可居住性。在这样的环境中，对何处寻找可居住世界的预测可能因概念而异。本文的目的是提供一个概述目前的方法，并提出简单的分析估计的各种类型的宜居带的双星系统。
2020-09-04 astro-ph.EP
On the enlargement of habitable zones around binary stars in hostile environments
我们调查的假设，即在致密的恒星形成区域的硬化双星周围的宜居带的大小增加。我们的研究结果表明，这一假设基本上是不正确的。虽然某些双星配置允许扩展的宜居带，这样的设置通常要求系统中的所有轨道都接近圆形。在所有其他情况下，行星只有在表现出非常高的气候惯性时才能保持宜居。
2019-06-01 astro-ph.EP
The Habitable Zone and Extreme Planetary Orbits
给定恒星的宜居带描述了行星表面可能存在液态水的恒星周距离范围，这取决于恒星的性质。在这里，我们描述的发展宜居带的概念，它的应用到我们自己的太阳系，并随后应用到系外行星系统。我们进一步将其应用于极端偏心轨道的行星，并显示它们如何仍然保留生命的属性，这取决于在宜居带内度过的总轨道的百分比。
2012-05-11 astro-ph.EP
Fast litho-panspermia in the habitable zone of the TRAPPIST-1 system
在宜居带中有几颗短周期的地球质量的行星，TRAPPIST-1系统可能允许岩石胚种说在很短的时间尺度上发生。我们调查的效率和速度行星际物质转移所造成的影响到宜居带行星。通过模拟撞击喷出物从喷出到（再）吸积的轨迹，我们发现，在行星逃逸速度附近和略高于行星宜居带的喷出速度下，行星之间的运输是最快的。在这些喷射速度下，喷射物质的${\sim}10\%$到达$10^2\mathrm{~yr}$内的另一个宜居带行星，表明TRAPPIST-1中的石胚说比太阳系中快4到5个数量级。
2017-04-05 astro-ph.EP
Circumbinary habitable zones in the presence of a giant planet
确定双星系统中的宜居带可能是一项具有挑战性的任务，由于扰动的行星轨道和变化的恒星辐射条件的组合。然而，“动态信息宜居带“的概念使我们能够预测在如此复杂的环境中在哪里寻找宜居世界。动力学上的宜居带在过去曾被用来研究双星系统中的星周行星和巨行星系统中的类地行星的适居性。在这里，我们将这个概念扩展到环双星轨道上的潜在可居住世界。我们表明，宜居带的边界可以找到分析，即使另一个巨大的行星是在系统中存在。通过对开普勒-16、开普勒-34、开普勒-35、开普勒-38、开普勒-64、开普勒-413、开普勒-453、开普勒-1647和开普勒-1661的研究，我们证明了在大多数系统中存在已知的巨行星并不排除存在潜在的宜居世界。在所研究的系统中，开普勒-35、开普勒-38和开普勒-64目前似乎提供了最良性的环境。相比之下，开普勒-16和开普勒-1647不太可能拥有可居住的世界。
2021-03-16 astro-ph.EP
Effects of Radius and Gravity on the Inner Edge of the Habitable Zone
对宜居带的严格定义及其对行星性质的依赖是寻找宜居系外行星的一部分。在这项工作中，我们使用的大气环流模型ExoCAM来确定如何的潮汐锁定的行星轨道M矮星的宜居带的内边缘取决于行星半径，表面重力和表面压力。我们发现，更大质量的行星的宜居带的内边缘发生在更高的恒星辐射，在以前的一维模拟中发现。我们还确定了不同的行星半径和表面重力的相对影响。行星半径的增加会导致行星辐射降低和气候变暖，将宜居带的内部边缘推向恒星辐射降低。这是由于环流状态的变化导致了亚恒星点周围厚厚的反射云层的破坏。重力增加会增加向外的长波辐射，这会将宜居带的内部边缘移向更高的恒星辐射。这是因为水蒸气的柱质量随着重力的增加而减少，从而导致温室效应的减少。引力对向外长波辐射的影响比半径对行星辐射的影响更强，因此引力和半径一起增加会导致宜居带的内边缘向更高的恒星辐射移动。我们的研究结果表明，大质量类地行星的宜居带的内边缘出现在较大的恒星辐射下。
2019-04-28 astro-ph.EP
Earth-size planet formation in the habitable zone of circumbinary stars
在这项工作中，研究了近距离双星系统在其宜居带内存在地球大小行星的可能性。首先，我们选择了所有已知的近双星系统与确认的行星（共22个系统），以计算其各自的宜居带（HZ）的边界。然而，只有8个系统拥有计算HZ所需的所有数据。然后，我们用测试粒子数值研究了八个系统中每一个在宜居带内的稳定性。从结果中，我们选择了五个在宜居带（HZ）内具有稳定区域的系统，即开普勒-34，35，38，413和453。对于这五种情况下的系统中的HZ稳定区域，我们进行了一系列的数值模拟考虑磁盘组成的行星胚胎和微行星的行星形成，有两个不同的密度分布，除了每个系统的恒星和主行星。我们发现，在开普勒-34和453系统的情况下，在宜居带内没有形成地球大小的行星。虽然开普勒-453中形成了类似地球质量的行星，但它们位于HZ之外。相比之下，对于开普勒-35和38系统，结果表明在所有模拟中都形成了潜在的宜居行星。在开普勒-413系统的例子中，仅仅在一次模拟中，一颗类地行星就在宜居带内形成。
2020-03-26 astro-ph.EP
A model Earth-sized planet in the habitable zone of $α$ Centauri A/B
岩石系外行星的整体化学成分和内部结构对于了解其长期演化和潜在的可居住性至关重要。对太阳系岩石天体和其他行星系的化学成分的观测越来越多地显示出一种一致的图景，即岩石行星的化学成分反映了其宿主恒星的难熔元素，而这种表达方式则分解为挥发物。这一行为可以用行星形成和早期演化过程中的挥发分来解释。在这里，我们应用一个脱挥发分模型与太阳系天体校准我们最近的类太阳恒星的化学成分- $α$半人马座A和B -估计在这个二元系统（“$α$ -半人马座地球”）中的任何可居住带岩石行星的整体组成。通过对可能的行星内部和早期大气的进一步建模，我们发现与地球相比，这样的行星预计具有（i）类似地由硅酸盐主导的还原（原始）地幔，尽管富含含碳物质（石墨/金刚石）;（ii）稍大的铁核心，核心质量分数为$38.4_{-5.1}^{+4.7}$ wt%（参见图1）。地球的32.5 $\pm$ 0.3重量%）;（iii）相当的水储存能力;和（iv）类似于太古代地球的CO $_2$ -CH $_4$ -H $_2$ O主导的早期大气。进一步考虑到它的$\sim$低25%的来自长寿命放射性核素的内在放射性加热，一个古老的$α$ -Cen-地球（比地球老$\sim$ 1.5-2.5 Gyr）预计有效率较低的地幔对流和行星表面重塑，具有潜在的长期停滞盖制度的历史。
2022-01-25 astro-ph.EP astro-ph.SR
Stable habitable zones of single Jovian planet systems
随着望远镜灵敏度和观测技术的不断改进，在恒星宜居带中寻找岩石行星的工作正进入一个令人兴奋的时代。有这么多的系外行星系统可供后续观测，以寻找潜在的宜居行星，人们需要优先考虑不断增长的候选者名单。我们的目标是确定哪些已知的行星系在其宜居带中动态地能够容纳岩石行星，目的是帮助集中未来的行星搜索计划。我们进行了一系列广泛的数值模拟，以确定在单个类木行星系统的宜居带中，地球质量的行星可以保持稳定轨道的区域，特别关注类地系外行星调查目标目录（CELESTA）中的系统。我们发现，小的，地球质量的行星可以保持稳定的轨道的情况下，可居住区是很大程度上，或部分，不受附近的木星，和相互的引力相互作用和共振机制能够产生稳定的轨道，即使在宜居带，是显着或完全破坏了木星。我们的研究结果产生了一个列表中的13个单类木行星系统CELESTA，不仅能够支持地球质量的行星在其宜居带的稳定轨道，但我们也能够约束地球质量的行星的轨道，使诱导的径向速度信号将与下一代仪器检测。
2017-06-19 astro-ph.EP
The Catalog of Earth-Like Exoplanet Survey TArgets (CELESTA): A Database of Habitable Zones around Nearby Stars
在星周宜居带中定位行星是许多系外行星调查的优先事项。天基和地基调查都需要强大的工具集来帮助目标选择和任务规划。我们提出了类地系外行星调查目标目录（CELESTA），这是一个围绕36，000颗附近恒星的宜居带数据库。我们计算了恒星的参数，包括有效温度、质量和半径，并量化了与星周宜居带相对应的轨道距离和周期。我们通过对比CELESTA的计算参数和观测数据来衡量我们预测的准确性。我们通过计算在给定的调查时间内探测的宜居带的数量来确定潜在的投资回报。CELESTA的功能扩展到未来的一个多功能框架，使新的观测进行持续的比较，并重新计算时，更新宜居带模型，恒星温度，或视差数据变得可用。我们希望在数据可用时使用盖亚任务的数据升级和扩展CELESTA。
2016-02-24 astro-ph.EP
Analytical investigation of the decrease in the size of the habitable zone due to limited CO$_2$ outgassing rate
宜居带的概念很重要，因为它集中了对地外生命的科学探索，并有助于规划未来的望远镜。最近的研究表明，如果CO $_2$的释气速率不足以维持高的CO $_2$分压，防止硅酸盐风化作用的去除，那么靠近宜居带外缘的行星实际上可能无法保持温暖和宜居。在本文中，我使用简单的方程的气候和CO $_2$预算的行星在宜居带，可以捕捉系统的定性行为。用这些方程，我推导出一个有效的外边缘的宜居带的分析公式，包括限制所施加的CO $_2$放气率。然后，我表明，气候之间的循环雪球状态和温暖的气候是唯一可能超出这个限制，如果在雪球气候的风化率小于CO $_2$出气率（否则稳定的雪球状态的结果）。我推导出一个分析解决方案的气候周期，包括一个公式，他们在这个限制期间。这项工作使我们能够探索定性的影响风化过程的有效外缘的宜居带，这是很重要的，因为风化参数化是不确定的。
2016-06-09 astro-ph.EP
Fitting Formulas for Determining the Existence of S-type and P-type Habitable Zones in Binary Systems: First Results
本文介绍了获得快速判定双星系统中S型和P型宜居带存在性的拟合公式的初步工作。根据以前的工作，我们计算的气候宜居带的限制，在二进制系统（敏感地依赖于系统参数）的基础上，一个联合约束，包括行星轨道稳定性和宜居区域的一个可能的系统行星。我们还考虑了Kopparapu及其合作者先前获得的行星气候模型的最新结果。拟合方程的基础上，我们的工作提出了选定的情况下。
2016-09-27 astro-ph.EP
An Analytic Method to determine Habitable Zones for S-Type Planetary Orbits in Binary Star Systems
随着越来越多的太阳系外行星在双星系统中或其周围被发现，经典宜居带的确定问题也随之产生。第二颗恒星的辐射和引力扰动是否对宜居带的范围有显著的影响，或者仅仅考虑主星就足够了？在这篇文章中，我们研究了恒星的同伴与不同的光谱型的太阳辐射的类地行星收到的影响，围绕太阳的主要。我们目前的时间独立的分析估计，并比较这些通过高精度数值轨道计算得到的日照统计。结果表明，一个强烈的依赖永久的可居住性的二进制的偏心率，以及可能的扩展宜居带向二次密近双星系统。
2012-04-11 astro-ph.EP
Effects of Proxima Centauri on Planet Formation in Alpha Centauri
半人马座比邻星是一颗M矮星，距离半人马座阿尔法双星约15，000天文单位，同向运动，可能在一个松散的轨道上。动态模拟表明，这种配置可以形成一个更紧密的绑定三重系统。作为我们最近的邻居，这些恒星作为潜在的行星宿主引起了极大的兴趣，恒星的动力学决定了系统内任何行星的形成。在这里，我们提出了一个方案的演变阿尔法半人马座A和B和比邻星作为一个三重系统。基于N体模拟，我们确定这条形成的途径是合理的，我们量化的影响，行星形成的半人马座阿尔法双星。我们预计，这种形成的情况可能比在当前配置中形成的系统稍微截断了星周盘，但它很可能不会阻止类地行星形成。我们在这个系统中模拟了行星形成，发现在大多数情况下，可以预期两个或更多的类地行星围绕半人马座阿尔法A或B，在一个区域内运行约2 AU，假设星子和行星胚胎能够首先在系统中形成。此外，类地行星形成和稳定在比邻星的宜居带也是合理的。然而，这些恒星周围没有行星可能表明过去的恒星动力学具有高度破坏性。
2016-08-22 astro-ph.EP
Stability of additional planets in and around the habitable zone of the HD 47186 Planetary System
我们研究了HD 47186行星系中一个额外的、潜在的宜居行星的动力学稳定性。目前已知该系统中有两颗行星：一颗周期为4.08天的“热海王星”和一颗周期为3.7年的土星质量行星。在这里，我们考虑的可能性，一个或多个未被发现的行星存在于两个已知的行星之间，并可能在该系统的宜居带。由于已知行星的质量相对较低，额外的行星可能具有质量$\lsim 10 \mearth$，因此是类地行星，进一步提高了潜在的可居住性。我们进行$N$ -体模拟，以确定行星$b$和$c$之间的稳定区，并发现大部分内部宜居带可以窝藏一个$10 \mearth$行星。以目前$\sim 1$ m/s的径向速度阈值，如果它位于宜居带的内部边缘，在0.8 AU处，应该可以探测到另一颗行星。我们还表明，稳定区可能包含两个额外的行星$10 \mearth$，如果他们的偏心率低于$\sim 0.3$。
2009-03-20 astro-ph.EP
Fitting Formulae and Constraints for the Existence of S-type and P-type Habitable Zones
本文导出了快速判定双星系统中S型和P型宜居带存在性的拟合公式。在前人工作的基础上，我们考虑了气候宜居带的限制，在双星系统（敏感地依赖于系统参数）的基础上，一个联合约束，包括行星轨道稳定性和一个可能的系统行星的适居区。此外，我们采用了Kopparapu及其合作者获得的行星气候模型的最新结果。我们的结果被应用到四个P-型系统（Kepler-34，Kepler-35，Kepler-413和Kepler-1647）和两个S-型系统（TrES-2和KOI-1257）。我们的方法可以衡量这些系统的气候宜居带的存在，在一个简单的方式与观测的不确定性的详细考虑。进一步的应用可能包括对其他现有系统以及将通过今后的观测活动查明的系统的研究。
2017-10-09 astro-ph.EP
Triaxial Deformation and Asynchronous Rotation of Rocky Planets in the Habitable Zone of Low-Mass Stars
在宜居带内围绕M矮星运行的岩石行星往往会被潮汐耗散驱动而同步旋转，这可能会给维持行星上的适居气候带来困难。然而，行星可能会被捕获到异步自旋轨道共振中，如果行星有足够大的内在三轴变形，这种捕获可能更有可能。我们推导出了岩石行星的最大三轴度的解析表达式，有和没有液体信封，作为行星的半径，密度，刚度和断裂的临界应变的函数。导出的最大三轴度与太阳系中类地行星的三轴度观测结果一致，表明M矮星宜居带中的岩石行星原则上可以处于异步自旋轨道共振状态。
2017-05-07 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
Tides Tighten the Hycean Habitable Zone
本文纳入恒星—行星潮汐作用重估 Hycean 行星宜居带，证明中等偏心率引发的潮汐加热会在更大轨道半径处截断宜居带。
2025-06-14 astro-ph.EP
A dynamical test for terrestrial planets in the habitable zone of HD 204313
随着系外行星探测技术的改进，发现的多行星系统的数量正在增加，而探测可能适合居住的地球质量的行星仍然很复杂，因此需要新的搜索策略。因此，对已知多行星系统的动力学研究是寻找稳定和宜居行星候选者的重要工具。在这里，我们提出了一个三行星系统HD 204313的动力学研究，以确定它是否可以在其宜居带内拥有一颗类地行星，并有足够的时间来发展生命。我们在该系统中发现了两个半稳定区域，但都没有证明稳定时间足以让类地行星发展生命。我们的研究表明，重叠的弱和高阶共振可能是负责这些半稳定区域。这项研究为一个更大的项目建立了一个框架，该项目将研究多行星系统宜居带的动力稳定性，为未来的宜居低质量行星搜索提供一个有趣的目标清单。
2014-02-12 astro-ph.EP
A Volcanic Hydrogen Habitable Zone
经典的宜居带是恒星周围的圆形区域，其中液态水可能存在于岩石行星的表面。传统的N2-CO2-H2O宜居带（HZ）的外缘在我们的太阳系中延伸到近1.7 AU，超过这个范围，CO2的凝结和散射超过了它的温室容量。在这里，我们表明，在靠近外缘的行星上，大气H2的火山放气可以将宜居带扩展到我们太阳系的~2.4 AU。只要火山释放的氢气抵消了从大气层顶部逃逸的氢气，这种更广泛的火山氢气宜居带（N2-CO2-H2O-H2）就可以持续下去。我们使用一个单柱辐射对流气候模式来计算这个火山氢宜居带的HZ限制的氢浓度在1%和50%之间，假设扩散有限的大气逃逸。当氢浓度为50%时，M到A型恒星维持外缘所需的有效恒星通量会减少约35%到60%。相应的轨道距离增加约30%至60%。相对于经典的HZ，这个HZ的内边缘只向外移动了约0.1%到4%，因为H2变暖在稠密的H2O大气中减少了。这种火山H2大气层的大气尺度高度在HZ外缘附近也增加，便于远程探测大气特征。
2017-02-28 astro-ph.EP
Habitable Evaporated Cores: Transforming Mini-Neptunes into Super-Earths in the Habitable Zones of M Dwarfs
我们表明，在M矮星的宜居带中的小型气态系外行星（“迷你海王星”）的光蒸发可以从这些行星中去除几个地球质量的氢和氦，并将它们转化为潜在的宜居世界。我们耦合X射线/极紫外（XUV）驱动的逃逸，热演化，潮汐演化和轨道迁移，以探索可能含有这种“可居住的蒸发核”（HEC）的系统类型。我们发现，HEC最有可能形成的行星与$\sim 1 M_\oplus$固体核心与高达约50%的H/He的质量，虽然是否一个给定的迷你海王星形成HEC是高度依赖于早期的XUV演化的主恒星。由于M矮星周围的类地行星是由当地物质的积累而形成的，很可能会形成小而干燥的行星，小的迁移迷你海王星的蒸发可能是这些恒星周围富含挥发物的地球的主要形成机制之一。
2015-01-26 astro-ph.EP
Prospects for Characterizing the Atmosphere of Proxima Centauri b
新发现的地球质量的行星在比邻星的宜居带可能有生命-如果它有一个大气层，支持表面液态水。我们表明，詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）从5-12微米的热相位曲线观测可以用来测试这样的大气的存在。我们预测的热变化裸露的岩石与行星的35%的热量重新分配到夜面，并表明，JWST相位曲线测量可以区分这些情况下，在$4σ$的信心，假设光子有限的精度。我们还考虑了类地大气的情况，发现臭氧9.8微米波段可以用更长的积分时间（几个月）检测到。我们的结论是，JWST观测有可能对距离太阳系最近的恒星周围存在生命的可能性提出第一个限制。
2016-10-30 astro-ph.EP
Exoplanets beyond the Conservative Habitable Zone: II. Occurrence
本研究基于潮汐锁定行星夜侧液态水模型拓展宜居带范围，结合Kepler数据归一化计算，得出潜在宜居行星丰度可比保守估计高50倍、10秒差距内或有数百颗宜居行星的结论。
2025-10-01 astro-ph.EP
Tracing the Inner Edge of the Habitable Zone with Sulfur Chemistry
本研究提出利用系外行星大气硫物种揭示干燥地表来绘制宜居带内边缘，通过耦合气候-化学建模发现硫气体可观测性取决于宿主M矮星UV通量，为未来经验性定义宜居带提供了方法。
2025-01-29 astro-ph.EP
Ocean Dynamics and the Inner Edge of the Habitable Zone for Tidally Locked Terrestrial Planets
最近的研究表明，海洋动力学可以对永久性的夜晚产生显著的变暖效应，这些夜晚是1比1潮汐锁定的类地系外行星，在宜居带中间有类似地球的大气和海洋。然而，海洋动力学对宜居带边界（内缘和外缘）的影响仍然是未知的，这是我们对这类行星理解的一个主要空白。在这里，我们使用一个耦合的大气-海洋全球气候模式，以显示行星的热量传输从白天到黑夜的一面是由海洋在较低的恒星通量和大气附近的宜居带的内边缘。在高恒星通量下，海洋热传输（OHT）的减少主要是由于表面风应力的减弱和表面短波能量沉积的减少。我们进一步表明，海洋动力学几乎没有影响的观测热相位曲线的行星附近的内边缘的宜居带。对于行星在宜居带的中间范围，海洋动力学移动最热点的表面从亚恒星点向东。这些结果表明，未来对内缘的研究可能会将计算资源投入到仅限于大气的过程中，如云和辐射。然而，对于宜居带的中间范围和外缘的研究，将需要完全耦合的海洋-大气模拟。请注意，由于计算资源的限制，只有一个旋转周期（60个地球日）已在本研究中系统地检查;未来的工作，不同的旋转周期以及其他参数，如大气质量和成分是必要的。
2019-02-06 astro-ph.EP
Terrestrial Planets Formation around Circumbinary Habitable Zone: Inward Migration in the Planetesimal Swarm
根据核心吸积理论，环双星胚只能在临界半长轴（CSMA）之外形成。然而，由于相对较高的密度的固体物质在内部磁盘，显着数量的小星子必须存在于内部区域时，胚胎形成的外部这个CSMA。因此，在气盘耗尽后，由星子群诱导的胚胎迁移是可能的。通过数值模拟，我们发现：（1）散射驱动的胚胎向内迁移是稳健的，如果采用类MMSN盘的质量分布，行星可以在宜居带形成;（2）内部区域的星子总质量和胚胎-胚胎连续散射是导致胚胎显著迁移的两个关键因素;（iii）分散驱动的胚胎迁移是一种自然的水分输送机制。我们建议，行星探测应集中在其宜居带靠近CSMA的密近双星。
2012-11-29 astro-ph.EP
Migration of bodies in the Proxima Centauri and Trappist 1 planetary systems
Vernadsky Institute of Geochemistry and Analytical Chemistry of RAS（俄罗斯科学院地球化学与分析化学研究所）
研究了比邻星和TRAPPIST 1行星系统中行星esimal的迁移，发现其可能在共振轨道上移动，并向内行星输送冰冻物质。
2024-11-08 astro-ph.EP
The Habitable Zone Gallery
宜居带图库（www.hzgallery.org）是一项针对系外行星社区的新服务，它为每个具有已知行星轨道参数的系外行星系统提供宜居带（HZ）信息。该服务包括一个可排序的表，其中包含有关HZ内轨道相位百分比，行星有效温度和其他基本行星属性的信息。除了表格，我们还绘制了行星的周期和偏心率，以及它们在HZ中的时间。该服务包括一个已知系统的画廊，这些系统绘制了轨道和HZ相对于这些轨道的位置。还提供了动画，有助于轨道可视化，并提供了变化的有效温度为这些行星在偏心轨道。在这里，我们描述了科学的动机，基础计算，和网站的结构。
2012-02-10 astro-ph.EP
The effect of high nitrogen pressures on the habitable zone and an appraisal of greenhouse states
宜居带是任务架构用来选择潜在宜居行星进行后续光谱观测的主要工具。鉴于其重要性，宜居带的精确大小和位置仍然是一个热门话题，因为许多研究使用一系列模型评估了各种因素，包括：大气成分，时间和行星质量。然而，很少有工作评估宜居带如何随着背景氮压力的变化而变化，这与行星的宜居性和生命承载潜力直接相关。在这里，我使用一个先进的能量平衡模型与云显示，我们的太阳系宜居带约为0.9至1.7 AU，假设5巴的氮背景压力和最大100%的云覆盖在内部边缘。这个宽度比保守的宜居带估计要宽20%。类似的扩展计算为A至M星。我还表明，冷却云和薄雾和高背景压力可以降低失控的温室阈值温度约300 K（或更低）的行星轨道上的任何恒星类型。这是因为行星的温度增加使得更靠近恒星的气候稳定，在那里，较低的平均地面温度可以触发快速的不稳定。平流层温度非常高的行星的长波发射增强也可以在较小的轨道距离上实现稳定的气候。该模型预测了一个失控的温室超过约330 K的行星绕太阳运行，这是与以前的工作一致。然而，潮湿的温室只发生在绕A星运行的行星上。
2020-04-01 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
Hot Hydrogen Climates near the inner edge of the Habitable Zone
年轻的类地行星可以捕获或释放富含氢气的大气层，其中含有数十至数百巴的氢气，这些氢气可以持续1亿年或更长时间。虽然地球和类地系外行星上最早的可居住条件可能是在大气层仍然由H2主导的时候出现的，但对H2的气候影响仍然知之甚少。先前的研究表明，H2在宜居带的外缘诱导强烈的温室效应。在这里，我们使用一个一维辐射对流模式表明，H2也导致强烈的变暖附近的内边缘的宜居带。然而，与H2在外缘的温室效应不同，它在内缘附近的效应是由热力学驱动的：H2的大的热尺度高度允许大气储存比纯H2O大气或具有重背景气体（如N2或CO2）的大气更多的水蒸气，从而放大了H2O的温室效应。使用理想化的灰色计算，然后，我们提出了一个一般性的论点，不同的背景气体如何影响内边缘的宜居带。H2因其诱导新的“蛋奶酥”气候的能力而脱颖而出，这进一步支持了其变暖效应。我们的研究结果表明，如果靠近宜居带内边缘的行星上最早的条件是富含H2，那么它们可能也很热：1 bar的H2足以将地面温度提高到340 K以上，50 bar的H2足以将地面温度提高到450 K以上。
2019-07-30 astro-ph.EP
How Close Are We To Detecting Earth-like Planets in the Habitable Zone Using the Radial Velocity Technique?
在宜居带发现类地系外行星是天文学家寻找地外生命的重要里程碑。径向速度（RV）技术仍然是探测和表征系外行星系统最有力的工具之一，考虑到恒星光谱品质因数、RV校准源、恒星噪声和大地污染，计算了不同观测带通和不同光谱型下RV精确测量的不确定度。我们在各种条件下用RV技术预测了不同光谱型的最佳观测带通。我们比较RV信号的类地行星在宜居带（HZ）的不久的将来的状态，最先进的RV精度，并试图回答这个问题：我们有多接近检测类地行星在HZ使用RV技术？
2011-07-24 astro-ph.EP
Can Planets Exist in the Habitable Zone of 55~Cancri?
我们研究的目的是探索在55~Cancri的宜居带中可能存在地球质量的行星，这是一项基于详细的轨道稳定性模拟的努力。已知这颗恒星拥有（至少）五颗行星，质量介于超级地球和彗星型之间。此外，根据观测限制，在$\sim$ 0.8~au和$\sim$ 5.7~au之间存在一个没有行星的空间，注意到这个间隙的内部部分与55~Cnc的宜居带基本一致--这是寻找潜在宜居行星的真诚动机。以前有人认为，55~Cnc系统中能够存在类地宜居行星，包括一颗位于$\sim$ 1.5~au的行星。我们通过采用轨道积分集和假设积分时间为5千万年来探索这种可能性。我们发现，在该系统的宜居带的地球质量的行星的可能性强烈依赖于所采用的系统参数，特别是55~Cnc-f的偏心率，这是有争议的，既有一个高值（$e \sim 0.32$）和一个低值（$e \sim 0.08$）先前已推导。如果采用较低的值（连同系统参数的其他更新），更合理和最新的值，地球质量的行星将能够存在于1.0~au和2.0~au之间的差距，从而暗示了可居住系统行星的可能性。因此，55~Cnc应该被认为是未来可居住行星搜索任务的有利目标。
2019-02-25 astro-ph.EP
Exomoon Climate Models with the Carbonate-Silicate Cycle and Viscoelastic Tidal Heating
与类地系外行星相比，具有类地属性的系外卫星的宜居带是一个非平凡的流形。潮汐加热、日食和行星照明在系外卫星能量收支中的存在结合起来产生了星周和行星周围的宜居区域。分析计算表明，环行星宜居区域仅由内边缘定义（其外部界限由轨道稳定性决定）。随后使用一维纬向气候模式的计算表明，日食和冰-陆反馈的综合效应可以产生环行星宜居带的外缘。但是，这种外部边缘是真实的，还是气候模型相对简单的假象？我们提出了一个升级的一维气候模式的类地外月气候，包含碳酸盐-硅酸盐循环和粘弹性潮汐加热。我们进行参数调查的拱星和环宜居带，我们发现，外环行星可居住的边缘仍然提供月球的轨道是不倾斜的相对于行星。增加碳酸盐-硅酸盐循环会使大气中二氧化碳的分压增加，从而促进温室效应，从而将环行星宜居带向外推。粘弹性潮汐加热扩大了宜居带相比，标准的，固定的Q模型。由于融化而减弱的潮汐加热效应使得卫星在更高的离心率下是可居住的，并将内部的星周和环行星宜居带边界向内推。
2016-01-05 astro-ph.EP
Abiotic oxygen-dominated atmospheres on terrestrial habitable zone planets
探测其他行星上的生命需要识别生物特征，即，可观测到的行星性质，有力地表明生物圈的存在。最广泛接受的类地行星的生物特征之一是氧气是主要成分的大气层。在这里，我们表明，任何恒星类型周围的无生命的宜居带类地行星都可能由于水的光解而形成以氧气为主的大气，因为当大气中的非冷凝气体（例如，N2、Ar）的含量较低。因此，O2和O3的光谱特征不能单独被视为地外生命的有力迹象。
2014-03-20 astro-ph.EP
Habitable zone predictions and how to test them
宜居带（HZ）是恒星周围的区域，在那里，岩石行星的表面可能存在水体。经典的HZ定义提出了一些与地球相同的假设，包括假设可居住行星最重要的温室气体是CO2和H2O，可居住行星围绕主序星运行，以及碳酸盐-硅酸盐循环是潜在可居住行星上的普遍过程。在这里，我们讨论这些和其他预测的宜居带和观测，需要测试他们。我们还首次讨论了为什么A星可能是有趣的HZ前景。而不是依赖于未经验证的推断，从我们的地球，我们认为，未来的宜居性研究需要第一原则的方法，时间，空间，物理，化学和生物系统的动态耦合。我们还认为，下一代任务只是在不太遥远的将来一个更加充满数据的时代的开始，届时可能会有数百到数千颗HZ行星产生我们所需的统计数据，而不仅仅是寻找宜居带行星，而是实际确定哪些行星最有可能显示生命。
2019-03-12 astro-ph.EP
Spectral signatures from the habitable zone
Centre for Planetary Habitability, Department of Geoscience, University of Oslo（奥斯陆大学地球科学系行星宜居性中心）
研究通过分析宜居带行星的光谱特征，探讨未来望远镜对系外行星大气的探测能力，以氧气和氢碘化物作为生物和技术特征的示例进行信号分析。
2026-04-10 astro-ph.EP
Habitable Zones with Stable Orbits for Planets around Binary Systems
提出了一种计算双星周围宜居带（HZ）的一般公式。在这种情况下，HZ必须满足两个独立的条件：辐射条件和动力学稳定性条件。对于单颗恒星，通常的星周宜居带概念仅基于辐射条件，而动力学稳定性条件则被认为是理所当然的。对于辐射条件，我们扩展了简单的配方的星周宜居带的单星，偏心恒星双星系统的情况下，在不同的轨道相位的两个源的光度有助于其行星星周和星周地区的辐照度。我们的方法考虑了偏心轨道的双星，并保证在计算的宜居带中的轨道在所有轨道相位都保持在它的范围内。对于动力学稳定性条件，我们使用Pichardo等人在2005年开发的不变循环方法来寻找稳定的，不相交的轨道区域，这是一种鲁棒的方法来寻找双星中的稳定区域，因为它是基于运动积分的存在。我们采用合并的标准来计算HZ的64个双星在太阳附近已知的轨道参数，包括一些已发现的行星。提供了公式和插值表，因此读者可以使用他们喜欢的恒星通量极限计算任意双星系统的HZ边界。这些公式与稳定区的公式一起，可以计算任何双星系统周围的稳定区和适居区。我们发现56%的情况下，我们考虑可以满足这两个限制，这是一个非常重要的收缩二元系统。然而，我们的结论是，这些系统的动力学和辐射安全区存在，必须考虑强有力的候选人在寻找可居住的行星
2014-05-21 astro-ph.EP
GCM Simulations of Unstable Climates in the Habitable Zone
最近有人提出，在宜居带外部区域的类地行星经历了不稳定的气候，在冰川和冰川消退的气候状态之间反复循环（Menou 2015）。虽然这一结果已经得到证实，并扩展到解释早期火星气候记录（Haqq-Misra et al. 2016; Batalha et al. 2016），但所有现有的工作都依赖于高度理想化的低维气候模型。在这里，我们确认，气候周期的现象仍然在三维地球气候模型具有相当多的自由度。为了规避Gyr时间尺度上集成气候的计算障碍，我们设计了一个混合的0 D-3D积分器，它使用一个大气环流模型（GCM）作为一个短的松弛步骤，沿着一个长的进化气候序列。我们发现，GCM气候循环是定性一致的低维结果。这就为我们建立了一个更坚实的基础，即外层宜居带行星可能更容易在短暂的冰川状态下被发现。
2017-09-22 astro-ph.EP
Assessing Circumbinary Habitable Zones using Latitudinal Energy Balance Modelling
以前描述环双星宜居带的尝试都是根据两颗恒星的组合辐射场来解析计算的。通过对比这些“空间HZ”，我们提出了一个数值分析的“轨道HZ”，一个宜居带定义为行星轨道要素的函数。这个轨道HZ更适合处理（例如）偏心行星轨道，并且与系外行星观测返回的数据更直接相关。产生一个轨道HZ需要运行大量的气候模拟来研究参数空间-我们使用横向能量平衡模型（LEBM）来实现这一点，该模型处理两颗恒星对行星的日射（包括相互食），以及行星大气层吸收，传递和损失热量的能力。本文给出了几个已知的环双星行星系：Kepler-16，Kepler-34，Kepler-35，Kepler-47和PH-1的轨道HZ。一般来说，在零偏心率的轨道HZ与其他作者推导的空间HZ是一致的，虽然我们检测到一些签名的变化，符合共振之间的二进制和行星轨道周期。我们证实，开普勒-47周围的类地行星开普勒-47 c的轨道参数可能拥有液态水，尽管目前的不确定性，其偏心率。开普勒-16 b被发现在宜居带之外，其他被调查的环双星行星也是如此。
2013-10-14 astro-ph.EP
Atmospheric constraints for the CO2 partial pressure on terrestrial planets near the outer edge of the habitable zone
近年来，已经发现了几颗可能适合居住的系外行星和系外行星候选者。大气中的二氧化碳含量对地表条件和可居住性至关重要。在缺乏关于该行星地球化学的详细资料的情况下，这一数量可被视为一个自由参数。到目前为止，类地行星的CO2分压已经得到了假设一个可用的挥发性水库和放气的情况。本研究的目的是计算允许的最大CO2压力在地球外行星的轨道附近的宜居带的外边界耦合的辐射效应的CO2和它的冷凝在表面。这些限制可能会限制大气中二氧化碳的允许量，而与行星储存库无关。采用一维无辐射对流云的大气模式。根据地面温度和蒸汽压曲线确定CO2分压。所考虑的设想方案涵盖范围广泛的参数。结果表明，行星的宜居带周围的K-，G-和F-型恒星的允许的CO2压力是有限的蒸汽压力曲线，而不是由行星水库。最大CO2压力低于临界点pcrit =73.8 bar时的CO2蒸汽压力。对于M-型恒星，二氧化碳压力超过pcrit是可能的，几乎所有的情况下考虑整个宜居带。这意味着仅使用地质模型来确定类地行星的二氧化碳分压可能过于简单，并且可能高估了朝向宜居带外缘的大气二氧化碳。（节略）
2012-11-19 astro-ph.EP
Stellar Activity Masquerading as Planets in the Habitable Zone of the M dwarf Gliese 581
M矮星Gliese 581被认为拥有四颗行星，其中一颗（GJ 581 d）靠近宜居带，如果它是一颗岩石行星，它的表面可能支持液态水。另一颗可居住带行星GJ 581 g的发现是有争议的，因为它的重要性取决于d的偏心率。使用H-alpha线分析恒星活动，我们测量了130+/-2天的恒星旋转周期以及H-alpha调制与径向速度的相关性。对活动进行修正后，GJ 581 d的信号大大减弱（至1.5 sigma），而其他已知的超级地球行星的信号则显著增强。GJ 581 d并不存在，但它是恒星活动的产物，如果不完全校正，会导致g行星的错误探测。
2014-07-03 astro-ph.EP
Response to Comment on "Stellar activity masquerading as planets in the habitable zone of the M dwarf Gliese 581"
Anglada-Escudé和Tuomi质疑我们分析的统计严谨性，同时忽略了我们提出的恒星活动方面。虽然我们同意多参数径向速度（RV）建模的改进对于探测地球质量的行星是必要的，但我们提出的关键物理点没有受到挑战。我们坚持认为，格利泽581上的活动导致了被解释为系外行星的RV变化。
2015-03-09 astro-ph.EP
On the Habitable Zones of Circumbinary Planetary Systems
随着在宜居带（HZ）内发现的行星越来越多，恒星通量对系外行星系统的影响正成为一个越来越重要的性质。开普勒任务最近发现了具有相对复杂的HZ的环双星行星，这是由于来自双星宿主恒星的合并通量。在这里，我们推导出HZ边界的circumbinary系统，并显示其依赖于恒星的质量，分离，和时间，同时占二进制轨道运动和轨道的行星。我们包括稳定性制度的行星轨道在二元系统的HZ。这些方法被应用于几个已知的环双星行星系，如开普勒-16，34，35和47。我们还定量地显示了单星近似的情况下，打破HZ计算。
2012-11-12 astro-ph.EP
Detectability of Earth-like Planets in Circumstellar Habitable Zones of Binary Star Systems with Sun-like Components
鉴于相当大比例的恒星是太阳系附近的双星或恒星复合体的成员，预计这些双星中有许多拥有行星，甚至可能是可居住的行星。在半人马座阿尔法星系中发现的一颗类地行星支持了这一观点。由于类地行星在这样的系统中可能会经历很强的引力相互作用，传统的方法来确定宜居带，特别是在紧密的S型双星系统中，可能是相当不准确的。然而，这一领域的最新进展允许确定恒星周围允许永久居住的区域。虽然α-Cen Bb的发现表明，利用现有的观测设施可以在太阳型双星中探测到类地行星，但对于宜居带中的地球类似物是否也是如此，还有待证明。我们提供的径向速度和天体测量信号的最大值和RMS值的解析表达式，以及在这样的系统中的类地行星的过境概率，表明第二颗恒星与行星的动力学相互作用确实可能促进行星的检测。作为一个例子，我们讨论了额外的类地行星的平均，扩展，和永久的宜居带周围的半人马座α星系统的可探测性。
2012-12-19 astro-ph.EP astro-ph.IM
The impact of stripped cores on the frequency of Earth-size planets in the habitable zone
类太阳恒星宜居带中地球大小的行星出现的频率（以下简称$η_\oplus$）是评估未来飞行任务可探测和表征的近地类似物产量的一个关键参数。然而，这个值受到很大的限制，因为在开普勒视野中的类太阳恒星的宜居带中没有可靠的系外行星候选者。在这里，我们表明，外推依赖于人口的小（$< 1.8\,R_\oplus$）短周期（$< 25\,$天）行星的偏见$η_\oplus$大的值。由于短轨道周期的半径分布受到大气损失的强烈影响，我们使用较大间距的系外行星重新评估$η_\oplus$。我们发现，$η_\oplus$下降相当大，只有$\sim 5-10$ %的值。对年轻（$< 100$ Myr）星团的观测可以探测到短周期的亚海王星，它们仍然保留着大部分的包层质量。因此，它们可以用来量化次海王星对开普勒短周期小行星的污染，并有助于更可靠地估计$η_\oplus$。
2019-08-16 astro-ph.EP
Dynamics and habitability of the TESS circumbinary systems TOI-1338 and TIC-172900988
TESS最近发现了两颗环双星行星。这项工作的主要目的是探索除了已发现的环联星外，在该系统的宜居带内是否可能存在一颗类似地球的行星。我们在这两个宜居带的整个范围内进行数值模拟，以了解是否有地球质量的行星存在。我们发现，这两个系统似乎都能够在它们的宜居带中容纳另外一颗行星。我们构建动态信息的宜居带，我们发现，大部分的宜居带可以适合行星保留液态水在其表面上，无论其轨道演变将。此外，我们调查的可能性，以检测类地行星的宜居带的两个系统。我们发现，对于这两个系统，如果这样的行星存在，径向速度和天体测量信号将是相当小的，以我们目前的仪器检测。对现有行星的动力学演化也作了一些讨论。
2021-11-16 astro-ph.EP
Inner Edge Habitable Zone Limits Around Main Sequence Stars: Cloudy Estimates
该研究采用含参数化云微物理的斑驳云一维辐射-对流气候模型，重估主序星宜居带内边缘，发现云层可使极限显著靠近，并提出用CO₂透射光谱反演云属性。
2024-01-22 astro-ph.EP
