A dynamical stability study of Kepler Circumbinary Planetary systems with one planet
迄今为止，已经发现了17颗环联星。本文主要研究了只有一颗行星的Kepler环双星行星系，即Kepler-16，Kepler-34，Kepler-35，Kepler-38，Kepler-64和Kepler-413的稳定性。除了它们的内在兴趣之外，对这类系统的研究是一个检验我们对双星周围行星系形成和演化的理解的机会。研究是通过数值模拟。我们执行数值积分的完整的运动方程的每个系统的目的是检查的行星轨道的稳定性。上述系统的稳定性的研究包括三个数值实验。在第一个，我们进行长期（1 Gyr）数值积分的名义解决方案的六个开普勒系统的调查。在第二个实验中，我们寻找六个行星轨道的临界半长轴，最后，在第三个实验中，我们构建了二维稳定性映射的偏心距-近心距平面。此外，使用标称解的数值积分，我们检查该解是否接近精确共振。
2014-11-28 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
Tatooine's Future: The Eccentric Response of Kepler's Circumbinary Planets to Common-Envelope Evolution of their Host Stars
受最近开普勒发现的环绕九颗近距离双星的行星的启发，我们探索了前者的命运，因为后者从主序星演化出来。我们将双星演化模型与动力学模拟相结合，研究这些行星的轨道演化，因为它们的宿主经历了共同的包络阶段，在这个过程中失去了大量的动力学时间尺度上的质量。其中五个系统至少经历了一个罗氏瓣溢出和共包络阶段（开普勒1647经历了三个），双星要么收缩到非常短的轨道，要么合并;两个系统触发了双简并超新星爆炸。开普勒发现的环联星行星在共包络相的末期仍然受到引力的束缚，迁移到更大的轨道，并可能获得显著的离心率;它们的轨道膨胀可能超过一个数量级，并可能发生在单个行星轨道的过程中。这些行星可以到达的轨道在性质上与目前已知的后共包络、食时变化的环双星候选者一致。我们的研究结果还表明，环双星行星可以经历两种模式的轨道膨胀（绝热和非绝热），如果他们的主机二进制经历一个以上的共同信封阶段;多行星环双星系统，如开普勒-47可以在同一个共同信封阶段经历两种模式。此外，与水星绕太阳运行不同，一颗半长轴相同的环联星可以在总质量为1 MSun的近距离双星的共同包层演化中幸存下来。
2016-10-11 astro-ph.EP
Modelling circumbinary protoplanetary disks II. Gas disk feedback on planetesimal dynamical and collisional evolution in the circumbinary systems Kepler-16 and 34
目标。本文研究了在进动偏心气体盘引力影响下，围绕观测系统Kepler- 16和Kepler-34的环双星原行星盘中小行星生长的可能性。方法.我们嵌入我们以前的流体动力学模拟的结果，原行星盘周围的二进制到N体代码执行3D，高分辨率，粒子间引力启用模拟的星子生长和动力学，包括由气体赋予的引力。结果包括完整的，进动的不对称气体盘产生高偏心率轨道的微行星轨道在边缘的circumbinary腔，气体表面密度和偏心率有其最大值。气盘能够有效地调整在某些区域的星子近心点，从而形成相控的、不相互作用的轨道。在这些区域之外，偏心的微行星轨道变得错位和重叠，导致微行星碰撞时轨道交叉和相对速度高。这可能导致侵蚀性碰撞数量的增加，远远超过导致增长的碰撞数量。来自静态轴对称气体盘的引力聚焦是弱的，并且不显著改变来自无气体情况的碰撞结果。结论.由于气盘的不对称性，微行星受到强烈的扰动而进入高度偏心的轨道。在微行星轨道没有很好地对齐的地方，轨道交叉导致侵蚀性碰撞的数量增加。这使得在开普勒-16 b和开普勒-34 b的位置很难发生持续的小行星吸积，因此我们排除了原位生长。这进一步支持了我们最初的建议，即大多数环双星行星应该在盘的更远处形成并向内迁移。
2016-04-06 astro-ph.EP
Migration and gas accretion scenarios for the Kepler 16, 34 and 35 circumbinary planets
开普勒任务已经探测到了几颗环联星行星。最近的工作强调了在观测到的位置形成这些行星的困难。有人认为，这些行星形成在它们的盘更远的地方，并迁移到它们被观察到的位置。我们研究嵌入在circumbinary光盘模型的开普勒-16，开普勒-34和开普勒-35三个系统的行星的轨道演化。其目标是：探索形成情景的可解释性，在这种情景中，核心在距离双星很远的地方形成，并随着气盘的分散而向内迁移和气体吸积;确定哪组盘参数导致行星的最终轨道与观测到的系统合理吻合。我们进行了模拟的密切的二进制系统与不同的纵横比，和粘性应力参数的circumbinary光盘相互作用。一旦双星+盘系统达到准平衡，我们将一颗行星嵌入盘中，并研究其在双星和盘力作用下的演化。我们考虑完全形成的行星，其质量等于从开普勒数据推断的质量，以及在气盘分散时迁移和吸积气体的低质量核心。所有系统的一个典型结果是，当行星进入双星系统形成的内腔时，向内迁移的停滞。环双星的圆盘变得偏心，圆盘的偏心率迫使行星进入非圆形轨道。对于开普勒-16 b，开普勒-34 b和开普勒-35 b系统中的每一个，我们都获得了参数与观测数据相当吻合的行星。这里提出的模拟提供了一个形成的情况下，核心的形式，向内迁移和吸积气体的支持，但所观察到的开普勒系统的准确拟合可能需要盘模型，显着更复杂的输入物理。
2013-07-02 astro-ph.EP
How to build Tatooine: reducing secular excitation in Kepler circumbinary planet formation
开普勒最近发现的环双星行星系是行星形成理论的重要试验平台。在双星周围的圆盘中，微行星的生长预计会被抑制在~10 AU的内部，这是由于微行星之间的高相对速度的长期激发，导致它们的碰撞破坏（而不是聚集）。在这里，我们表明，在行星形成的气体环双星盘的重力驱动快速进动的微行星和双星轨道，导致强烈的抑制微行星的偏心率超过2-3 AU，并使1-100公里的对象在该地区的增长成为可能。吸积友好区域的边界的精确位置取决于由二进制扭矩清除的内部盘腔的大小和盘质量（即使0.01 M_太阳盘强烈抑制星子激发），除其他外。中央双星轨道的岁差，由于环双星盘内缘的质量集中而增强，在这种抑制中起着关键作用，这是环双星行星形成特有的特征。
2012-12-10 astro-ph.EP
Global N-body simulations of circumbinary planet formation around Kepler-16 and -34 analogues I: Exploring the pebble accretion scenario
在对凌日行星的观测中，已经发现了许多环联星行星。通常，这些行星的轨道靠近动力学不稳定区，靠近中央双星。这些行星的存在已经被流体动力学模拟所解释，该模拟显示，迁移的环联星行星，嵌入环联星盘中，停在由中央双星形成的中央空腔处。凌日巡天自然对寻找轨道周期最短的环双星行星最为敏感。未来使用径向速度搜索探测更长周期系统的前景，加上欧空局的PLATO飞行任务预计将探测到大量的环双星行星，表明需要在比以前考虑的更普遍的意义上模拟和了解环双星行星的形成和演变。考虑到这一目标，我们提出了一个新开发的全球模型的circumbinary行星形成的基础上mercury6辛N-体积分器，结合模型的circumbinary光盘和处方的一系列过程中所涉及的行星形成，如卵石吸积，气体包络吸积和迁移。我们的研究结果表明，在合理的假设下，卵石吸积方案可以产生与观测到的类似的环双星系统，特别是能够产生类似于开普勒-16 b和开普勒-34 b的行星。将我们的结果与其他系统进行比较，我们发现我们的模型也充分再现了这些系统，包括多行星系统。相邻行星之间的共振经常会出现，而中央双星对行星的喷射则是自由浮动行星的有效来源。
2023-03-17 astro-ph.EP
Birth Locations of the Kepler Circumbinary Planets
开普勒任务已经发现了大约12个环双星行星系，所有这些行星都在大约1个天文单位的轨道上。我们把边界的位置在环联原行星盘，这些行星可能已经形成了通过碰撞凝聚开始从小（公里大小或更小）的星子。首先，我们提出了一个长期的星子动力学模型，说明（1）由于偏心进动双星的扰动，以及（2）重力和（3）气体从一个进动偏心盘拖曳。它们的同时作用导致了丰富的动力学，在盘中出现了（多个）长期共振。我们推导出大小相关的微行星偏心率的解析结果，并证明了盘重力的环双星动力学的关键作用。然后，我们将这些结果与碰撞结果的一个简单模型相结合，发现在开普勒16这样的系统中，从10-100米的微行星开始的微行星增长可能在几个AU之外。发生这种情况的外部确切位置对磁盘偏心率，密度和岁差率以及第一代微行星的大小很敏感。来自盘内部双星的强烈扰动，加上几个天文单位的长期共振，抑制了双星2 - 4天文单位内千米大小的微行星的生长。在开普勒环双星系统中，只有在1天文单位处表面密度小于500 g/cm^2的低质量盘中的大型（几公里大小）天体才有可能原位生长出小行星。
2015-05-04 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
Analytic orbit propagation for transiting circumbinary planets
本文提出的分析框架充分描述了共面系统的运动组成的恒星双星和行星轨道上的轨道以及长期的时间尺度上的恒星。Runge-Lenz矢量的扰动用于推导系统的短期演化，而八极长期理论用于描述其长期行为。后牛顿恒星轨道的修正。行星轨道最初是圆形的，这里发展的理论假设行星偏心率保持相对较小（e_2<0.2）。我们的模型进行了测试，从数值积分的完整的运动方程的结果，然后应用于调查的动力学历史的一些circumbinary行星系发现的美国宇航局的开普勒卫星。我们的研究结果表明，开普勒-34和开普勒-413系统的形成历史很可能与开普勒-16，开普勒-35，开普勒-38和开普勒-64的形成历史不同，因为这些系统观测到的行星偏心率与初始圆形轨道的假设不一致。
2015-02-23 astro-ph.EP
Prospects of the Detection of Circumbinary Planets With Kepler and CoRoT Using the Variations of Eclipse Timing
在近距离食双星中，测量食双星的时间变化可以用来推断环双星天体的存在。为了确定用CoRoT和Kepler空间望远镜探测这种变化的可能性，我们对一个带有环双星行星的双星系统的动力学进行了广泛的研究，并计算了双星和扰动体的质量比和轨道要素的不同值的日食定时变化（ETV）。在这里，我们提出了我们的研究结果，并通过比较ETVs的结果值与CoRoT和开普勒的时间灵敏度来评估行星的可探测性。结果指向参数空间中的扩展区域，其中行星的扰动可能变得足够大，以创建可测量的变化，在日食的时间的第二颗星。这些变化中的许多都指向潜在的可探测ETV和可能存在的木星类行星。
2011-01-11 astro-ph.EP
The curiously circular orbit of Kepler-16b
最近发现的一些环双星行星为天体物理学家提供了一个新的工具，以了解行星形成是如何以及在哪里发生的。在越来越多的环双星系统中，开普勒-16可以说是最令人感兴趣的动态系统：它由一颗行星（e = 0.0069）围绕一颗中等偏心双星（e = 0.16）运行。我们提出了高分辨率的3D光滑粒子流体动力学模拟嵌入在一个circumbinary光盘的开普勒-16类似物，并表明，行星的偏心率阻尼其与原行星盘的相互作用。我们利用这一点为开普勒-16 b迁移通过的真实圆盘中的气体表面密度设定了一个下限，即10 g cm^-2。这表明开普勒16 b和其他环双星行星是在相对巨大的圆盘中形成和迁移的。我们认为，环联星盘的长期演化要求这些行星可能在盘生命周期的早期形成，并在盘失去大量原始质量之前向内迁移。
2013-08-02 astro-ph.EP
An Automated Method to Detect Transiting Circumbinary Planets
到目前为止，在开普勒任务的数据中，已经通过肉眼发现了十几颗过境的“塔图因”或环双星行星（CBPs）;相比之下，已经使用自动算法检测到数千颗围绕单个恒星运行的已确认的星周行星。CBPs的自动检测是具有挑战性的，因为它们的过境是强烈的非周期性与不规则的配置文件。在这里，我们描述了一种有效的和自动化的技术，用于检测环双星行星，通过他们的二进制主机在开普勒光变曲线。我们的方法以两种方式解释了由二元反射运动引起的大的过境时间和持续时间变化（TTV和TDV）：1）我们通过使用开普勒模型来近似二元和CBP轨道，直接校正光变曲线中的大规模TTV和TDV; 2）我们通过采用准周期自动过境搜索算法（QATS）来允许校正光变曲线上的额外非周期性。我们证明，我们的方法大大提高了检测的意义，使用模拟数据和两个先前确定的CBP系统，开普勒-35和开普勒-64。
2019-09-16 astro-ph.EP
An Analytic Theory for the Orbits of Circumbinary Planets
三颗凌日环联星行星（Kepler-16 b、Kepler-34 b和Kepler-35 b）最近被开普勒太空船的测光数据发现。它们的轨道明显不是开普勒轨道，因为双星的次级质量比和轨道偏心率都很大，而且行星离双星很近。我们提出了一个分析理论，与行星作为一个测试粒子，这表明，行星的运动可以表示为一个指导中心的圆周运动的叠加，强迫振荡由于非轴对称分量的二进制的潜力，周转运动，和垂直运动。在这个解析理论中，行星的近拱点和升交点以几乎相等的速度向相反的方向进动。最大的强迫振荡项对应于强迫偏心率（这是双星的参数和行星的引导中心半径的显式函数），并且周转运动的振幅（这是理论的自由参数）是自由偏心率。直接数值轨道积分的比较表明，这一分析理论给出了一个准确的描述所有三个开普勒系统的行星运动。我们发现，所有三个开普勒环联星行星有非零的自由偏心率。
2012-12-11 astro-ph.EP
A Gas Giant Circumbinary Planet Transiting the F Star Primary of the Eclipsing Binary Star KIC 4862625 and the Independent Discovery and Characterization of the two transiting planets in the Kepler-47 System
我们报告发现了一颗凌日的气态巨环双星行星，它围绕食双星KIC 4862625运行，并描述了我们独立发现的两颗绕开普勒47运行的凌日行星（Orosz et al. 2012）。我们描述了一个简单的和半自动化的程序，用于识别个人过境的光变曲线，并提出我们的后续测量的两个circumbinary系统。在KIC 4862625系统中，这颗半径为0.52+/-0.018 RJup的行星每138天公转一次，并遮蔽了1.47+/-0.08 MSun，1.7 +/-0.06 RSun的F8 IV主星，产生了与食双星配置相当的非周期凌日。我们的最佳拟合模型表明轨道的半长轴为0.64 AU，并且稍微偏心，e=0.1。对于Kepler-47系统，我们确认了Orosz et al.（2012）的结果。KIC 4862625 A的径向速度调制是通过光谱和光度测量的，即通过多普勒增强，并产生类似的结果。
2013-04-19 astro-ph.EP
Influence of the circumbinary disk gravity on planetesimal accumulation in the Kepler 16 system
最近，美国宇航局开普勒任务的观测发现了第一颗环绕双星轨道的行星。我们试图回答的问题是，这些行星在环双星盘中的何处形成，以及它们在其中迁移了多远才到达现在的位置。我们研究的是行星形成的第一个也是更微妙的阶段，即微行星积累形成行星胚胎的阶段。我们使用流体动力学程序FARGO来研究盘的演化和嵌入其中的微行星的测试种群。用这种混合流体动力学-N-体程序，我们可以正确地解释气体对微行星的拖曳力和盘对微行星的引力。数值模拟结果表明，微行星群中偏心盘的引力使它们的偏心率远大于距恒星10 AU以内的双星扰动所引起的偏心率。此外，行星盘的重力阻止了小行星近心点的完全对齐。这两种效应都导致了大的冲击速度，超过了侵蚀的临界值。行星体在环双星盘中的聚集似乎是由于环双星盘的引力扰动而被阻止靠近恒星对。观测到的行星可能形成于盘的外部区域，然后通过与盘的潮汐相互作用迁移到内部。
2013-03-20 astro-ph.EP
A $5M_\text{Jup}$ Non-Transiting Coplanar Circumbinary Planet Around Kepler-1660AB
本研究结合Kepler-1660AB的首次视向速度、ETV与食深变化分析，确认其239.5天环双星行星质量为$4.87M_{\rm Jup}$且轨道共面，排除此前高度错位模型。
2023-08-18 astro-ph.EP
Detection of two additional circumbinary planets around Kepler-451
我们宣布在开普勒-451双星系统周围探测到两个新的行星质量的同伴，除了先前基于日食时间变化分析探测到的一个之外。我们发现，一个43 d周期，最小质量为1.76 Mjup的内行星和一个$\sim$ 1800 d轨道周期，最小质量为1.61 Mjup的外行星可以解释日食时间的单行星拟合残差的周期性变化。我们更新了中间行星的轨道周期为406 d，并确定其偏心率为0.33。最新发现的外行星也在偏心轨道（0.29）上，而最里面的行星被认为有一个圆形轨道。这三颗类木行星都有相似的质量，我们的动力学稳定性测试表明系统是稳定的。
2022-02-04 astro-ph.EP
Modelling circumbinary protoplanetary disks: I. Fluid simulations of the Kepler-16 and 34 systems
开普勒任务发现了一些环绕双星的行星，它们的轨道接近双星（a_p < 1.1 au），这就提出了一个问题，即这些行星是如何在双星对圆盘产生强烈引力扰动的情况下形成的。环双星原行星盘的气体成分的扰动方式类似于固体，星子为主的对应物，虽然机制，盘偏心起源不同。这是第一个工作的一系列，旨在调查的条件，行星形成的环联原行星盘。我们提出了一些流体动力学模拟，探讨两个观测到的二元系统：开普勒-16和开普勒-34周围的气体盘的响应。我们探讨了盘的粘度，长宽比，内边界条件，初始表面密度梯度，和自引力的动力学演化的磁盘，以及它的准稳态轮廓的重要性。我们发现双星类型对盘的平均偏心率e_d有很大的影响，Kepler-16的e_d = 0.02 - 0.08，Kepler-34的e_d = 0.10 - 0.15。α-粘度的值对磁盘的影响不大，但我们发现一个强大的平均磁盘偏心率增加纵横比由于波传播效应。内边界条件的选择对圆盘的面密度和偏心率影响不大。我们的主要发现是，包括磁盘的自引力对磁盘的质量小于12.5倍的最小质量的太阳星云的演化或最终状态的影响很小。这一发现与自引力相关的结果，在环主磁盘，它的列入被认为是一个重要的因素，在描述磁盘的演变。
2015-07-24 astro-ph.EP
Kepler-1647b: the largest and longest-period Kepler transiting circumbinary planet
我们报告发现了一个新的开普勒凌日环双星行星（CBP）。这一最新加入到仍然很小的CBPs家族中的新成员违背了目前已知的短周期行星在双星稳定极限附近运行的趋势。与之前的发现不同，这颗围绕食双星系统开普勒-1647的行星有一个很长的轨道周期（约1100天），并且在开普勒任务期间只有两次合。由于系统的奇异配置，开普勒-1647 b不仅是撰写本文时最长的过境CBP，也是最长的过境行星之一。半径为1.06+/-0.01 RJup，也是迄今为止最大的CBP。这颗行星在开普勒-1647的光变曲线中产生了三次凌日（其中一次是在日食期间，产生了一个朔望），并对恒星日食的时间产生了可测量的扰动，使我们能够测量它的质量为1.52+/-0.65 MJup。这颗行星围绕着一个11天周期的食双星运行，该双星由两颗太阳质量的恒星组成，在一个稍微倾斜的、轻微偏心的（e_bin = 0.16）、自旋同步的轨道上。尽管开普勒1647 b的轨道周期是地球的三倍，但它在整个轨道上都处于双星的保守宜居带。
2016-05-19 astro-ph.EP
Evolution of circumbinary planets around eccentric binaries: The case of Kepler-34
围绕中央双星系统运行的行星的存在立即引发了关于它们的形成和动力学演化的问题。开普勒太空望远镜最近发现的环联星行星表明，其中一些行星接近动力学稳定极限，很难在原地形成行星。对于具有近似圆形轨道的双星系统，例如开普勒-38，观测到的行星轨道接近稳定极限，可以通过行星在圆盘中形成并向内迁移到观测位置的演化过程来理解。开普勒-34系统的轨道偏心率很高，为0.52。在这里，我们使用二维流体动力学模拟来分析这个系统周围观察到的行星的演化情景。高偏心双星在盘上打开一个宽的内孔，也是偏心的，并显示出缓慢的旋进。由于大而偏心的内部间隙，嵌入的行星最终会处于平衡位置，该位置位于开普勒-34 b的观测位置之外，但具有正确的偏心率。为了解释开普勒-34 b的轨道与中央双星更近的原因，我们考虑了一个双行星的情况，并通过联合向内迁移和捕获到平均运动共振来研究系统的演化。当内行星在盘的间隙内运行时，行星-行星散射会发生。虽然经常有一个物体被抛入一个大的，高度偏心的轨道，但有时系统会留下一颗行星接近观测轨道，这表明开普勒34可能有两颗环联星行星，其中一颗可能被分散到系统之外，或者进入一个在开普勒运行期间没有经过中央联星的轨道。
2015-06-23 astro-ph.EP
Stability Limits of Circumbinary Planets: Is There a Pile-up in the Kepler CBPs?
环联星行星的稳定极限并没有很好的定义，它可能依赖于定义行星轨道或内联星轨道的初始参数。我们扩展了Holman & Wiegert（1999，AJ 117，621）的工作，开发了快速、简便、准确地确定稳定性极限的数值工具。我们的模拟结果，以及我们的数值工具，可供社区通过$\texttt{Zenodo}$和$\texttt{GitHub}$，分别。我们采用网格插值方法的基础上$\sim$ 1.5亿全N体模拟的最初圆形，共面系统和9个已知的开普勒CBP系统进行比较。使用来自行星包装研究的形式主义，我们发现55%的开普勒CBP系统允许一个额外的等质量行星可能存在于相对于观测行星的内部轨道上。因此，我们做$\textit{not}$发现强有力的证据堆积在开普勒CBP系统和更多的检测需要充分表征CBP人口的形成机制。预计凌日系外行星勘测卫星的观测将大大增加利用CBP系统独特几何结构的探测数量，在CBP系统中，在一次会合期间可能发生多次凌日系外行星。
2018-02-24 astro-ph.EP
Circumbinary Planet Formation in the Kepler-16 System. II. A Toy Model for In-situ Planet Formation within a Debris Belt
最近的模拟显示，环双星结构的行星（例如开普勒最近发现的那些）的形成在小行星吸积阶段受到极大的阻碍。双星和原行星盘的共同作用使千米大小的微行星之间的撞击速度超过了它们的破坏阈值，从而阻止了距离双星至少10天文单位范围内的行星形成。有人提出，一个原始的人口“大”的星子（100公里或以上的大小），产生的湍流浓度机制，将能够绕过这个瓶颈，但是，目前还不清楚这些过程是否是可行的高度扰动的环双星环境。我们进行二维流体动力学和N体模拟表明，公里大小的星子和碰撞碎片可以漂移，并被困在一个带靠近中央双星。在这个带中，微行星最初可以通过吸积碎片来生长，最终成为“坚不可摧”的种子，尽管撞击速度很大，但可以原位吸积其他微行星。我们发现，大的，不可摧毁的微行星可以形成接近中央双星在$10^5$年，因此表明，即使是一个原始的人口“小”微行星可以可行地形成一颗行星。
2014-06-04 astro-ph.EP
1:1 orbital resonance of circumbinary planets
最近对开普勒-47中第三颗行星的探测表明，双星可以在环双星轨道上拥有几颗行星。为了了解这样的系统的演变，我们进行了二维流体动力学模拟的circumbinary光盘与两个嵌入式行星的几个开普勒系统。在开普勒-47和开普勒-413这两个例子中，行星在圆盘内缘附近的行星停车位置以1：1的平均运动共振被捕获。轨道完全对齐，平均偏心率约为0.25至0.30，行星以马蹄形运动纠缠。随后的n体模拟没有光盘显示的配置是稳定的。我们的研究结果指出，存在一类新的稳定的共振轨道的双星。这样的轨道在现实中是否存在还有待观察。
2019-08-27 astro-ph.EP
Modelling Circumbinary Planets: The case of Kepler-38
最近，开普勒太空望远镜发现了一些围绕双星运行的行星。在少数系统中，行星的位置接近动力学稳定极限。由于很难在如此近的轨道上形成行星，人们认为它们是在更远的地方形成的，并迁移到了现在的位置。我们的目标是构建更真实的行星迁移模型，并确定这些行星的最终位置。在我们的工作中，我们专注于开普勒-38系统。利用二维流体动力学模拟研究了环双星盘的演化过程。我们研究局部等温磁盘以及更现实的模型与粘性加热，从磁盘表面的辐射冷却，和辐射扩散的磁盘中平面。在圆盘达到平衡后，一个115地球质量的行星被嵌入其中，并跟踪其演化。在所有的情况下，行星停止向内迁移靠近磁盘的内边缘。在具有典型盘尺度高度H/r = 0.05的等温盘中，最终结果与观测到的行星开普勒-38b的位置非常吻合。对于辐射模型，圆盘的厚度和内缘的位置由系统中的质量决定。当表面密度在1天文单位时为3000 g/cm ^2时，内隙靠近双星，行星停止在与双星的5：1和4：1平均运动共振之间的区域。一个圆盘的质量约为四分之一的模型产生的最终位置非常接近观测到的位置。对于在环双星盘中迁移的行星，最终的位置取决于盘的结构。已知观测到的环联行星轨道，嵌入行星的辐射盘模拟可以提供系统演化最后阶段物理状态的重要信息。
2014-01-29 astro-ph.EP
Stability of exomoons around the Kepler transiting circumbinary planets
开普勒任务已经探测到了一些凌日的环联行星（CBPs）。虽然目前还没有探测到，但系外卫星可能围绕其中一些CBP运行，它们可能适合庇护生命。这种外卫星存在的一个必要条件是它们的长期动力学稳定性。在这里，我们调查的稳定性外卫星周围的开普勒CBPs使用数值$N$体积分。我们确定的稳定区域，并获得稳定地图（a_m，i_pm）平面，其中a_m是初始的外月半长轴相对于CBP，和i_pm是初始倾角的外月围绕行星的轨道相对于行星的轨道围绕恒星双星。忽略对i_pm的任何依赖，对于大多数开普勒CBP，稳定区域可以很好地描述为双星轨道与绕CBP的月球轨道的1：1平均运动可互换性的位置。这与双星系的不稳定效应有关，而与双星系被单星系取代的情况相比，这一点可以通过相应的三体积分得到证实。对于高倾角，演化以Lidov-Kozai振荡为主，它可以使处于动态稳定轨道的卫星在CBP内靠近，引发潮汐演化、潮汐破坏或直接碰撞等强相互作用。这表明开普勒CBPs周围缺乏高度倾斜的外卫星，而共面的外卫星是动态允许的。
2018-08-02 astro-ph.EP
Where to Find Habitable "Earths" in Circumbinary Systems
目前，在开普勒-16 b，34 b，35 b，38 b，47 b，c五个双星系统周围发现了六颗P型行星，它们都是海王星或类海王星行星。行星和宜居带的稳定性受到双星伴星引力和辐射扰动的影响。在这封信中，我们检查了每个系统中额外的可居住地球质量行星的稳定性。根据我们在1000万年的模拟，一个可居住的“地球”在开普勒-16中很难稳定，而一个稳定的“地球”在开普勒-47中接近宜居带的边界是可能的。相比之下，开普勒-34、35和38似乎有很高的概率能够在它们的宜居带内容忍一个稳定的“地球”。由于未被探测到的“地球”的质量很小，所以渡越时间变化的影响很小，除了开普勒-16 b。在0.001天（~ 88秒）的时间精度下，与开普勒-16 b共转共振的“地球”可以在3年内被探测到，而开普勒-34和38系统中的可居住“地球”可以在10年内被探测到。在这个精度下，开普勒-35和47中的可居住“地球”不太可能在10年内被发现。
2013-04-10 astro-ph.EP
Predicting a third planet in the Kepler-47 circumbinary system
我们已经研究了开普勒-47行星系中的第三颗环双星行星是发现这些行星期间报告的单一无法解释的凌日事件的来源的可能性。我们应用MEGNO技术来确定相空间中第三颗行星可以保持准周期轨道的区域，并通过整合整个5个天体（双星+行星）来评估三行星系统的长期稳定性。我们确定了两颗已知行星之间的几个稳定区域，以及开普勒-47 c轨道之外的第三颗行星轨道可能稳定的区域。为了限制这颗行星的轨道，我们使用了无法解释的过境事件的测量持续时间（$\sim 4.15$小时），并将其与稳定轨道系综中第三颗行星的过境持续时间进行了比较。为了消除具有相似过境持续时间的轨道之间的简并，我们认为行星处于圆形轨道，并解析计算其周期。后者将第三颗行星的轨道周期上限定为424天。我们的分析表明，如果在发现开普勒-47环双星系统期间发现的无法解释的凌日事件是由于行星物体造成的，那么这颗行星将处于半长轴小于1.24 AU的低偏心率轨道。进一步限制这颗行星的质量和轨道要素需要重新分析目前所有可用的数据，包括宣布发现该系统后获得的数据。我们目前的详细信息，我们的方法，并讨论了结果的影响。
2014-11-17 astro-ph.EP
Discovery of a Third Transiting Planet in the Kepler-47 Circumbinary System
在九个已确认的凌星环联行星系统中，只有开普勒-47已知包含一颗以上的行星。开普勒-47 b（“内行星”）的轨道周期为49. 5天，半径约为$3\,R_{\oplus}$。开普勒-47 c（“外行星”）的轨道周期为303. 2天，半径约为$4.7\,R_{\oplus}$。在这里，我们报告发现了第三颗行星，开普勒-47 d（“中间行星”），它的轨道周期为187.4天，半径约为$7\,R_{\oplus}$。中间行星的存在使我们能够对所有三颗行星的质量进行更好的约束，其中$1σ$范围分别小于$26\,M_{\oplus}$，介于$7-43\,M_{\oplus}$和$2-5\,M_{\oplus}$之间。中、外行星的体积密度较低，在$1σ$水平上的密度分别为$ρ_{\rm middle} < 0.68$ g cm $^{-3}$和$ρ_{\rm outer} < 0.26$ g cm $^{-3}$。这两颗外行星是“紧密堆积的”，假设标称质量，这意味着没有其他行星可以稳定地在它们之间运行。所有的轨道都有低偏心率，几乎是共面的，不利于暴力散射的情况下，并建议温和的迁移在原行星盘。
2019-04-15 astro-ph.EP
Circumbinary Planets -- The Next Steps
开普勒的任务为我们打开了一扇通往环双星行星的大门。一些最初的趋势已经被确定，并被用来挑战我们的行星和双星形成理论。然而，开普勒样本不仅小，而且包含偏差。我将提出一个关于未来的计划。具体来说，我将涵盖BEBOP径向速度调查，最新的TESS凌日任务和一种新技术，用于在档案开普勒测光中挖掘出小型环联行星。
2020-02-24 astro-ph.EP astro-ph.SR
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
KIC 9632895 - The 10th Kepler Transiting Circumbinary Planet
我们目前发现的KIC 9632895 b，一个6.2地球半径的行星在一个低偏心率，240.5天的轨道上的食双星。双星本身由一对太阳质量为0.93和0.194的恒星组成，轨道周期为27.3天。这颗行星的轨道平面正在快速进动，它的倾角只有在开普勒数据的后半部分才与主星充分对齐。因此，在光变曲线的后半部分有三次凌日，但在光变曲线的前半部分发生的三次会合都没有产生凌日。岁差周期约为103年，在这个周期中，凌日只有约8%的时间可见。这意味着，对于我们探测到的每一个像KIC 9632895这样的系统，都有大约12个环双星系统存在，但目前没有表现出凌日。这颗行星的质量太小，不会对双星产生明显的扰动，因此它的质量无法用这些数据测量;但我们的光动力学模型将1-sigma的上限定为16个地球质量。这颗行星的周期是双星的8.8倍，处于动力学不稳定区之外。然而，它确实位于双星系统的宜居带内，这使它成为开普勒环双星系统十颗行星中的第三颗。
2014-09-04 astro-ph.EP
Spin-Orbit Alignment for the Circumbinary Planet Host Kepler-16A
开普勒-16是一颗偏心的低质量食双星，有一颗环双星凌日行星。在这里，我们研究的角动量的主要恒星，开普勒测光和凯克光谱的基础上。主星的自转周期为35.1 +/- 1.0天，相对于双星轨道的投影平行度为1.6 +/- 2.4度。因此，角动量的三个最大来源--恒星轨道，行星轨道和主要的旋转--都是紧密对齐的。这一发现支持了一个涉及从一个单一的磁盘吸积形成的情况。另外，潮汐可能已经重新排列的恒星，尽管他们相对较宽的分离（0.2 AU），这是一个假设，支持之间的协议测量的旋转周期和“伪同步”周期的潮汐演化理论。自转周期，色球活动水平，和分数光的变化表明，主序年龄为2-4 Gyr。低质量恒星的演化模型可以将观测到的主星和副星的质量和半径匹配到大约3%以内。
2011-09-22 astro-ph.EP
Circumbinary planets II - when transits come and go
环联行星通常比同等的单星行星更有可能凌日，但实际上环联行星的几何形状和轨道动力学使得观测凌日的机会固有地依赖于时间。在Martin & Triaud（2015）的后续论文中，通过分析计算双星和行星轨道重叠的时间和时间，更深入地探讨了时间依赖性，允许发生凌日。推导出的方程被应用于开普勒发现的已知凌日环双星行星，以预测未来凌日何时发生，以及它们是否能被即将到来的TESS、CHEOPS和PLATO太空望远镜观测到。这些行星中的大多数在凌日配置中花费的时间不到50%，有些不到20%。由此计算出，已知的开普勒食双星可能拥有大约17 - 30颗类似于10个已发表发现的环双星行星，它们最终会在某一天过境，可能是在TESS和PLATO调查期间。
2016-11-02 astro-ph.EP
The Transiting Circumbinary Planets Kepler-34 and Kepler-35
银河系中大多数类似太阳的恒星都存在于被称为“双星”的引力束缚的恒星对中。虽然人们早就预料到了，但直到开普勒-16的发现，围绕这对正常恒星运行的“环联星行星”的存在才被确定。无可争议的证据是由行星的恒星的微型日食（“凌日”）提供的。然而，关于环联星行星的普遍性及其轨道和物理特性的范围仍然存在问题。在这里，我们提出了另外两个凌日环联星行星，开普勒-34和开普勒-35。每一颗都是低密度的气体巨行星，其轨道与其母星的轨道紧密对齐。开普勒-34每289天绕两颗类太阳恒星公转一周，而开普勒-35每131天绕一对较小的恒星（太阳质量的89%和81%）公转一周。由于恒星的轨道运动，行星在入射恒星辐射中经历大的多周期变化。观测到的环联星行星的比率意味着> ~1%的近距离双星在几乎共面的轨道上有巨行星，产生至少几百万的银河系人口。
2012-04-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
Kepler-1661 b: A Neptune-sized Kepler Transiting Circumbinary Planet around a Grazing Eclipsing Binary
本文报道了开普勒测光中发现的一颗海王星大小（R_p = 3.87 +/-0.06R_Earth）的凌日环联星Kepler-1661 b。这颗行星的公转周期约为175天，其轨道进动周期仅为35年。岁差导致轨道平面的排列发生变化，从地球上看，这颗行星只有约7%的时间处于凌日状态。与其他几颗开普勒环联星行星一样，开普勒-1661 b的轨道接近稳定半径，并且靠近宜居带的（热）边缘。这颗行星的轨道是一个单线掠食双星系统，包含一对0.84 M_Sun和0.26 M_Sun的恒星，在一个轻微偏心（e=0.11），28.2天的轨道上。该系统相当年轻，估计年龄约为1-3 Gyrs，并表现出显著的星点调制。掠食配置意味着系统对双星倾角的变化非常敏感，这表现为日食深度的变化。恒星黑子污染了日食测光，但不是以通常的方式引起虚假的日食时间变化。相反，星点改变了光曲线的标准化，从而改变了日食深度。这可能导致虚假的日食深度变化，然后错误地归因于双星轨道岁差。
2020-01-09 astro-ph.EP astro-ph.SR
No circumbinary planets transiting the tightest Kepler binaries - a possible fingerprint of a third star
开普勒任务已经发现了8个环双星系统，它们都是在周期大于7 d的食双星周围发现的。这比开普勒发现的典型食双星周期要长，因此在最近的双星周围缺乏行星。在本文中，我们建议如何解释这种缺乏可能是由一个遥远的恒星第三同伴的存在下，缩小了内部的双轨道的过程中的Kozai周期和潮汐摩擦，一种机制，已被牵连产生大多数的双星周期低于7天。我们表明，这些不断发展的三星系统的几何形状和轨道动力学是高度限制性的环双星行星，这是受本身的Kozai调制，一方面，并可以屏蔽两个内部的恒星从他们的Kozai周期和随后的收缩，另一方面。只有在宽而倾斜的轨道上的小行星才可能形成，存活下来，并允许内部的双星收缩。很难被发现。
2015-08-14 astro-ph.EP astro-ph.SR
Surface Flux Patterns on Planets in Circumbinary Systems, and Potential for Photosynthesis
最近，开普勒太空望远镜探测到了几颗围绕着一个近距离双星系统运行的行星。这些所谓的环双星行星将在其表面上经历非平凡的辐射通量空间和时间分布，其特征在其单星轨道对应物中看不到。类地环双星行星上居住的光合生物将被迫适应这些不寻常的流量模式。我们绘制了假定的类地行星（作为表面纬度/经度和时间的函数）绕双星系统开普勒-16和开普勒-47，两个恒星系统已经拥有环系外行星探测的通量。流量的经、纬向分布对双星质心运动以及双星与行星的相对轨道相位十分敏感。主星对主星的全食，以及主星对主星的日偏食都给系统增加了一个额外的强迫项。我们还发现，表面的黑暗模式同样独特。在地球的极圈之外，由于恒星的运动推迟了春天的第一次日出（或加速了秋天的最后一次日落），地球表面在黑暗中的时间比赤道周围的纬度要长得多。在开普勒-47的情况下，我们也发现了一个弱的纵向依赖黑暗，但这种影响往往是平均的，如果考虑到许多轨道。根据这些通量和黑暗模式，我们考虑和讨论光合生物的前景和挑战，使用陆地类似物作为指导。
2014-08-22 astro-ph.EP
Transits of Planets with Small Intervals in Circumbinary Systems
单颗恒星的凌日时间可以用线性星历很好地描述。然而，在环双星系统中，凌日时间同时受到引力摄动和中心双星轨道相位变化的影响。以开普勒-16的共面类似物为例，我们发现环双星行星在一个行星轨道上可以不止一次地经过同一颗恒星，这种现象我们称之为“紧凌日”。在某些几何学中，行星和第二颗恒星的轨道速度可以接近零并改变符号，导致在一个双星轨道中有很长的凌日和/或2-3次凌日。对于一个特定的系统来说，是否有可能发生紧凌主要取决于双星的质量比以及双星和行星的轨道结构。我们导出了一个依赖于时间的判据，用以判断任何环双星系统何时可能发生紧凌日。这些结果与全动力学积分，也揭示了其他紧过境特性，即，凌日持续时间和紧密凌日之间的间隔。对于目前已知的七个环双星系统，我们估计这些关键参数分析和数值。由于行星和双星之间的相互倾斜，紧凌只能发生在开普勒-16、-34、-35和-47中质量较小的恒星B上（对于两颗行星）。开普勒-16、-34和-35的紧密凌日（与典型凌日相比）的长期平均频率估计为百分之几。使用完整的数值积分，预测每个系统的下一个紧凌，最快的例子似乎是开普勒-47 b和-47 c，它们可能在2025年之前有紧凌。这些独特而有价值的事件往往值得特别的观察仔细检查。
2014-07-03 astro-ph.EP
Kepler 16: A System of Potential Interest to Astrobiologists
我们使用的circumbinary行星系开普勒-16 b作为一个例子，指定一些考虑，可能是天体生物学家感兴趣的动态性质的宜居带周围的密切双星系统。
2011-10-30 astro-ph.EP
Kepler-16: A Transiting Circumbinary Planet
我们报告探测到一颗行星，其轨道围绕着一对低质量恒星。来自开普勒太空船的数据显示，除了两颗恒星的相互食之外，这颗行星还穿过两颗恒星，对所有三个天体的绝对尺寸进行了精确的限制。这颗行星的质量和大小与土星相当，并且围绕其两颗母星运行近229天的圆形轨道。食星的质量是太阳的20%和69%，并且有一个偏心的41天轨道。所有三个天体的运动都被限制在一个平面的0.5度之内，这表明该行星是在一个环双星盘内形成的。
2011-09-15 astro-ph.EP
The Role of Disc Self-Gravity in Circumbinary Planet Systems: II. Planet Evolution
我们提出的流体动力学模拟的结果检查迁移和生长的行星嵌入在自引力的circumbinary光盘。双星参数的选择模仿开普勒-16，-34和-35系统，这项研究的目的是检查盘质量的作用，在确定的停止位置的迁移行星在由中央二进制创建的空腔的边缘。当盘状星云质量超过5- 10 $\times$（最小质量太阳星云模型）时，盘状星云的自重会导致空洞的显著收缩。在星盘寿命早期形成的行星可以通过星盘迁移，并在比通常低质量星盘更靠近中心恒星的位置失速，从而使模拟和观察到的轨道结构更接近一致。在大质量圆盘的空腔中绕轨道运行的行星的存在可以防止空腔尺寸扩大到较低质量圆盘的尺寸。随着圆盘质量在长时间尺度上减少，这表明环联行星系统保留了它们初始条件的记忆。我们的模拟产生的行星轨道与开普勒-16b很好地一致，而不需要自引力;开普勒-34模拟系统产生广泛和高度偏心的空腔，自引力提高了模拟和数据之间的一致性。开普勒-35b更难以详细解释，因为它的质量相对较低，这导致模拟的停止位置比观测到的半径更大。
2017-05-08 astro-ph.EP
Three-dimensional evolution of radiative circumbinary discs: the size and shape of the inner cavity
环双星盘和行星的演化通常使用二维（2D）数值模拟进行研究，尽管最近的工作表明3D效应可能会显着改变双星产生的内腔结构。在这项研究中，我们提出了3D流体动力学模拟结果的circumbinary光盘周围的开普勒-16和开普勒-34系统的类似物，包括恒星加热和辐射冷却的热盘结构的影响。我们发现，相比于他们的2D同行，在3D circumbinary光盘模型的腔的结构似乎更快地达到准稳态，在我们的运行的一个子集，这是明确的证据。此外，与2D相比，3D中内腔的尺寸和偏心率更小。我们将这种差异归因于中平面上方的盘区域中的螺旋波耗散增强，其中冷却时间是动态时间尺度的顺序，从而导致3D盘模型中较小的内腔尺寸。我们的研究结果表明，迁移的行星应该停车更接近中央的3D模型的circumbinary光盘，并指出，包括三维结构的重要性，当模拟circumbinary光盘和行星。
2022-11-07 astro-ph.EP
Tidal evolution of circumbinary systems with arbitrary eccentricities: applications for Kepler systems
我们提出了一个扩展版本的恒定时间滞后的分析方法，在我们以前的工作中介绍的环双星行星的潮汐演化。该模型是自洽的，在这个意义上，所有的潮汐对之间的相互作用进行计算，无论其大小。我们推导出解析表达式的变分方程的自旋和轨道的演变，这是表示为高阶椭圆展开的半长轴比，但保持封闭的形式的二进制和行星的偏心率。这些被发现再现任意偏心率的数值模拟的结果非常好，以及减少到我们以前的结果在低偏心的情况下。我们的模型，然后适用于良好的特点开普勒circumbinary系统通过分析潮汐的时间尺度，并揭示每个不同的系统周围的潮汐流。在所有情况下，我们发现自旋达到稳定值的速度远远快于轨道演化的特征时间尺度，这表明所有开普勒环双星行星预计将处于亚同步状态。另一方面，所有的系统都位于潮汐流中，导致向外迁移;因此行星与轨道不稳定极限的接近程度在过去可能更大。此外，开普勒系统可能遭受了显着的潮汐诱导偏心阻尼，这可能与他们接近捕获偏心。为了帮助理解我们的模型的预测，我们还提供了一个简单的几何解释我们的结果。
2019-12-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
Kepler-413b: a slightly misaligned, Neptune-size transiting circumbinary planet
我们发现了一颗绕开普勒K + M双星系统KIC 12351927（Kepler-413）公转约66天的凌日行星（Rp = 4.347 +/-0.099RE），其偏心轨道为ap = 0.355 +/-0.002AU，ep = 0.118 +/-0.002。这两颗恒星的质量分别为：MA = 0.820 +/-0.015MSun，RA = 0.776 +/-0.009RSun和MB = 0.542 +/-0.008MSun，RB = 0.484 +/-0.024RSun，公转周期分别为10.11615 +/-0.00001天，轨道近似为圆形（eEB = 0.037 +/-0.002）。EB的轨道平面稍微倾斜于视线（iEB = 87.33 +/-0.06度），而在参考历元，行星的轨道平面倾斜于双星平面约2.5度。周期约为11年的轨道岁差导致后者对天平面的倾角不断变化。因此，这颗行星经常无法在下合点凌过主星，导致数百天没有凌日（对应于多个行星轨道周期）。我们预测下一次凌日要到2020年才会发生。该系统的轨道结构使这颗行星比扩展的宜居带的内边缘更靠近其宿主恒星。此外，该系统的轨道配置使得CBP可能会在EB的影响下经历卡西尼态动力学，其中行星的进动速度与其轨道进动速度相当。根据CBP的角进动频率，它可能会在进动时间尺度上经历数十度（和复杂的季节性周期）的波动。
2014-01-28 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
The Neptune-Sized Circumbinary Planet Kepler-38b
我们讨论了环双星行星开普勒-38b的发现和特征。双星是单线的，周期为18.8天，由一颗中等进化的主序星组成（M_A = 0.949 +/-0.059太阳质量和R_A = 1.757 +/-0.034太阳半径）与低质量恒星配对（M_B = 0.249 +/-0.010太阳质量，R_B = 0.2724 +/-0.0053太阳半径）在微偏心（e = 0.103）轨道上运行。在开普勒光变曲线（使用开普勒1至11分位数）中，一共有8次环联行星穿越主星的凌日，由此可以确定行星周期为105.595 +/-0.053天。光度动力学模型拟合径向速度曲线和开普勒光变曲线得出行星半径为4.35 +/-0.11地球半径，或1.12 +/-0.03海王星半径。由于这颗行星的质量不足以改变开普勒轨道，因此我们只能在95%的置信度下，将这颗行星的质量上限定为122个地球质量（7.11个海王星质量或0.384个木星质量）。随着更多的开普勒数据变得可用，这个上限应该会降低。
2012-08-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
BEBOP III. Observations and an independent mass measurement of Kepler-16 (AB) b -- the first circumbinary planet detected with radial velocities
径向速度法是探测系外行星最可靠和最成熟的方法之一。然而，尽管环联星行星的出现率相对较高，但迄今为止它还未能探测到它们。在这里，我们报告开普勒-16A的速度测量，获得与苏菲摄谱仪，在天文台上普罗旺斯的193厘米望远镜，收集在BEBOP调查的环联行星。我们的测量标志着第一个环联星行星的径向速度检测，独立确定开普勒-16 ~（AB）~b的质量为$0.313 \pm 0.039\,{\rm M}_{\rm Jup}$，一个与日食时间变化一致的值。我们的观测表明，有能力实现光子噪声精度和精度的单线双星，我们的最终精度达到$\rm 1.5~m\,s^{-1}$的二进制和行星信号。我们的分析铺平了道路，更多的环联行星检测使用径向速度，这将增加目前已知的系统相对较小的样本统计相关的数字，使用的方法，也提供较弱的检测偏差。我们的数据还包含一个长期的径向速度信号，我们将其与主星的磁周期联系起来。
2021-12-13 astro-ph.EP astro-ph.SR
On the Abundance of Circumbinary Planets
我们在这里提出的第一个观测为基础的确定的发生率的环联行星。这是来自公开可用的开普勒数据，使用自动搜索算法和去偏过程来产生已知的七个系统所暗示的发生率。这些比率主要取决于行星倾角的分布：如果环联星的行星优先与它们的主星联星共面，就像已经提出的那样，那么$R_p>6R_\oplus$与$P_p<300$ \ d一起运行的行星的出现率是$10.0 ^{+18}_{-6.5}$ \%（95\%置信限），高于但与单星率一致。另一方面，如果基本的行星倾角分布是各向同性的，那么这种发生率就会急剧上升，下限为47%。这意味着在环双星盘中的形成和随后的动力学演化必须要么导致大部分共面行星，要么比在拱星盘中更容易进行。作为这项调查的结果，我们还表明，巨行星（${>}10R_\oplus$）是显着不太常见的环联星轨道比他们的小兄弟姐妹，并确认提出的短缺环联星行星轨道的开普勒样本中的短周期双星是一个真正的效果。
2014-08-04 astro-ph.EP
Multiple Transits during a Single Conjunction: Identifying Transiting Circumbinary Planetary Candidates from TESS
我们目前的一项研究结果，确定环双星行星候选人，在一个与食双星系统结合产生多个过境。这些凌日的发生使我们能够估计候选者的轨道周期，这是至关重要的，因为目前已知的凌日环联行星的周期明显长于TESS的典型观测基线。结合推导出的半径，它还提供了后续观测所需的有价值的信息，并随后确认了大量来自TESS的环双星行星候选者。出于对1108天的circumbinary行星开普勒-1647的发现，我们展示了这种技术的应用开普勒的circumbinary行星，产生这样的过境。我们的研究结果表明，在环联星行星处于低偏心率轨道的系统中，估计的行星轨道周期在真实值的10-20%以内。这一估计来自于不到5%的行星周期的测光观测，证明了该技术的强大能力。利用美国宇航局TESS任务监测的当前和未来的食双星，我们估计在TESS数据中将检测到数百颗在一次会合期间产生多次凌日的环双星候选行星。如此大的样本将使我们能够从统计学上了解围绕双星运行的行星的数量，并为它们的形成和演化提供新的线索。
2020-08-06 astro-ph.EP
Constraining the Radiation and Plasma Environment of the Kepler Circumbinary Habitable Zone Planets
开普勒望远镜发现了许多行星，其中包括十颗围绕八颗双星运行的行星。开普勒-16、开普勒-47和开普勒-453这三个双星系统至少有一颗行星位于环双星可居住带（BHZ）。我们限制了这些系统的BHZ中的高能辐射水平和等离子体环境。有了这个目标，BHZ限制在这些开普勒双星计算作为一个函数的时间，和可居住的寿命估计假设的类地行星和/或卫星内的BHZ。在建立了与时间相关的BHZ极限的基础上，发展了一个描述恒星活动和辐射性质演化的自洽模型，作为恒星对行星大气侵略的代理。模拟双星的自转演化，包括双星中恒星之间的潮汐相互作用的影响，是建立这些系统周围环境的关键。我们发现，开普勒-16和它的二进制类似物提供了一个等离子体环境，有利于生存的大气假定火星大小的行星和系外卫星。潮汐改变了开普勒-47中恒星的旋转，使其辐射环境与太阳系相比不那么恶劣。这是Mason等人首先提出的机制的一个很好的例子。开普勒-453的环境与太阳系相似，BHZ内边缘的辐射条件略好于地球。随着恒星演化和二元潮汐模型的进展，这些结果可以重现，甚至重新参数化，使用我们的在线工具http://bhmcalc.net。
2016-01-30 astro-ph.EP astro-ph.SR
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
Limits to the presence of transiting circumbinary planets in CoRoT data
在2007年至2012年的飞行阶段，CoRoT任务提供了超过2000个食双星的光变曲线。来自开普勒任务的数据已经证明了几颗凌日环双星行星的存在。虽然CoRoT的光变曲线通常精度较低，覆盖范围较短，但CoRoT的目标数量与开普勒相似，并且一些已知的环联星行星也可能在CoRoT数据中被发现。这项工作的目的是对整个CoRoT数据集进行修订，以确定环联星行星的存在，并推导出此类行星丰度的极限。我们开发了一个代码，删除了食双星的光变曲线，并在删除双星食和仪器特征后的光变曲线中搜索准周期性的过境特征。该代码只需要很少的样本系统信息，也可以用于其他太空任务，如开普勒，K2，TESS和PLATO。该代码在导致检测的要求方面很宽泛，但经过调整，可以提供一定数量的检测，这些检测在随后的（主要是视觉）关于其性质的修订中是可管理的。在CoRoT样本中，我们确定了三颗行星候选者，它们的凌日可能是从中央双星的单次通过中产生的。然而，没有候选者仍然有来自多个行星轨道的凌日事件。我们计算了在不同轨道周期范围内，木星、土星和海王星大小的行星在共面轨道上的数量上限。我们发现，在近距离双星系统周围的短周期轨道上的巨行星比在单星周围的少得多。
2016-11-01 astro-ph.EP
Improving circumbinary planet detections by fitting their binary's apsidal precession
本文将双星拱点进动纳入 kima 轨道拟合包，证明拟合进动可将环双星行星探测灵敏度提高达一个数量级，并在真实系统中实现了进动测量与行星探测。
2023-04-06 astro-ph.EP astro-ph.SR
