Orbital relaxation and excitation of planets tidally interacting with white dwarfs
白矮星行星系的观测证据主要是通过吸积金属,碎片盘和轨道微行星的外小行星的遗骸。然而,这些系统中的系外行星作为扰动因子发挥着至关重要的作用,并且它们本身可以在接近白矮星洛希半径的地方受到扰动。在这里,我们说明了一个程序计算之间的潮汐相互作用的白矮星和近球形固体行星。这个方法决定了行星的向内和/或向外漂移,以及行星是否会达到洛希半径并被摧毁。我们避免了常数潮汐滞后公式,而是采用Boué & Efroimsky(2019)的自洽长期达尔文-考拉展开式,其特征在于对质量函数的任意频率依赖性。我们采用广泛的动态粘度和旋转速率的行星,以跨越许多可能的结果,并提供了一个基础,为未来的研究个别系统与已知或假设的流变学。我们发现:(i)大质量的超级地球比小行星更容易被摧毁(例如绕WD 1145+017和SDSS J1228+1040运行的行星),(ii)低粘度行星比高粘度行星更容易被摧毁,(iii)生存和毁灭之间的边界可能是分形和混乱的。
2019-04-05 astro-ph.EP astro-ph.SR
Tropical cyclones on tidally locked rocky planets: Dependence on rotation period
本文利用ExoCAM模拟研究潮汐锁定岩质行星上热带气旋对自转周期的依赖性,发现气旋频率和强度在8天周期处达到峰值,并验证了地球环境有利度指标的适用性。
2024-02-26 astro-ph.EP physics.ao-ph
Assessing the Climate and Habitability of Tidally Locked Rocky Exoplanets
INAF – Osservatorio Astronomico di Trieste(意大利国家天体物理研究所的里雅斯特天文台);CNR – Istituto di Geoscienze e Georisorse(国家研究委员会地球科学与地质资源研究所);Institute for Fundamental Physics of the Universe(宇宙基础物理研究所);Centro di Ricerca Nazionale in High Performance Computing, Big Data e Quantum Computing (ICSC)(高性能计算、大数据和量子计算国家研究中心);Politecnico di Torino – DIATI(都灵理工大学);CNR – Istituto di Scienze dell’Atmosfera e del Clima(国家研究委员会大气与气候科学研究所);CSIC-INTA – Centro de Astrobiología(西班牙国家科学研究委员会-国家航空航天技术研究所天体生物学中心);Università degli Studi di Roma “Tor Vergata”(罗马第二大学);Università degli Studi di Padova(帕多瓦大学)
本研究通过修改气候模型PLASIM,对潮汐锁定岩石系外行星的气候进行分类分析,揭示三种气候类型,发现眼球行星气候在宽压力范围内稳定,为未来宜居系外行星观测提供指导。
2026-08-27 astro-ph.EP
Retention of surface water on tidally locked rocky planets in the Venus zone around M dwarfs
本文利用双柱湿辐射-对流-下沉模型研究M矮星金星带内潮汐锁定行星从失控温室状态的水凝结过程,发现凝结存在暖不稳定与冷稳定两个平衡态,并量化了塌缩态表面水质量随入射通量、背景气压和温室气体光学厚度的变化。
2025-06-04 astro-ph.EP
Atmospheric stability and collapse on tidally locked rocky planets
在很长的时间尺度上,一颗类地行星可能会被潮汐力驱使着朝向自旋轨道同步旋转。在这种特殊的配置中,行星表现出永久的昼面和夜面,这可能会引起强烈的昼夜温度梯度。夜面温度取决于昼夜热量再分配的效率,并决定了大气层的稳定性。为了更好地约束位于其主星宜居带的岩石行星的大气稳定性、气候和表面条件,理解热量再分布的复杂机制至关重要。在早期工作的基础上,并假设干燥热力学,我们开发了一个层次的分析模型,考虑到辐射转移,昼侧对流和大尺度大气环流的情况下,缓慢旋转的行星之间的耦合。这些模式有两种类型:零维两层方法和两列辐射对流沉降上升流(RCSU)模式。他们产生的解析解和标度律的物理特征,这是比较早期的作品使用三维全球气候模型(GCM)所获得的结果的崩溃压力的依赖性。分析理论捕获(i)温度对大气不透明度和短波和长波散射的依赖性,(ii)在低恒星通量的GCM模拟中观察到的崩溃压力的行为,这是由于大气不透明度对行星表面长波光学深度的非线性依赖性,(iii)由昼侧感热产生的稳定性增加,以及(iv)由于行星尺寸的增大而引起的稳定性的降低。
2020-04-15 astro-ph.EP
Possible Signs of Water and Differentiation in a Rocky Exoplanetary Body
斯皮策望远镜的观测揭示了一个被潮汐摧毁的岩石和可能是冰的行星体围绕着白矮星GD 61运行时产生的温暖碎片的存在。被金属污染的恒星光球层的紫外线和光学光谱显示出氢、氧、镁、硅、铁和钙的痕迹。这些元素的标称比率表明,相对于预期的成岩金属氧化物,氧过量,因此,水可能与类地碎屑一起堆积。铁相对于镁和硅来说是缺乏的,这表明这种物质可能起源于一个分化的母体的外层,就像月球被广泛接受的那样。
2011-01-11 astro-ph.EP astro-ph.SR
Tidally-Distorted, Iron-Enhanced Exoplanets Closely Orbiting Their Stars
候选凌日行星KOI 1843.03($0.6 R_\oplus$半径,4.245小时轨道周期,主恒星$0.46 M_\odot$)是迄今发现的轨道周期最短的行星。在这里,我们显示,使用第一个三维内部结构模拟的超短周期潮汐扭曲的岩石系外行星,KOI 1843.03可能是形状像一个美式足球,沿着行星-恒星轴拉长,纵横比高达1.79。此外,KOI 1843.03要在如此接近的轨道上避免潮汐干扰(行星被其主星的潮汐引力拉开),KOI 1843.03必须像水星一样富含铁(大约66%的铁质量,而水星的铁质量为70%,Hauck et al. 2013)。在迄今为止对其密度具有物理意义的限制的超短周期($P_\mathrm{orb} \lesssim 1$天)行星中,只有不到一半(9个中的4个)是铁增强的。随着更多的发现,我们将更好地了解岩石行星成分的多样性以及导致行星铁增强的各种过程。
2020-02-28 astro-ph.EP
Topography-Induced Stationary Waves and the Onset of Nightside Warming on Rocky Planets around M-dwarf Stars
Florida Institute of Technology(佛罗里达理工学院);NASA Goddard Space Flight Center(美国宇航局戈达德太空飞行中心);University of Vienna(维也纳大学)
研究通过模拟不同地形和或ographic条件下的同步旋转实验,发现地形扰动打破流体对称性,产生静止波,影响夜侧变暖及云反馈机制,揭示地形分布对类地行星气候分叉的影响。
2026-04-05 astro-ph.EP
Observable Metal Pollution in Main-Sequence Stars: Simulations of Rocky Planets Engulfed by Stars in the $0.5$ to $1.4$ M$_\odot$ Range
Vanderbilt University(范德堡大学);University of Wisconsin–Madison(威斯康星大学麦迪逊分校);University of California, Santa Cruz(加州大学圣克鲁兹分校)
研究通过模拟主序星被岩石行星吞噬的过程,探讨了不同质量恒星中金属污染的可检测性,并指出铝、钙、钒和锂等元素是最佳检测指标。
2026-01-02 astro-ph.EP astro-ph.SR
Finding rocky asteroids around white dwarfs by their periodic thermal emission
由于白矮星很小,轨道物体和白矮星的热辐射之间的对比度与主序星相比显着增强。此外,比月球小得多的岩石天体没有大气层,并且被潮汐锁定在白矮星上。我们发现,这导致温度之间的对比,他们的白天和黑夜的一面,为了统一,应导致时间的变化,红外线通量的轨道周期为$\sim 0.2$至$\sim 2$天。地面望远镜可以在几个小时的曝光时间内探测到天狼星B周围质量小到月球质量$M_L$的$1\%$的物体。詹姆斯韦伯太空望远镜(JWST)可能能够探测到大多数附近白矮星周围像$10^{-3} M_L$这样小的物体。最严格的限制通常会放在12,000 K的白矮星上,其罗氏区与尘埃升华区重合。将白矮星周围小行星的丰度限制为它们的地面温度(以及年龄)的函数,为行星形成的物理学提供了一个新的探索。
2014-09-01 astro-ph.EP
Interstellar Meteors from Tidal Disruption of Rocky Planets on Eccentric Orbits Around M Dwarfs
研究M型矮星周围岩石行星因潮汐瓦解产生星际流星的机制,模拟显示瓦解抛射物可解释候选星际流星体IM1的速度和成分,并估算需瓦解约10倍地球质量岩石行星才能重现其观测率。
2024-02-17 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Chemical Abundances in the Externally Polluted White Dwarf GD 40: Evidence of a Rocky Extrasolar Minor Planet
我们目前的Keck/HIRES数据与模式大气分析的氦为主的污染的白矮星GD 40,在其中我们测量大气中相对于氦的9种元素的丰度:H,O,Mg,Si,Ca,Ti,Cr,Mn和Fe。除了氢与其他污染物的关系尚不确定之外,这种物质很可能是从GD 40的拱星尘埃盘吸积而来,其存在通过过量的红外辐射得到证明。这些数据最好用岩石行星物质的吸积来解释,其中重元素主要包含在氧化物中,来自一颗潮汐破裂的小行星,质量至少与朱诺号相当,可能与灶神星一样大。相对较低的氢丰度设定了推断母体中10%水质量的上限,而相对较高的难熔元素Ca和Ti丰度可能表明高温处理。虽然母体的整体组成与地球相似,但其85%以上的质量是由氧、镁、硅和铁组成的,我们发现n(Si)/n(Mg)= 0.30 +/-0.11,明显小于地球、太阳、太阳和附近恒星的比例。这一结果表明,分化发生在母体内。
2009-12-08 astro-ph.EP
Hydrogen Cyanide in Nitrogen-Rich Atmospheres of Rocky Exoplanets
氰化氢(HCN)是生产生命基石的关键原料分子。在富含N $_2$的气氛中形成HCN首先需要N-$\equiv$ N之间的三键被切断,然后氮原子找到碳原子.这两个任务可以通过光化学、闪电、撞击或火山作用来完成。生产可观量的HCN的关键要求是N $_2$的自由可用性和C/O $\geq 1$的局部碳氧比。我们讨论了HCN的化学机制,可以形成和破坏的岩石系外行星与地球一样的N $_2$含量和地表水库存,不同的氧化态的主要含碳的大气物种。HCN最容易在富含甲烷(CH $_4$)或乙炔(C $_2$ H $_2$)的气氛中产生,但也可以在CO占主导地位的气氛中以显著量($> 1$ ppm)产生。甲烷对于HCN的产生不是必需的。我们展示了如何破坏HCN在CO $_2$丰富的气氛中严重依赖于约束不良的能量势垒HCN与原子氧的反应。我们讨论了我们的研究结果检测光化学产生的HCN的影响,集中在地球表面的HCN,其重要性的生命前化学。
2019-02-21 astro-ph.EP
Phase Shift of Planetary Waves and Wave--Jet Resonance on Tidally Locked Planets
最近的研究发现,大气超旋转(即,赤道上的西向东风)可以改变行星波的相位。但是,超旋转和相移的大小之间的明确关系没有被检查。在这项研究中,我们重新调查这个问题,使用二维(2D)线性浅水模型与指定的均匀纬向流。我们发现,相位移动的程度是平均流强度的单调但非线性的函数,并且相位移动有两个极限:- $π$和+ $π$ .这些极限的存在可以用整个系统的能量平衡来解释。当向东急流的速度接近罗斯贝波的西相速度时,罗斯贝波与平均流发生共振;当向西急流的速度接近开尔文波的东相速度时,开尔文波与平均流发生共振。共振机制与以前在地球和热彗星上的研究中发现的相同。此外,在一个潮汐锁定岩石行星的三维全球大气环流模拟的自旋上升阶段,我们也发现了这两个现象:相移和波喷共振。这项研究提高了对潮汐锁定行星上波-平均流相互作用的理解。
2020-11-30 astro-ph.EP physics.ao-ph physics.flu-dyn
Mergerburst Transients of Brown Dwarfs with Exoplanets
我们探索的光学瞬态事件所形成的破坏一颗行星的棕矮星(BD)-BD行星合并暴的性质。当一颗大质量行星接近BD走向合并过程时,它将被潮汐摧毁,并在BD周围形成一个吸积盘。圆盘中的粘性决定了事件的特征时间--几天。我们认为,BD行星合并暴事件的光变曲线类似于其他中等光度光学瞬变事件,如V838 Mon,但在较短的时间尺度和较低的光度。由于对天空的覆盖率很高,我们预计在不久的将来会发现这种事件。
2011-06-02 astro-ph.EP astro-ph.SR
Alkali metals in white dwarf atmospheres as tracers of ancient planetary crusts
白矮星吸积了潮汐破坏的小行星的碎片,这为测量系外行星的积木或碎片的整体组成提供了机会。这项技术已经建立了一个组成的多样性,可以与在太阳系中观察到的相媲美,这表明岩石行星的形成是一个通用的过程。虽然行星碎片中亲石和亲铁元素的相对丰度可用于研究系外行星是否经历分化,但迄今为止进行的成分研究缺乏明确的行星壳示踪物。在这里,我们报告了在四个冷(<5,000 K)和老(冷却年龄5-10 Gyr)金属污染的白矮星的大气中检测到锂,其中一个还显示出光球钾。这两种元素相对于钠和钙的相对丰度强烈表明,所有四颗白矮星都有行星壳的碎片。我们在其中一个系统中检测到红外过量,这表明星周碎片盘的吸积正在进行中。这颗恒星的主序星质量是$4.8\pm0.2 M_\odot$,这表明在短寿命的B型恒星周围可能会形成岩石状的、分化的行星。
2021-02-12 astro-ph.EP astro-ph.SR
Biosignature Anisotropy Modeled on Temperate Tidally Locked M-dwarf Planets
行星的大气成分(例如,O $_2$,O $_3$,H $_2$ O $_v$,CO $_2$,CH $_4$,N $_2$ O)可以提供其表面可居住性的线索,并可能为远程生命探测工作提供生物特征目标。最近的凌日调查发现了大量的岩石系外行星(例如,开普勒任务)表明,围绕K-和M-矮星运行的潜在宜居系统可能具有与地球非常不同的轨道和大气特征。为了评估各种生物特征和可居住性指标的物理分布和观测前景,必须了解它们在不同的天体物理和地球物理配置下可能如何变化,并利用包括行星气候不同子系统之间反馈的模型模拟这些变化。在这里,我们使用一个三维(3D)化学气候模型(CCM)研究恒星光谱能量分布(SED),恒星活动和行星旋转的变化对地球类似物和潮汐锁定行星的影响。我们的模拟结果表明,除了恒星SED和UV辐射的变化,照明几何形状和旋转引起的环流的变化可以影响大气生物特征的全球分布。我们发现,平流层昼夜侧混合比潮汐锁定行星的差异仍然很低($<20\%$)在大多数典型的生物签名。然而,有趣的是,次级光合生物特征(例如,C $_2$ H $_6$ S)显示出更大的(${\sim}67\%$)昼夜侧差,并指出潮汐锁定可能对相位曲线、凌日和二次日食测量产生观测上可区分的影响。总的来说,这项工作突出了3D CCM研究地球大气特性和可居住性的潜力和前景。
2018-12-26 astro-ph.EP
On the influence of equilibrium tides on transit-timing variations of close-in super-Earths. I. Application to single-planet systems and the case of K2-265 b
在这项工作中,我们调查的影响,行星潮汐相互作用的过境时间变化的短周期低质量岩石系外行星。为此,我们采用最近发展的蠕动潮理论来计算潮汐诱导的TTV。我们在最近开发的Posidonius N体代码中实现了蠕动潮汐,从而可以高精度地演化行星系的耦合自旋轨道动力学。作为潮汐引起的TTV分析的一个工作例子,我们将我们的代码版本应用于K2-265 b行星。分析了潮汐引起的TTV与行星自转速率、均匀粘性系数和偏心率的关系。我们的研究结果表明,潮汐引起的TTV是更显着的情况下,行星被困在非同步自旋轨道共振,特别是3/2和2/1自旋轨道共振状态。对拱点进动和潮汐引起的轨道衰变分别引起的TTV的分析得出结论,后一种效应在引起高振幅TTV方面比前一种效应有效2 - 3个数量级。我们比较了我们的研究结果与Posidonius获得的潮汐引起的TTV与分析公式在以前的作品中使用的过境时间,并验证了来自Posidonius的TTV的结果与分析公式非常吻合。这些结果表明,新版本的Posidonius包含蠕变潮理论的实施,可以用来研究更复杂的情况下,在未来。例如,该代码可用于研究多行星系统,在这种情况下,除了潮汐相互作用之外,还必须考虑行星与行星之间的引力扰动,以获得TTV。
2021-04-28 astro-ph.EP
Evidence for Terrestrial Planetary System Remnants at White Dwarfs
最近几年,对于主序星后的系外行星系统的看法发生了动态的转变,也许白矮星中存在岩石行星体的证据就是一个缩影。在斯皮策太空望远镜发射的同时,空间和地面数据都支持这样一种观点,即类似小行星存在于冷白矮星的很大一部分,并且在接近致密的恒星残骸时容易发生潮汐破坏。随后产生的碎片会产生可检测到的红外线过剩,这些物质逐渐落到恒星上,用重元素污染大气层,这些元素可以用来确定被摧毁的行星体的整体成分。根据迄今为止的观测,推断出的白矮星的母体最好被描述为小行星,并且具有与内太阳系中发现的物质相似的明显的岩石成分。它们的最小质量是典型的大型小行星,可以接近或超过太阳系中最大的两颗小行星灶神星和谷神星的质量。从各种研究中调查的恒星数量来看,拥有陆地行星系遗迹的白矮星的比例至少是百分之几,但可能在20%到30%之间。因此,A型和F型恒星可以有效地形成类地行星,其频率至少与在它们的白矮星后代中发现的残留物一样高。
2011-01-14 astro-ph.EP astro-ph.SR
Evidence for a volcanic atmosphere on the sub-Earth L98-59b
基于JWST观测的透射光谱,研究发现次地球L 98-59 b存在SO$_2$火山大气的证据,表明火山作用可能复苏M矮星周围潮汐加热岩石行星的次生大气。
2025-01-30 astro-ph.EP
The Response of Planetary Atmospheres to the Impact of Icy Comets I: Tidally-Locked exo-Earths
本研究通过耦合彗星撞击模型与三维地球系统模型,模拟了2.5公里冰彗星撞击潮汐锁定类地系外行星的大气响应,发现水是驱动大气化学和组成长期变化的主要因素,并可能影响行星宜居性。
2025-02-25 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
Are Hot Jupiters Tidally Disrupted During Stellar Main Sequence?
Tsinghua University(清华大学);University of Chinese Academy of Sciences(中国科学院大学);National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences(中国科学院国家天文台)
针对热木星主序阶段是否会潮汐瓦解的问题,研究通过更可靠的垂直速度弥散指标重新分析过往数据,并结合TESS新发现样本验证,发现没有强运动学证据支持类太阳恒星周围多数热木星会在主序阶段被潮汐摧毁。
2026-08-14 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.IM
Effects from different grades of stickiness between icy and silicate particles on carbon depletion in protoplanetary disks
本文通过三维Monte Carlo模拟,纳入冰蒸发再凝结、光解氧化和热解,证明冰质与硅酸盐颗粒黏性差异及上层高温区可使雪线内碳丰度降低两个数量级。
2024-10-29 astro-ph.EP
Infrared Signatures of Disrupted Minor Planets at White Dwarfs
本文介绍了斯皮策空间天文台IRAC和MIPS对20颗T <20,000 K的白矮星和金属污染光球的测光观测结果。GD 16和PG 1457-086可能都探测到了温暖的拱星盘,而其余的目标则没有显示出典型的中红外过量尘埃盘,包括一些严重污染的恒星。扩展先前的研究,超过50%的单颗白矮星的金属吸积率dM/dt > 3e 8 g/s,显示出轨道尘埃的温暖红外线过剩;这可能是潮汐摧毁小行星的结果。这个基准吸积率介于太阳系黄道带云的尘埃产生率1 e6 g/s和主序星A型星碎片盘的1 e10 g/s之间。据估计,在所有冷却年龄小于0.5 Gyr的单颗白矮星中,有1%到3%拥有星周尘埃,这意味着潜在的小行星群。
2009-03-10 astro-ph.EP astro-ph.SR
A Giant Planet Candidate Transiting a White Dwarf
天文学家已经在太阳系外发现了数千颗行星,其中大多数围绕最终将演变为红巨星,然后演变为白矮星的恒星运行。在红巨星阶段,任何近轨道的行星都会被恒星吞没,但更遥远的行星可以在这个阶段幸存下来,并保持在白矮星的轨道上。一些白矮星显示出岩石物质漂浮在其大气层中、温暖的碎片盘中或轨道非常接近的证据,这被解释为岩石行星的碎片向内分散并被潮汐破坏。最近,发现了一个气体碎片盘,其组成类似于冰巨行星,表明大质量行星也可能进入白矮星周围的紧密轨道,但目前还不清楚行星是否能够在旅程中幸存下来。到目前为止,在白矮星附近的近轨道上探测到完整的行星仍然是难以捉摸的。在这里,我们报告发现一个巨大的行星候选人过境的白矮星WD 1856+534(TIC 267574918)每1.4天。候选行星的大小与木星大致相同,质量不超过木星的14倍(95%置信度)。其他白矮星与棕矮星或恒星伴星的情况被解释为共同包层演化的结果,其中原始轨道在红巨星阶段被包裹,并因摩擦而收缩。然而,在这种情况下,行星候选者的低质量和相对较长的轨道周期使得共同包络演化的可能性较小。相反,WD 1856+534系统似乎证明了巨行星可以分散到紧密的轨道上而不会被潮汐破坏,并激发了在白矮星周围寻找较小的凌日行星。
2020-09-15 astro-ph.EP astro-ph.SR
Can tidal evolution lead to close-in planetary bodies around white dwarfs II: volcanism and transits
研究白矮星周围行星天体的潮汐演化,发现潮汐作用可改变小行星轨道并诱发火山活动产生尘埃,该机制在广阔参数空间内适用,可能解释观测到的光学凌星现象。
2025-06-25 astro-ph.EP astro-ph.SR
Accretion of a giant planet onto a white dwarf
对G29-38周围尘埃盘的检测以及绕WD 1145 +017运行的碎片的凌日证实,在许多白矮星中发现的光球微量金属来自潮汐破坏的微行星的吸积。这些微行星的组成与内太阳系的岩石天体相似。引力散射星子向白矮星需要更大质量的天体的存在,但迄今为止还没有行星在白矮星被发现。在这里,我们报告的光谱$\simeq27\,750$ K热白矮星是吸积从拱星气体盘组成的氢,氧,硫的速度为$\simeq3.3\times10^9\,\mathrm{g\,s^{-1}}$。这个圆盘的组成不同于白矮星周围所有其他已知的行星碎片,但类似于对冰质巨行星更深大气层组成的预测,H $_2$ O和H $_2$ S是主要成分。一颗巨行星绕着一颗半长轴为$\simeq15$太阳半径的热白矮星运行时,将经历显著的蒸发,预计质量损失率与白矮星的吸积率相当。这颗行星的轨道很可能是引力相互作用的结果,表明系统中存在其他行星。我们推断在$\simeq10^{-4}$白矮星附近的轨道上,光谱可探测到的巨行星的出现率。
2019-12-03 astro-ph.EP astro-ph.SR
Detailed compositional analysis of the heavily polluted DBZ white dwarf SDSS J073842.56+183509.06: A window on planet formation?
我们提出了一个新的模式大气分析的最金属污染的白矮星已知的,DBZ SDSS J073842.56+183509.06。利用凯克和麦哲伦新的高分辨率光谱观测,我们确定了精确的大气参数,并测量了比氦重的14种元素的丰度。我们还报告了新的斯皮策中红外测光数据,用于更好地约束围绕这颗恒星的碎片盘的属性。我们的详细分析结合了来自7个不同观测设施(GALEX,Gemini,Keck,Magellan,MMT,SDSS和Spitzer)的数据,清楚地表明J 0738 +1835正在吸积大量的岩石类地物质,这些物质已被潮汐破坏成碎片盘。我们估计,造成光球金属污染的天体至少和谷神星一样大,但要干燥得多,只有不到1%的质量以水冰的形式存在,这表明它形成于其母星周围的雪线内部。我们还发现了丰度(相对于镁和散装地球)和冷凝温度之间的相关性;耐火材料的物种明显耗尽,而更易挥发的元素可能会增强。这可能是一个在比地球形成时温度更低的环境中形成的天体的特征。或者,我们可能正在目睹一个失去大部分外层的分化身体的遗骸。
2012-01-30 astro-ph.EP astro-ph.SR
Deposition of steeply infalling debris around white dwarf stars
高金属丰度污染在拥有残余行星系的白矮星(WD)恒星中很常见。然而,它们很少有可检测的碎片吸积盘,可能是因为大部分流入的碎片是在掠星轨道上快速下降的碎片,产生比缓慢吸积盘更微弱的信号。到目前为止,罗氏半径和光球之间的沉积过程管理很少受到关注,我们在这里分析他们的模型,通过扩展最近的工作,掠日彗星WD系统。我们发现cm到km尺寸(a_0)的升华子的演化最强烈地依赖于两个参数的组合,这两个参数有效地测量了升华速率和结合强度。然后,我们提供了一个算法来确定任何WD的infallers的命运,并将该算法应用到四个限制组合的热与冷(年轻/老)WD与雪(弱,挥发性)与岩石(强,耐火)infallers。我们发现:(i)光球层上的总升华作用发生在整个WD温度(T_WD)范围内的所有小的下沉层,阈值大小随T_WD而增加,岩石比雪大100倍。(ii)所有非常大的天体无论T_WD如何,都会在潮汐中碎裂:对于岩石,a_0 >= 10^5 cm;对于雪,a_0 >= 10^3 -- 3x10^4 cm,跨越所有WD冷却年龄。(iii)一个相当大的a_0范围避免了碎裂和完全升华,产生影响或与冷WD擦肩而过。这个范围随T_WD的增加而迅速变窄,特别是对于雪体。最后,我们简要讨论了各种形式的沉积碎片可能最终到达光球表面本身。
2017-02-16 astro-ph.EP astro-ph.SR
Modeling the Evolution of Silicate/Volatile Accretion Discs around White Dwarfs
在被金属污染的白矮星周围发现了越来越多的碎片盘。它们被认为是起源于潮汐破坏的系外行星体,并负责金属吸积到宿主WD上。为了解释(1)观测推断的吸积速率高于坡印廷-罗伯逊阻力($\dot{M}_{\rm PR}$)引起的吸积速率,以及(2)指示陆地岩石物质吸积的富折射光球成分,以前的研究提出了由于颗粒升华产生的硅酸盐蒸汽增加的气体阻力导致硅酸盐颗粒的失控吸积。由于再冷凝的蒸气扩散超出升华线被忽略,我们重新审视这个问题的一维平流/扩散模拟,始终结合硅酸盐升华/冷凝和反反应颗粒漂移由于气体阻力在固体丰富的磁盘。我们发现,硅酸盐蒸汽密度的区域重叠的固体颗粒遵循饱和蒸汽压,并没有失控吸积发生,如果包括再冷凝。这总是限制了从单组分硅酸盐盘到处于平衡态的$\dot{M}_{\rm PR}$的吸积速率。或者,通过执行将挥发性气体(例如,水蒸气),我们证明了挥发性气体通过气体拖曳增强了硅酸盐向$>\dot{M}_{\rm PR}$的增生。当盘的初始挥发分为$\lesssim 10$ wt %时,由于固体向气体的有效反反应抑制了挥发分吸积,同时再现了富耐火材料吸积。来自C型小行星类似物的圆盘可能是高$\dot{M}$之谜的可能线索。
2022-11-30 astro-ph.EP astro-ph.SR
Understanding the origin of white dwarf atmospheric pollution by dynamical simulations based on detected three-planet systems
25- 50%的白矮星(WD)存在金属的大气污染,主要是岩石材料,已被检测为气体/尘埃盘,或在某些WD中以光度凌日的形式。行星可能负责散射可以到达观星轨道的小天体,在那里WD的潮汐力可以破坏它们,并增加碎片落在WD表面的机会。在行星系的后主序星演化过程中,恒星的质量损失会触发行星间的散射过程。在这项工作中,我们继续探索的动力学不稳定性,可能导致WD污染。在以前的工作中,我们探索了两个行星系统周围的主序星(MS)的恒星,在这里,我们扩展到三个行星系统的架构的研究。我们发展了135个检测到的三行星系统轨道MS恒星的WD阶段,通过缩放他们的轨道结构的方式,他们的动力学特性是通过使用$N$ -身体积分包水星保存。我们发现,100个模拟(8.6%)是动态活跃的(有行星损失,轨道交叉和散射)的WD阶段,其中低质量的行星(1-100 $\mathrm{M}_\oplus$)往往有不稳定的陀螺仪时间尺度,而高质量的行星($>100~\mathrm{M}_\oplus$)减少动力学事件更迅速的WD年龄。此外,19个模拟(1.6%)被发现有行星穿过WD的罗氏半径,其中9个有行星-恒星碰撞。我们的三行星模拟有一个轻微增加的模拟百分比,可能会导致WD污染比以前的研究涉及两个行星系统,并已表明,行星行星散射是负责发送行星接近WD,在那里他们可能会直接碰撞到WD,成为潮汐中断或圆化他们的轨道,从而产生污染的W…
2020-09-22 astro-ph.EP astro-ph.SR
Metal Polluted White Dwarfs with 21 μm IR excesses from JWST/MIRI: Planets or Dust?
利用JWST/MIRI对四颗金属污染白矮星进行中红外成像观测,首次在21 μm处检测到显著红外超量并发现候选行星伴星,论证其最可能源于木星质量行星的热发射,暗示金属污染白矮星常拥有巨行星。
2025-06-26 astro-ph.EP astro-ph.SR
K2-155: A Bright Metal-Poor M Dwarf with Three Transiting Super-Earths
我们报告了在K2-155(EPIC 210897587)周围发现的三个凌日超级地球,K2 - 155是NASA K2任务第13次活动期间观察到的一个相对明亮的早期M矮星($V=12.81$ mag)。为了表征系统并验证行星候选者,我们进行了散斑成像和高色散光谱学,包括径向速度测量。根据K2光变曲线和主星的光谱特征,内行星的大小和轨道周期分别为$1.55_{-0.17}^{+0.20}\,R_\oplus$和$6.34365\pm 0.00028$天;中行星为$1.95_{-0.22}^{+0.27}\,R_\oplus$和$13.85402\pm 0.00088$天;外行星为$1.64_{-0.17}^{+0.18}\,R_\oplus$和$40.6835\pm 0.0031$天。外行星(K2- 155 d)位于适居带附近,日射量是地球的$1.67\pm 0.38$倍。这颗行星的半径介于较小的岩石行星和较大的富含气体的行星之间。为了评估这颗行星的可居住性,我们提出了一系列3D全球气候模拟,假设K2- 155 d是潮汐锁定的,并具有类似地球的成分和大气。我们发现,如果日射量小于地球日射量的$\sim 1.5$倍,行星可以保持适度的表面温度。多普勒质量测量,凌日光谱学和其他后续观测应该是有益的,因为K2-155是已知的拥有凌日行星的光学最明亮的M矮星之一。
2018-01-24 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Composition Of A Disrupted Extrasolar Planetesimal At SDSS J0845+2257 (Ton 345)
我们对DB白矮星SDSS J 0845 +2257(Ton 345)进行了详细的研究。利用高分辨率HST/COS和VLT光谱,我们在白矮星的大气中探测到了氢和11种金属。这些金属的来源几乎可以肯定是来自潮汐破裂的小行星的尘埃和气体碎片的星周盘,其吸积速率为1.6E10 gs^-1。研究吸积物质的化学丰度表明,微行星的组成与地球相似,主要是岩石硅酸盐和金属铁,含水量低。白矮星对流区内的金属质量相当于一颗直径至少约130-170公里的小行星,尽管碎片盘不断吸积的存在意味着微行星可能比这更大。虽然之前对吸积物质的丰度研究显示,与地球相比,碳的质量分数高得惊人(15%),但我们的独立分析结果表明,碳丰度仅为2.5%。核心物质(铁,镍)的丰度增加表明,吸积物体可能已经失去了一部分地幔,可能是由于恒星风剥离的渐近巨星分支。时间序列光谱揭示了来自轨道气态盘的可变发射,表明SDSS J 0845 +2257处的演化行星系是动态活跃的。
2015-05-31 astro-ph.EP
Exoplanet recycling in massive white-dwarf debris discs
已知有几十颗白矮星拥有由尘埃碎片组成的星周盘,这些尘埃碎片被认为是由恒星残余行星系中的岩石体的潮汐破裂产生的。这篇论文研究了这种圆盘的演化,如果它们非常巨大,就像它们的祖先是类地行星、卫星或矮行星一样。假设圆盘是薄而平的,就像土星环一样,它们的演化是由坡印廷-罗伯逊阻力或粘性扩散控制的,其中圆盘的有效粘性是由于自重力尾流。对于质量大于10^26 g的盘,位于潮汐破裂区的外部,粘性扩散主导着演化,质量既向内又向外输送。当向外扩散的物质流动超过洛希极限时,它会凝结成新的(小)行星,其过程类似于土星环外缘正在形成的小卫星。新形成的天体通过与圆盘交换角动量向外迁移,并通过相互碰撞合并成更大的物体。最后,圆盘的罗奇极限溢出会超过原始圆盘质量的百分之几十;大多数最终形成一个单一的大型物体,与圆盘的外缘接近2:1的平均运动共振。因此,例如,潮汐中断的超级地球的再循环可能会产生一颗地球质量的行星,其轨道约为10 h,位于2至10 Gr年龄的白矮星的宜居带。循环过程也会在洛希极限之外产生一群较小的天体,这可能解释了最近假设的围绕WD 1145+017运行的小行星。
2018-05-11 astro-ph.EP
Rotational Disruption of Dust and Ice by Radiative Torques in Protoplanetary Disks and Implications for Observations
本研究针对原行星盘中尘埃与冰的旋转瓦解过程开展二维建模,揭示了辐射扭矩瓦解机制对纳米颗粒补充、水雪线范围及岩质天体碳缺失问题的关键影响。
2020-08-06 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR