Population synthesis of planet formation using a torque formula with dynamic effects
对行星形成的人口综合研究表明，只有当实际的I型迁移时间尺度比线性理论推导的时间尺度至少长一个数量级时，才能再现与观测一致的分布。虽然过去的研究考虑了原行星胚胎的I型迁移的影响，但在大多数情况下，他们使用了基于等温盘中静态扭矩的传统公式，并采用了一个缩减因子来解释机制细节的不确定性。然而，除了静态扭矩外，迁移行星还会经历与迁移率成比例的动态扭矩。这些动态扭矩可以影响行星迁移和预测行星人口。在本研究中，我们通过考虑动态校正推导出了I型迁移的新扭矩公式。该公式被用来进行人口合成模拟与动态转矩的影响。在许多情况下，动态效应大大减缓了内移。对于静态扭矩的情况下，气体巨星的形成有效地抑制了I型迁移，但是，当考虑到动态效应，相当一部分的核心幸存下来，成长为气体巨星。
2016-04-14 astro-ph.EP
Planet Formation: An Optimized Population-Synthesis Approach
利用粒子数综合方法研究了行星形成的物理过程。我们发展了一个简单的行星生长模型，包括卵石和气体吸积，以及在一个不断发展的原行星盘中的轨道迁移。该模型是运行人口的2000个恒星的磁盘质量和半径的范围内，和初始原行星轨道。所得到的行星分布与观测到的太阳系外行星的人口进行比较，并使用粒子群优化方案迭代地改进模型参数。最终的行星系的特征主要由卵石隔离质量控制，这是一颗行星的质量，它足以扰动附近的气体，使漂移的卵石停止向内流动，停止生长。卵石隔离质量随着轨道距离的增加而增加，因此巨大的行星核心只能在外盘中形成。巨人向内迁移，在最后的轨道距离范围内居住。最适合的模型具有大的初始原行星质量，短的卵石漂移时间尺度，低磁盘粘度和短的大气冷却时间，所有这些都促进了快速增长。该模型成功地再现了观测到的巨行星和棕矮星的频率和分布。对于单行星系统来说，超级地球的适合性较差，但当包含更多的原行星时，它会稳步提高。虽然这项研究的目的是为了匹配太阳系外行星的分布，但类似于太阳系的系统中有1-2%至少包含4颗原行星。
2018-08-09 astro-ph.EP
Planetary Population Synthesis and the Emergence of Four Classes of Planetary System Architectures
行星星族综合是理解行星系形成物理的一个工具。它建立在一个包括大量物理过程的模型上。结果可以与系外行星观测进行统计比较。在这里，我们回顾人口的合成方法，然后使用一个人口来探索如何不同的行星系架构出现，以及哪些条件导致它们的形成。这些系统可以分为四个主要的结构：第一类是近原位组成有序的类地和冰行星，第二类是迁移的次海王星，第三类是混合的低质量和巨行星，大致类似于太阳系，第四类是没有内部低质量行星的动态活动巨星。这四个类别表现出不同的典型形成途径，并以一定的质量尺度为特征。I类系统是由微行星的局部吸积形成的，随后是一个巨大的撞击阶段，最后的行星质量相当于“戈德赖希质量”。当行星在气体盘分散之前达到“相等质量”（相等的吸积和迁移时间尺度），但又不足以允许快速的气体吸积时，就形成了第二类系统。当“相等质量”允许在行星迁移时快速气体吸积时，即当达到临界核心质量时，巨型行星就形成了。这四类的主要判别式是圆盘中固体的初始质量，以及来自气体圆盘的寿命和质量的贡献。分类可以更好地理解哪些物理过程占主导地位。与观测值的比较表明，与实际人口存在一定的差异，表明理论认识的局限性。例如，人造超级地球和次海王星在I类中的过度代表性导致这些行星的金属丰度低于观测值。
2023-02-28 astro-ph.EP
Extrasolar planet population synthesis I: Method, formation tracks and mass-distance distribution
随着太阳系外行星的大量发现，从统计学的角度来限制理论形成模型成为可能。本文是我们进行大量行星人口综合计算的系列文章中的第一篇。我们以一篇论文开始这个系列，主要致力于介绍我们的方法，但也讨论了一个有代表性的合成类太阳恒星行星种群。基于尽可能紧密的观测数据，我们已经推导出行星形成过程中最重要的初始条件的概率分布。然后，我们从这些分布中提取一组初始条件，并使用我们的形成模型获得相应的合成行星。虽然本文的主要目的是描述我们的方法，我们提出了一些关键的结果：我们发现，在自然界中发生的极限的初始条件的变化导致形成的大多样性的行星。这一形成过程在行星形成轨迹中表现得最为直观，在那里可以识别出同时生长和迁移的不同阶段。这些阶段导致出现的子人口的行星区分在质量半长轴图。最重要的是“失败的核心”，一个巨大的核心主导的低质量行星群，“水平分支”，海王星质量行星的子群延伸到6 AU，以及“主丛”，巨大的气态巨行星集中在0.3-2 AU左右。
2009-04-16 astro-ph.EP
Extrasolar planet population synthesis IV. Correlations with disk metallicity, mass and lifetime
上下文这是一系列显示行星人口综合计算结果的论文中的第四篇。目标。本文的目的是系统地研究盘的重要性质，即盘金属丰度、质量和寿命对行星基本性质的影响。方法.对于大量的原行星盘，我们计算了一个人口的行星与我们的核心吸积形成模型，包括行星迁移和磁盘的演变。结果我们发现了大量的相关性：关于行星的初始质量函数，金属丰度，磁盘质量和磁盘寿命有不同的角色：对于高[Fe/H]，巨行星更频繁。对于高质量的盘，巨行星的质量更大。对于长的盘寿命，巨行星既更频繁，质量也更大。在低金属丰度时，非常巨大的巨行星无法形成，但除此之外，巨行星的质量和金属丰度是不相关的。相比之下，行星质量和盘气体质量是相关的。巨型行星形成的最佳位置是5天文单位。在这个距离之内和之外，需要更高的星子表面密度。低金属丰度可以被高盘质量所补偿，反之亦然，但不是无限的。在低金属丰度时，巨行星只在冰线外形成，而在高金属丰度时，巨行星形成发生在整个磁盘上。迁移的程度随着盘质量和寿命的增加而增加，通常随着金属丰度的增加而减少。金属丰度和巨行星的半长轴之间没有明确的相关性，因为在[Fe/H]低的盘中，行星开始更远，但迁移更多，而在[Fe/H]高的盘中，它们开始更远，但迁移更少。结论.原行星盘的性质决定了行星的性质，并留下许多印记。
2012-01-04 astro-ph.EP
Dependence of Planet populations on Stellar Mass and Metallicity: A Pebble Accretion-based Planet Population Synthesis
本研究采用基于卵石吸积的行星种群合成模型，探讨了行星属性与恒星质量及金属丰度的相关性，成功再现了系外行星观测的主要特征并揭示了系统架构的长期演化规律。
2025-03-31 astro-ph.EP
Pebbles versus planetesimals: the outcomes of population synthesis models
在地核吸积的情况下，一个巨大的地核首先形成，然后吸积一个包层。在讨论这一核心如何形成时，出现了一些分歧。行星形成的第一个场景预测了公里大小的天体（称为微行星）的吸积，而最近的工作则认为是由厘米大小的鹅卵石吸积而成。这两个吸积模型经常被单独讨论，我们在这里的目的是在相同的初始条件下比较两个模型的结果。我们使用两个不同的代码：一个计算星子吸积，其他卵石吸积。使用人口合成的方法，我们比较行星模拟和研究的两个固体吸积模型的影响，专注于形成单行星。我们发现，星子模型预测形成更多的巨行星，而卵石吸积模型形成更多的超地球质量的行星。这是由于卵石隔离质量的概念，它阻止了卵石吸积形成的行星在到达Miso之前有效地吸积气体。这转化为行星的人口，没有足够的重量来吸积一个随之而来的信封，但在质量范围内，I型迁移是非常有效的。我们还发现更高的气体质量分数为一个给定的核心质量卵石模型相比，由光度差异造成的星子。这也意味着行星具有较低的密度，可以通过观测证实。聚焦于巨行星，我们得出结论，它们的形成的敏感性不同：卵石吸积模型，胚胎形成的时间，以及固体吸积的时间强烈影响结果，而对于星子模型，它取决于星子的大小和分裂的固体量可形成星子。
2020-06-07 astro-ph.EP
Extrasolar planet population synthesis II: Statistical comparison with observation
这是一系列论文中的第二篇，展示了太阳系外行星人口综合计算的结果。在配套文件（文件I）中，我们已经详细介绍了我们的方法。通过应用径向速度调查的观测检测偏差，我们确定了潜在的可检测的合成行星。这些行星的性质在定量统计测试中与精心挑选的实际系外行星子种群的性质进行了比较。我们使用二维Kolmogorov-Smirnov检验来比较合成和观测到的行星的质量距离分布，以及一维KS检验来比较质量，半长轴和[Fe/H]分布。我们发现，一些模型可以解释到一个合理的程度的显着性所观察到的属性。我们同时考虑到许多其他观察到的功能，例如“金属丰度效应”。这让我们相信，我们的模型捕捉到了巨型行星形成的几个基本特征。我们的模拟还使我们能够提取尚未检测到的潜在系外行星种群的特性。例如，我们已经推导出行星初始质量函数（PIMF），并得出结论，迄今为止发现的行星只是冰山一角。PIMF还可以用来预测当径向速度测量的精度提高到0.1 m/s的极端精度时，可探测的太阳系外行星数量将如何变化。
2009-04-16 astro-ph.EP
Planet-Planet Scattering Alone Cannot Explain the Free-Floating Planet Population
最近的引力微透镜观测预测了大量自由漂浮的巨行星，其数量几乎是主序星的两倍。一个经常被援引的产生这种人口的机制是动力学不稳定性，它会激发行星之间的散射，以及在孤立的主序星行星系中一个或多个行星的弹射。在这里，我们证明了这个过程本身可能不能代表这些银河系流浪者的唯一来源。通过使用直接的定量参数和N体模拟，我们认为，观测到的系外行星的数量超过了每个系统从散射中喷出的行星的合理数量。因此，必须考虑其他可能的自由漂浮物来源，例如星团中的行星剥离和主序星后的抛射。
2012-01-10 astro-ph.EP
Planetesimal Population Synthesis: Pebble Flux Regulated Planetesimal Formation
我们提出了一个当地的星子形成率的瞬时径向卵石流量成正比的表达式。这个结果-一个径向的星子分布-可以作为研究行星胚胎形成的初始条件。我们遵循的想法是，需要粒子陷阱，以提高当地的尘埃与气体的比例足够，使粒子气体的相互作用不能再阻止小尺度上的星子形成。这些陷阱的位置可以出现在磁盘的任何地方。它们的发生和寿命是正在进行的研究的主题，因此它们通过自由参数实现。这使我们能够研究盘的性质对星子形成的影响，预测其随时间变化的形成速率和初始卵石吸积的位置。我们发现，大$α$ -值的$0.01$（强湍流）防止形成的星子在磁盘的内部，主张较低的值周围$0.001$（中度湍流），在那里星子形成迅速在所有的地方，他们需要的原行星。当尘埃成长为卵石（$\sim\mathrm{mm}$到$\mathrm{dm}$）并且卵石流量达到临界值时，星子就会形成，这在$2-3\,$ AU是几千年后，在$20-30\,$ AU是几十万年后。星子的形成会持续到卵石供应减少到临界值以下。最后的空间微行星的分布比初始的尘埃和气体分布更陡峭，这有助于解释最小质量太阳星云和粘性吸积盘之间的差异。
2019-04-06 astro-ph.EP
A population of planetary systems characterized by short-period, Earth-sized planets
我们分析了来自美国宇航局开普勒任务的第1-17季度数据发布24（Q1-Q17 DR 24）行星候选目录的数据，特别是将具有单个凌日行星的系统与具有多个凌日行星的系统进行比较，并确定了具有必然不同系统架构的系外行星的不同种群。这样的结构可能表明它们相对于典型的开普勒系统在进化史上的一个不同分支。这些行星系的主要特征是一个孤立的，地球大小的行星，大约一天的轨道周期。我们估计，在我们检查的144个系统中，至少有24个（>~17%）属于这一群体。考虑到探测效率，这样的行星系出现的频率与热彗星相似。
2016-10-11 astro-ph.EP
Planetary population synthesis coupled with atmospheric escape: a statistical view of evaporation
我们应用流体动力学蒸发模型，以不同的合成行星的人口是从一个行星形成代码的核心吸积范例的基础上获得的。我们研究了使用几种蒸发模型，这是由逃逸流（X射线或EUV）的驱动力，在能量有限的蒸发制度，或两者兼而有之的加热效率区分的行星人口的演变。虽然行星人口的质量分布几乎不受蒸发的影响，但半径分布清楚地显示出在大约2 $R_{\oplus}$处的突变。我们发现蒸发会导致行星尺寸的双峰分布（Owen & Wu 2013），并导致轨道距离-行星半径平面中对角向下延伸的“蒸发谷”，将裸露的核心与保留了一些原始H的低质量行星分开/He。此外，这种双峰分布与行星种群的初始特征有关，因为低质量行星核只能吸积小的原始H/He包层，并且它们的包层质量与它们的核质量成正比。我们还发现，人口范围内的蒸发效应是不敏感的能量有限描述的加热效率。然而，在两种极端情况下，即没有蒸发或在蒸发模型中具有100\%的加热效率，最终的尺寸分布显示出显著的差异;这两种情况可以从$Kepler$候选物的尺寸分布中排除。
2014-09-09 astro-ph.EP
An N-body population synthesis framework for the formation of moons around Jupiter-like planets
巨行星的卫星被认为是在环行星盘（CPD）中原位形成的。在这里，我们提出了一个N-体人口合成的卫星形成的框架，在一个类星体的行星，其中的尘埃与气体的比例，从原行星盘的固体吸积率，数量和原始卫星的初始位置是随机选择的现实分布。光盘属性是从三维辐射模拟采样的一维和二维网格和半解析随时间的推移。N体小卫星从圆盘的尘埃成分中吸积了质量，相互之间产生引力作用，经历了近距离接触，既散射又碰撞。在改进的模型下，我们发现约$15\%$的总质量大于伽利略的总质量，并且只有$8.5\%$处于共振态。卫星达到木卫二质量的频率最高的是$10^5$年。在$10\%$的情况下，卫星被行星吞没，卫星系统中的$1\%$损失了至少1个地球质量进入行星，有助于巨行星外壳的重元素含量。在$1\%$的情况下，我们发现偏心率和倾角的卫星0.1以上。我们检查了1D和2D椎间盘模型之间的结果差异，并使用机器学习（随机依赖系数和t-SNE）将我们的人群与伽利略系统进行比较。通过凌日和TTV在已知的凌日类行星周围探测我们的人口将是具有挑战性的，但是卫星的$14\%$可能具有$10^{-5}$的仪器凌日灵敏度。
2021-04-26 astro-ph.EP
The New Generation Planetary Population Synthesis (NGPPS). V. Predetermination of planet types in global core accretion models
最先进的行星形成模型现在能够解释已知行星类型的全部范围。这是以增加模型的复杂性为代价的，这就引起了一个问题，即它们的初始条件和计算出的行星观测值之间的联系是否被保留了下来。在本文中，我们采用数据驱动的方法来研究具有相似性质的合成行星集群之间的关系及其形成历史。我们在由行星形成的全球模型计算的典型系外行星观测值上训练了高斯混合模型，以识别类似行星的集群。然后我们追溯了与它们相关的行星的形成历史。使用集群从属关系作为标签，我们训练了一个随机森林分类器，以根据原始原行星盘的属性来预测行星物种。在没有预先假设任何行星类型的情况下，我们在合成人口中确定了四个不同的类别。它们大致对应于观测到的（亚）海王星、巨行星和（超）地球的数量，加上一个额外的未观测到的类别，我们称之为“冰核”。这些群体已经出现在形成阶段的第一个0.1百万年，并预测从磁盘属性的整体准确性> 90%。最可靠的预测因素是行星核的初始轨道距离和可用的小行星总质量。巨行星仅在该参数空间的特定区域中形成，该区域与纯粹的分析预测一致。包括行星之间的N体相互作用降低了可预测性，特别是对于经常发生巨大碰撞并变成超级地球的次海王星。引力相互作用的影响突出了N体积分器对低质量行星系统的现实预测的需要。（节略）
2021-04-23 astro-ph.EP
A Population Synthesis Study on the Formation of Cold Jupiters from Truncated Planetesimal Disks
本研究采用截断初始星子分布的行星种群合成模型，发现冷木星更可能形成于雪线附近宽度10 au及以上且迁移受抑制的截断盘中，能较好再现其轨道周期出现率、内边界斜率及偏心率分布等观测特征。
2025-03-03 astro-ph.EP
The interplay between pebble and planetesimal accretion in population synthesis models and its role in giant planet formation
本研究通过混合卵石-星子模型揭示，两种吸积机制并存会抑制巨行星形成，而晚期星子吸积加热延迟气体吸积，结合内向迁移导致形成近距离冰质亚海王星。
2023-04-25 astro-ph.EP
Planetary Populations in the Mass-Period Diagram: A Statistical Treatment of Exoplanet Formation and the Role of Planet Traps
已知系外行星数量的快速增长揭示了在观测到的质量周期图中存在几个不同的行星种群。其中最令人惊讶的两个是：（1）1 AU左右的气态巨行星的聚集;（2）大量轨道紧密的低质量行星的聚集，也称为超级地球和热海王星。我们最近发现，原行星盘有多个行星陷阱，其特征是在磁盘和停止快速I型行星迁移的轨道半径。通过将行星陷阱与标准的核心吸积方案相结合，我们证明了人们可以解释行星在质量周期图中的位置。在本文中，我们定量地证明了大多数在行星陷阱中形成的气体巨星往往最终在1 AU左右，其中大部分是由死区和冰线贡献的。此外，我们表明，大部分的超级地球和热海王星形成的气体巨星的“失败”的核心-这个人口构成的死区和热转换陷阱的可比贡献。我们的研究结果是基于形成行星的磁盘合奏，我们只改变磁盘的寿命，以及他们的质量吸积率到主恒星的演变。我们表明，一个大的人口的行星核心最初陷入行星陷阱的进化的统计处理帐户存在三个不同的exoplantary人口-热的行星，更大的行星在大约1 AU轨道的轨道半径，和短周期的超级地球和热海王星。很少有进化轨迹进入到成像的类木行星的大轨道半径特征中，这与最近的调查一致。最后，我们发现，低质量行星在紧轨道成为主导的行星人口的低质量恒星（$M_* \le 0.7 M_{\odot}$）。
2013-10-08 astro-ph.EP
Populations of Extrasolar Giant Planets from Transit and Radial Velocity Surveys
凌日和视向速度调查已经深入探索了太阳系外巨行星的种群，迄今为止已经探测到数百个物体。所有这些检测允许了解它们的物理特性，并限制它们的形成，迁移和演化机制。在这一章中，这些行星的观测属性与数据中确定的各种人口一起呈现。本文还回顾和比较了各种巡天在不同恒星环境下观测到的巨大系外行星的出现率。最后，从主星的性质出发，讨论了巨系外行星的存在和性质。在这一章中，观测的约束条件进行了讨论的背景下，占主导地位的行星形成，迁移和演化的情景。
2018-05-22 astro-ph.EP
Impacts of planet migration models on planetary populations. Effects of saturation, cooling and stellar irradiation
最近的几项研究发现，绝热盘中的行星迁移与等温盘中的迁移有很大不同。根据热力学条件，即，辐射冷却的有效性和径向表面密度分布，行星向内或向外迁移。显然，这将影响行星的半长轴质量分布，正如人口合成模拟所预测的那样.目的：我们的目标是研究辐射冷却、粘性力矩减饱和和间隙打开以及恒星辐射对合成行星种群潮汐迁移的全球影响。研究方法：我们结合了几个分析研究和三维流体动力学模拟的结果，在一个新的半分析迁移模型中的应用，在我们的行星人口合成计算。结果：我们发现我们的模型与在三维辐射流体动力学模拟中获得的扭矩很好的协议。我们发现在一个典型的光盘，朝向行星从内部和外部迁移，强烈影响低质量行星的迁移行为的三个收敛区。有趣的是，这导致了在这些区域捕获的低质量行星的缓慢II型迁移行为，即使没有特别的迁移率降低因子或尚未定义的停止机制。这意味着，新的规定的迁移包括非等温效应，使原来广泛使用的人工迁移率降低因子过时。结论：圆盘部分区域的外行星迁移使一些行星存活足够长的时间，从而变得巨大。会聚区导致在某些半长轴上可能观测到低质量行星的聚集。我们的研究结果表明，将需要进一步研究的质量，因为它的值有一个重大的影响行星人口的属性的共转扭矩饱和。
2014-02-24 astro-ph.EP
Planet population synthesis driven by pebble accretion in cluster environments
嵌入在星团中的原行星盘的演化取决于它们嵌入的年龄和恒星密度。年轻的星团和高恒星表面密度通过外部光蒸发和恒星碰撞破坏原行星盘。在这里，我们考虑新形成的星团的背景加热对原行星盘结构的影响，以及它如何影响这些盘中行星的形成。我们的行星形成模型是建立在包括卵石吸积的核心吸积情景之上的。我们合成行星的种群，并与观测结果进行比较。在我们的模拟中的巨行星迁移大的距离，由于快速II型迁移制度引起的高盘粘度（$α=5.4 \times 10^{-3}$）。冷木星（r>1 AU）最好起源于外盘，而热木星（r<0.1 AU）最好形成于内盘。我们发现，气体巨星的形成通过卵石吸积与金属丰度的相关性是一致的，这意味着更多的气体巨星形成在更大的金属丰度。然而，我们的合成人口孤立的恒星主机显着数量的巨行星，即使在低金属量，在矛盾的观察，巨行星最好是发现周围的高金属量的恒星，表明卵石吸积是非常有效的标准卵石吸积框架。另一方面，嵌入星团环境中的恒星周围的盘几乎不会形成任何低金属丰度的巨行星，这些变化源于盘外部温度的升高，这使得行星的核心吸积时间尺度变小。因此，我们得出结论，外盘结构和行星的形成位置决定了巨行星的出现率和冷、热彗星的形成效率。
2017-11-14 astro-ph.EP
Stellar control on atmospheric carbon chemistry, CO runaway, and organic synthesis on lifeless Earth-like planets
Institute of Science Tokyo（东京科学大学）；National Institute for Environmental Studies（国立环境研究所）
研究恒星类型和轨道距离对无生命地球类行星大气碳化学的影响，揭示CO失控和有机合成的关键因素。
2026-01-09 astro-ph.EP
Study of Migration of Giant Planets and Formation of Populations of Distant Trans-Neptunian Objects in the Nice Model
本研究针对Nice模型开展巨行星与星子盘相互作用的数值模拟，纳入星子盘自引力等因素，发现存在行星系统存续数十亿年、轨道接近当前状态且有遥远外海王星天体的情形。
2025-01-13 astro-ph.EP
Perturbation of Compact Planetary Systems by Distant Giant Planets
我们研究了巨行星对多个低质量行星系统的长期扰动的影响，这些行星围绕类太阳恒星运行。我们模拟的影响，迫使偏心和倾斜，单独和一起。我们将我们的结果与观测到的开普勒数据的统计数据进行比较，并研究这些结果是否可以用来解释观测到的单凌行星过多。我们不能解释所观察到的过剩泵只有倾斜，而不是驱动大多数系统的边缘动力学不稳定。因此，我们预计潜在的行星人口与一个单一的过境行星系统包含一个固有的低多重人口。我们可以解释开普勒的统计数据和R< 2的类地行星的出现率，其扰动人口与径向速度测量推断的一致，但如果我们希望解释所有R < 4的类地行星，则需要太多的巨行星。如果我们假设在RV探测极限（特征质量为0.1兆木星）以下存在一个同等大小的行星群，那么这些数字就可以达成一致。这些行星群必须在动力学上很热，才能产生足够强的扰动，并在幸存的行星中留下高质量的印记。因此，一个广泛的低质量行星的样本可以帮助表明这样一个人口的存在。(...)我们的一些模拟也产生了行星系，其中的行星存在于宜居带，但内部没有行星--就像我们的太阳系一样。这表明这样的配置可能并不罕见，但可能会在FGK恒星的百分之几左右发生。
2016-08-22 astro-ph.EP
Rapid and Predictive Planet Population Synthesis Model (RAPPS) I. Upgraded model and resulting synthetic populations
Kapteyn Astronomical Institute, University of Groningen（格罗宁根大学卡普坦天文研究所）；UTokyo Organization for Planetary Space Science (UTOPS), University of Tokyo（东京大学地球行星科学宇宙科学研究机构（UTOPS））；Division of Science, National Astronomical Observatory of Japan（日本国立天文台理学院）；Astrobiology Center (ABC)（天体生物学中心）；Graduate Institute for Advanced Studies, SOKENDAI（SOKENDAI高等研究院）；Department of Earth and Planetary Science, University of Tokyo（东京大学地球行星科学系）
本文提出了一种新的行星人口合成模型，能够高效预测行星质量、半径、轨道和大气特性，同时改进了动态演化模型，提高了与观测数据的统计对比精度。
2026-04-20 astro-ph.EP
A Distinct Population of Small Planets: Sub-Earths
已知小行星的大小是双峰的，有一个间隙将失去原始大气层的行星（超级地球）和保留原始大气层的行星（迷你海王星）分开。在这里，我们报告的证据，另一个不同的人口规模较小。通过关注围绕GK矮星向内运行16天的行星，并校正观测的完整性，我们发现超级地球的数量在1.4地球半径附近达到峰值，并在低于这个尺寸时消失。相反，一个新的行星群体（亚地球）似乎在小于1个地球半径的大小占主导地位，随着大小的减小而增加。在超短周期行星中也观察到这种模式。超级地球的终结支持了先前的说法，即超级地球和迷你海王星，可能形成于气态原行星盘中的行星，具有狭窄的质量分布。相比之下，次地球可以用幂律质量分布来描述，并可以用类地行星形成理论来解释。因此，我们推测它们是在气体盘消散之后很久才形成的。这些亚地球向更长轨道周期的延伸，目前还看不见，可能是真正的地球类似物。这强烈地激发了新的搜索。
2021-02-19 astro-ph.EP
Constraining planet structure and composition from stellar chemistry: trends in different stellar populations
有行星环绕的恒星的化学成分提供了关于系外行星系统的频率，结构和组成的重要线索。我们探索的可能性，恒星从不同的星系人口，有不同的内在丰度比可能会产生行星与不同的整体组成。我们编制了丰富的铁，O，C，Mg和Si在一个大样本的太阳邻居恒星，属于不同的星系人口。然后，我们使用一个简单的化学计量模型来预测预期的铁-硅酸盐质量分数和行星构建块的水团分数，以及圆盘中所有重元素的总质量百分比。假设整体的化学成分的行星积木将反映在形成的行星的组成，我们表明，根据我们的模型，光盘周围的恒星来自不同的星系人口，以及周围的恒星来自不同地区的银河系，预计将形成岩石行星显着不同的铁硅酸盐质量分数。可利用的水团比例在不同的星系中也有显著的变化。这些结果可以用来为行星形成和化学成分的模型设定约束条件。此外，这些结果可能会影响我们对银河系中行星频率的理解，以及可居住性条件的存在。
2017-11-02 astro-ph.EP
Formation, Survival, and Detectability of Planets Beyond 100 AU
直接成像搜索已经开始探测行星和褐矮星的伴星，并限制了与主星相距很大的巨行星的存在。这项工作有助于通过预测可以通过直接成像活动检测到的年轻巨行星来激励这种行星搜索。经典的核吸积和引力不稳定性行星形成模型都很难在原地形成长周期行星。在这里，我们表明，动力学不稳定性之间的行星系，最初形成多个巨行星更接近主恒星可以产生人口的巨行星在大（~100 AU - 100000 AU）的分离。我们估计这些行星可能生存的限制，量化到稳定和不稳定的宽轨道的引力散射的效率，并证明人口分析必须考虑到系统的年龄。我们预测，行星散射创造了一个人口的可检测的巨行星在广泛的轨道上，减少数量的时间尺度上~10万年。我们证明，这样的人口的几个成员应该与当前的技术检测，量化未来仪器的前景，并建议他们如何可以放置有趣的限制行星形成模型。
2009-02-16 astro-ph.EP
A Flat Inner Disk Model as an Alternative to the Kepler Dichotomy in the Q1 to Q16 Planet Population
我们使用模拟的行星系来模拟开普勒恒星的行星多重性。以前的研究都没有充分产生单行星系统，并调用了所谓的开普勒二分法，其中开普勒恒星的行星形成能力是二分法，产生少数或许多过境行星。在本文中，我们表明，开普勒二分法是必要的，只有当内部的行星盘只是假设是耀斑。当行星盘的内部是平坦的，我们重现了开普勒恒星的行星多样性，而不需要调用二分法。我们发现，独立的磁盘模型假设，每颗恒星的行星的平均数量约为2的轨道周期在3和200天之间，行星半径在1和5地球半径之间。这与没有行星占据相同参数空间的太阳系形成对比。
2017-02-27 astro-ph.EP
Combining direct imaging and radial velocity data towards a full exploration of the giant planet population
由于在过去的20年里探测到了3000多颗系外行星，统计研究已经突出了行星参数分布的一些特性。尽管如此，很少有研究对同一颗恒星周围的行星种群进行从短到大的分离，因为这需要使用不同的探测技术，通常针对不同类型的恒星。我们希望开发一种结合直接和间接方法的工具，以便正确地调查所有分离的巨行星种群。我们开发了MESS 2代码，这是一个结合径向速度和给定恒星在不同时期获得的直接成像数据的蒙特卡罗模拟代码，用于估计跨越广泛物理分离的巨行星的检测概率。它基于合成行星人口的产生。我们将MESS 2应用于用HARPS和NACO/ESO观测到的一颗年轻的M1型恒星AUMIC。我们发现，巨行星的检测限显着提高在中间分离（~ 20 AU的情况下AUMIC）。我们发现，传统的方法独立分析RV和DI检测限系统高估了行星的检测限，因此行星的发生率。MESS 2的使用允许在统计研究中获得正确的行星出现率，利用多历元DI数据和/或RV测量。我们还表明，MESS 2可以优化未来DI观测的时间表。
2017-04-24 astro-ph.EP
Combined Effects of Disk Winds and Turbulence-Driven Accretion on Planet Populations
最近的调查显示，原行星盘的湍流水平低于根据其观测到的吸积率所预期的水平。一个可行的解决方案是磁化盘风主导角动量传输。这对行星形成过程有几个重要的影响。我们计算的物理和化学演化的磁盘和行星的形成和迁移下的角动量传输的湍流粘性和磁盘风的综合影响。我们考虑到行星陷阱的关键作用，以限制在所有这些模型中的I型迁移，并计算数以千计的行星演化轨道的初始磁盘属性和湍流强度的分布绘制的单个行星。我们不考虑多行星模型，也不包括N体行星-行星相互作用。在这个物理框架内，我们发现，人口与一个恒定的值磁盘湍流和风强度产生的质量半长轴分布在M-A图与不充分的分散比较合理的观察。然而，人口产生的结果，抽样磁盘的相对强度的磁盘湍流和风适合得多。这些模型在轨道半径0.03-2天文单位处产生了大量的超级地球人口，以及产生的热木星和暖木星人口之间的明显分离。此外，该模型的结果在一个很好的比较与外行星的质量半径分布的M-R图后，盘后大气光蒸发的帐户。
2022-07-04 astro-ph.EP
Constraining the Frequency of Free-Floating Planets from a Synthesis of Microlensing, Radial Velocity, and Direct Imaging Survey Results
Sumi等人（2011年）的微透镜观测显示，相对于已知恒星星族的预期，短时间尺度事件（STE; t_E<2天）过多，并且幂律平滑外推到棕矮星区域。这种过剩被解释为~ 10天文单位质量的天体数量几乎是主序星数量的两倍;然而，单凭微透镜数据无法区分大分离（a>~10天文单位）和自由漂浮的行星。假设这些STE确实是由于行星质量的物体，我们的目标是限制这些事件的一部分，可以解释的约束，但广泛的分离行星。我们适合所观察到的时间尺度分布与透镜质量函数组成的褐矮星，主序星，恒星残骸，发现，从而证实了最初的识别过量的STES。然后，我们包括一个人口的绑定行星，预计不会显示签名的主透镜（主机）在其微透镜光变曲线，也是一致的结果，从代表性的微透镜，径向速度，和直接成像调查。我们发现，约束行星本身不能解释整个STE过剩，而不违反我们考虑的调查的约束，因此这些事件的一部分必须是由于自由浮动的行星，如果我们的模型约束行星成立。我们估计，由于自由浮动的行星STE的中位数分数为f=0.67（0.23-0.85，95%的置信度）时，假设“热启动”的行星进化模型和f=0.58（0.14-0.83，95%的置信度）的“冷启动”模型。假设质量为m_p=2 M_Jup的自由漂浮行星的δ函数分布，在“热启动”情况下，每颗主序星的自由漂浮行星数量为N=1.4（95%置信度时为0.48-1.8），在“冷启动”情况下，N=1.2…
2016-09-13 astro-ph.EP
Observational evidence for two distinct giant planet populations
对系外行星及其宿主恒星的统计特性的分析，为了解行星形成和演化过程提供了独特的视角。在这篇论文中，我们探索了太阳型恒星的巨行星伴星的质量分布特性，以寻求它们形成过程的线索。考虑到这一目标，我们在标准统计检验的帮助下，使用来自exoplanet.eu目录和SWEET-Cat数据库的数据研究了巨行星的质量分布。我们表明，质量分布的巨行星的同伴很可能是一个以上的人口与制度的变化约4\，M $_{Jup}$。高于这个值，主星往往更贫金属，质量更大，[Fe/H]分布在统计上与类似质量的场星中观察到的相似。另一方面，在这个极限之下的恒星的行星显示出众所周知的金属性-巨行星频率相关性。我们讨论了这些结果在各种行星形成模型的光，并探讨它们可能对我们的理解的巨行星的形成的影响。特别是，我们讨论的可能性，即存在两个独立的人口的巨行星表明，两个不同的形成过程中发挥作用。
2017-05-17 astro-ph.EP
Formation of Planetary Populations III: Core Composition & Atmospheric Evaporation
系外行星质量半径图显示，超级地球在给定质量下显示出广泛的半径，因此平均密度。使用行星人口合成模型，我们探索了形成这种分布的关键物理因素：行星的固体核心成分和大气结构。对于前者，我们使用平衡盘化学模型来跟踪整个形成过程中行星核心上的吸积矿物。对于后者，我们跟踪气体吸积在形成过程中，并考虑光蒸发驱动的大气质量损失，以确定什么部分的吸积气体逃逸后的磁盘阶段。我们发现，海王星和亚土星在小轨道半径（$\lesssim$ 0.1 AU）的大气剥离在短周期超级地球的形成中起着关键作用。岩心成分受其形成的圈闭的强烈影响。我们还发现，在小轨道半径$\lesssim$ 0.5 AU的类地行星组成和在大轨道$\sim$ 1 AU的富冰行星（质量高达50%）之间存在分离。这与从小轨道周期的低质量行星半径谷的观测位置推断出的类地平均密度很好地对应。我们的模型产生的行星半径与质量为$\sim$ 1- 3 M $_\oplus$的观测结果相当。在更大的质量，行星的吸积气体显着增加其半径大于大多数观测数据。虽然光蒸发影响小轨道半径$\lesssim$ 0.1 AU的行星，减少了这些行星半径的子集，并改善了我们的比较，但我们计算的种群中的大多数行星不受影响，因为它们在较大的分离处形成时FUV通量较低。
2020-07-13 astro-ph.EP
Multiple-Planet Scattering and the Origin of Hot Jupiters
系外行星显示了一堆彗星大小的行星，它们的轨道周期为3天。这些热彗星中的一小部分相对于母星的旋转有逆行的轨道。为了解释这些观测结果，我们进行了一系列的行星散射的数值积分，然后是潮汐循环。我们最初考虑的是有3颗和4颗行星的行星系。我们发现，标准的Kozai迁移是一个低效的机制，形成的热超导体。我们的研究结果表明，形成两个不同的人口的热点。半长轴a <0.03AU的热彗星的内居群形成于没有行星抛射的系统中。这组包含了一个显着的分数高度倾斜和逆行的轨道，分布在很大程度上独立于初始设置。然而，我们的后续积分表明，这种人口是短暂的，大多数行星在1 Gyr内落入恒星的罗氏半径内<1 Gyr. The outer population of hot Jupiters formed in systems where at least one planet was ejected. This population survived the effects of tides over >。群体II的半长轴分布与观察到的3天堆积非常吻合。外热行星的倾角分布取决于初始系统中行星的数量，而4行星的情况显示出更大的比例（高达10%），倾角值的分布范围更广。由于后来的结果与观测结果大致一致，这可能表明，观测到的热彗星的行星系最初拥有丰富的行星数量，其中一些被抛出。因此，从更广泛的角度来看，我们的工作暗示了热彗星和…
2011-10-19 astro-ph.EP
The New Generation Planetary Population Synthesis (NGPPS). VII. Statistical comparison with the HARPS/Coralie survey
本研究将伯尔尼第三代行星形成模型与HARPS/Coralie观测数据定量比较，发现合成族在行星数量、沙漠深度、巨行星比例、偏心率和金属性效应上存在差异，并据此改进模型参数，揭示缺失的物理过程。
2025-09-11 astro-ph.EP
Toward an initial mass function for giant planets
系外行星质量的分布并不是原始的。在行星形成的初始阶段完成后，行星之间的引力相互作用可能导致两个行星的物理碰撞，或者一个或多个行星从系统中弹射出来。当这种情况发生时，剩下的行星通常会留在更偏心的轨道上。在这里，我们使用目前的偏心率观察到的系外行星人口重建的初始质量函数的系外行星的动力学不稳定性开始之前。我们开发了一个贝叶斯框架，将N体模拟的数据与当前的观测相结合，以计算过去被喷射或碰撞的行星的概率分布。整合整个系外行星种群，我们得到了系外行星初始质量函数的估计。我们发现，被喷射出的行星主要是亚土星类型的行星。虽然目前的分布似乎是双峰的，峰值在$\sim 1 M_{\rm J}$和$\sim 20 M_\oplus$附近，但这种双峰似乎不是原始的。相反，$\sim 60 M_\oplus$周围的行星似乎优先被动力学不稳定性所移除。试图使用人口合成代码来重现系外行星人口应该注意到这样一个事实，即目前的人口已经耗尽了中等质量的行星。未来的工作应该探索系统架构和多样性如何改变我们的结果。
2017-03-25 astro-ph.EP
The New Generation Planetary Population Synthesis (NGPPS). II. Planetary population of solar-like stars and overview of statistical results
我们希望了解不同的物理过程和初始属性对行星人口统计的全球可观察后果。我们使用第三代伯尔尼模型进行行星人口合成。我们合成了五个种群，每个种群每个圆盘的月球质量胚胎的初始数量不同：1，10，20，50和100。最后一个是我们在1颗太阳质量恒星周围的名义人口。只要每个系统中至少有10个胚胎，巨行星的性质就不会发生太大变化。因此，对巨星的研究可以通过需要更少计算资源的模拟来完成。对于内类地行星，只有100个胚胎的群体才能达到巨大的影响阶段。在这个群体中，每个行星系平均包含8颗质量大于1 $M_\oplus$的行星。在所有轨道距离上都有巨行星的系统比例为18%，但只有1.6%的系统在> 10 au。拥有巨行星的系统平均包含1.6颗这样的行星。类地行星和超级地球行星的频率分别在恒星[Fe/H]为-0.2和0.0时达到峰值，由于缺乏构建模块，并且由于[Fe/H]较高时更大质量的动态活跃行星的有害生长，[Fe/H]较低时受到限制。更大质量的行星（海王星，巨星）的频率随着[Fe/H]单调增加。行星在5-50 $M_\oplus$范围内的快速迁移被多个低质量内行星在多胚胎种群中的存在所减少。我们提出了一个最全面的模拟（外）行星系的形成和演化的日期。在理论上，它们提供了一个框架来观测测试特定物理过程的理论模型的全局统计结果。这是发展行星形成和演化的标准模型的一个重要因素。
2021-10-05 astro-ph.EP astro-ph.SR
The chemical composition of planet building blocks as predicted by stellar population synthesis
未来的太空任务将大大提高我们对行星系的形成和历史的理解。目前，观测表明，行星伴星的存在与宿主恒星的金属丰度和化学丰度密切相关。我们的目标是建立一个综合的工具来预测行星积木组成的恒星星族的功能，为正在进行的和未来的大型调查的解释。我们综合了贝桑松星系模型（BGM）的恒星星族，其中包括恒星演化轨迹的恒星演化程序STAREVOL计算。我们整合到BGM一个简单的化学计量模型，以确定预期的组成的行星积木。我们确定预期的PBB组成FGK恒星周围，银河系内的四个星系的人口。我们的太阳邻域模拟结果与最近HARPS观测的结果在f_iron、f_w和重质量分数f_Z方面符合得很好。我们给出了f_iron和f_w明显依赖于主星初始α丰度[α/Fe]的证据。我们发现，不同星系群中不同的初始[α/Fe]分布导致了PBB组分的双峰分布，并导致了一个铁/水谷将高铁/水团质量分数和低铁/水团质量分数的PBB分开。我们在银河系的综合模型中将主恒星丰度和预期的多溴联苯成分联系起来。导出的趋势是对预期行星属性进行统计分析的重要一步。特别是，内部结构模型可以使用这些结果来推导岩石行星属性的统计趋势，约束可居住性，并准备解释正在进行和未来的大规模调查系外行星搜索。
2018-11-09 astro-ph.EP
Predicting missing planets in multiplanet system populations via analytical assessments of dynamical packing
我们提出了一种新的分析方法，以确定潜在的失踪行星在多行星系统中发现通过过境调查，如开普勒和TESS进行的。我们的方法依赖于量化系统的动态包装的动态间距$Δ$，相互希尔半径相邻行星（“行星对”）之间的数量。该方法确定多行星系统内的行星对是否被动态地解压缩，从而能够容纳额外的中间行星。如果发现一对行星是未包装的，我们的方法限制了潜在行星的质量和位置。我们应用我们的方法开普勒主要任务的人口691多个候选系统，首先通过直接计算，然后通过蒙特卡罗（MC）分析。对行星对轨道稳定性所需的最小$Δ$（$Δ= 10$、$12.3$和$21.7$）的三个建议值进行了重复分析。直接计算表明，$691$开普勒多候选系统中的$560$行星对可能包含额外的行星（$Δ= 12.3$）。MC分析表明，这些对的$164$具有解包的概率$\geq 0.90$。此外，根据开普勒系统的平均质量效率计算，这些潜在行星中的$28.2\%$可能是地球和次地球。如果这些行星存在，这里预测的质量和半长轴可以通过表征预期的探测信号来促进探测。最终，了解多行星系统的动态包装可以帮助我们了解它们的结构和形成。
2020-11-05 astro-ph.EP
The evolutionary track of H/He envelope in the observed population of sub-Neptunes and Super-Earths planets
观测发现小行星出现率的局部减少，有时被称为“差距”，这是一个令人兴奋的发现，因为它对行星进化史的影响。这个间隙似乎定义了一个过渡区域，在该区域中，亚海王星行星被认为已经失去了它们的H/He包层，可能是由于光蒸发或核心动力的质量损失，因此已经转变为裸露的核心类地行星。在这里，我们调查之间的过渡次海王星和超级地球使用一个真实的样本观察到的小的近距离行星和应用信封的H/He信封的质量半径图和光蒸发模型的演化模型。我们发现，光蒸发可以解释大多数超级地球在1亿年的H/He信封损失，虽然在一些行星上的额外的损失机制似乎是必要的。我们探讨了这些行星家族具有不同核心质量的可能性，并在强烈辐照的超级地球和次海王星的原始种群中发现了连续性。我们的分析还表明，R < 3.5 R_o+的近轨道亚海王星通常会损失约30%的原始包络。
2020-05-28 astro-ph.EP
Formation of Planetary Populations I: Metallicity & Envelope Opacity Effects
我们提出了一个全面的机构的模拟形成的系外行星人口，包括行星陷阱的作用，减缓行星迁移。在我们的模型中，我们包括的陷阱是水冰线，磁盘热转换，和死区外缘。我们减少我们的模型参数集为两个物理参数：吸积行星大气层（$κ_{\rm{env}}$）的不透明度和行星吸积的效率后，间隙开放（$f_{\rm{max}}$）的措施。我们执行行星人口合成计算的基础上，最初观察到的分布的主机恒星和磁盘的属性-他们的磁盘质量，寿命和恒星金属丰度。我们发现巨行星形成尺度的频率与盘金属丰度的关系与观测到的类木行星频率-金属丰度关系一致。我们考虑X射线和宇宙射线盘电离模型，其不同的电离率导致不同的死区陷阱的位置。在这两种情况下，类木行星在我们的模型中形成2-3 AU，分布在较小的半径取决于磁盘电离源和设置的信封不透明度。我们发现，较低的值$κ_{\rm{env}}$（0.001-0.002厘米$^2$克$^{-1}$）和X射线盘电离是必要的，以获得热的近0.1 AU，和温暖的0.6 AU以外，在数据中存在的一个功能之间的分离。我们的模型也产生了大量的超级地球，但大多数都在2个天文单位之外。由于我们的模型假设了一个恒定的尘埃与气体的比例，我们建议，径向尘埃演化必须考虑到重现所观察到的超级地球人口。
2018-05-02 astro-ph.EP
No large population of unbound or wide-orbit Jupiter-mass planets
引力微透镜是唯一能够探索整个自由浮动行星的方法，直到火星质量的物体，因为微透镜信号不依赖于透镜物体的亮度。微透镜事件的特征时间尺度取决于透镜的质量：透镜质量越小，微透镜事件越短。先前对474个微透镜事件的分析发现，非常短的事件（1-2天）过多--比已知的恒星星族所暗示的要多--表明存在着大量的未束缚或宽轨道的恒星质量的行星（据报道几乎是主序星的两倍）。然而，这些结果并不符合行星形成理论的预测，并且与年轻星团的调查相冲突。在这里，我们报告了对2010-2015年期间发现的六倍大的微透镜事件样本的分析。虽然我们的调查有很高的灵敏度（检测效率），以短时间尺度（1- 2天）的微透镜事件，我们没有发现过多的事件，在这个范围内的时间尺度，与95%的上限的频率0.25行星每主序星质量的自由浮动或宽轨道行星。我们发现了一些可能的超短时间尺度事件（时间尺度小于0.5天），这可能表明存在地球和超级地球质量的自由浮动行星，正如行星形成理论所预测的那样。[删节]
2017-07-24 astro-ph.EP
On type-I migration near opacity transitions. A generalized Lindblad torque formula for planetary population synthesis
我们给出了一个表达式的Lindblad扭矩作用于低质量的行星嵌入在一个原行星盘是有效的，即使在位置的表面密度或温度分布不能近似的幂律，如不透明度过渡。在这样的位置，林德布拉德扭矩是已知的遭受强烈偏离其标准值，具有潜在的重要意义的I型迁移，但潮汐相互作用的全面治疗是繁琐的，并不适合行星人口合成模型。我们提出的表达式，保留了简单的标准Lindblad扭矩公式，并给出了准确地再现那些数值模拟的结果，即使在磁盘温度发生突变的位置。我们的研究是通过定制的数值模拟在低质量的制度，在局部等温磁盘，并通过总结在每个Lindblad共振充分分析扭矩估计获得的线性扭矩估计相比。我们修改后的Lindblad扭矩表达式的功能依赖性建议的Lindblad共振，主要有助于扭矩的偏移的估计，在一个磁盘的温度或表面密度的急剧梯度，而新的条款的数值系数进行调整，以寻求与数值协议。作为副作用的结果，我们发现，涡度相关的共转扭矩经历了一个不透明的过渡，可以抵消迁移的推动，我们从数值模拟中发现的证据表明，线性共转扭矩具有不可忽略的依赖于温度梯度，在局部等温磁盘。
2012-06-13 astro-ph.EP
On the early thermal processing of planetesimals during and after the giant planet instability
在太阳系历史的早期阶段，彗星核作为富含冰的小行星诞生时，在巨行星动力学不稳定的过程中，被引力散射到柯伊伯带和奥尔特云的当前轨道上。在这里，我们模拟了在巨行星不稳定期间和之后的微行星的热演化。我们耦合一个适应的热演化模型提供的轨道轨迹\textit{N}体模拟占星子的轨道演化，迄今被忽略的参数以前的热演化研究。我们的模拟表明，激烈的热处理在所有的星子人口，主要是关于超挥发性的冰含量。与以前的预测不同，我们表明，在柯伊伯带和奥尔特云的大量星子超挥发性的生存是可能的。被抛射到星际空间中的微行星被证明是经过最多处理的，而在奥尔特云中结束的微行星是经过最少处理的种群。我们表明，人口之间的处理差异是其轨道演化模式的直接后果，他们提供了一个自然的解释所观察到的变化，在彗星人口和最近的观测远距离CO驱动的活动入境长周期彗星的丰度比。
2024-10-02 astro-ph.EP
Forecasting Catastrophe: Constraints on the Fomalhaut Main Belt Planetesimal Population from Observed Collisional Remnants
Lunar and Planetary Laboratory, The University of Arizona（亚利桑那大学行星科学实验室）；Steward Observatory, The University of Arizona（亚利桑那大学斯图尔德天文台）；James C. Wyant College of Optical Sciences, The University of Arizona（亚利桑那大学詹姆斯·C·怀扬特光学科学学院）；NASA Goddard Space Flight Center（美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心）；European Space Agency (ESA)（欧洲空间局）；European Space Astronomy Centre (ESAC)（欧洲空间局天文中心）
通过分析法米劳特系统中的碰撞残骸，研究确定了主带小天体群体的约束，发现其总质量范围及碰撞率，为系外行星系统的小天体研究提供新视角。
2026-03-07 astro-ph.EP
Carving the Edges of the Rocky Planet Population
本研究发现短周期岩石行星在质量-周期和半径-周期空间存在清晰边界，提出潮汐衰减、光蒸发和磁拖拽共同塑造了这些边界，并呼吁更多小行星发现以约束关键恒星参数。
2025-01-28 astro-ph.EP
Magnetically induced termination of giant planet formation
这里概述了一个终止巨行星形成的物理模型，并与其他晚期巨行星形成的方法进行了比较。正如前面已经指出的，气体吸积到一个间隙和行星上将遇到行星发电机产生的磁场。行星磁场产生一个有效的截面，通过它气体被吸积。在这个横截面之外的气体被回收到原行星盘中，因此只有一小部分质量被吸积到间隙中，仍然与行星结合在一起。这个截面与行星质量成反比，这自然会导致行星在形成过程的后期停止生长。我们表明，这种方法自然会导致恒星质量的行星，并没有调用任何人为截断的气体吸积，已经做了一些以前的人口合成模型。质量吸积率取决于间隙打开后生长行星的半径，我们表明所谓的热启动行星往往比冷启动行星更大。当这一结果与人口合成模型相结合时，它可能会显示出系外行星人口中冷启动与热启动行星的可观察特征。
2018-09-20 astro-ph.EP
Irradiated ocean planets bridge super-Earth and sub-Neptune populations
小行星（$\sim$ 1- 3.9 $\Rearth$）构成了迄今为止发现的4000多颗系外行星的一半以上。较小的行星密度足够大，是岩石，但那些半径大于$\sim$ 1.6 $\Rearth$的行星被认为在许多情况下显示出高达行星质量$\sim$ 30%的氢/氦气体包层。这些低质量行星受到高度辐射，它们的起源、演化和可能的联系仍然是一个悬而未决的问题。在这里，我们表明，受温室效应影响的近距离海洋行星显示超临界状态的水圈，产生膨胀的大气层，而不调用大的氢/氦气体信封的存在。我们提出了一套新的质量半径关系的海洋行星具有不同的成分和不同的平衡温度，这是很好地适应低密度的亚海王星行星。我们的模型表明，超级地球和富含水的次海王星可能属于同一个行星家族，即无氢/无氦行星，它们内部的差异仅仅是由于水含量的变化。
2020-05-26 astro-ph.EP
The formation of planetary systems: physics, populations, and architectures
University of Bern（伯尔尼大学）；University Observatory Munich（慕尼黑大学天文台）；Institut für Planetenforschung, German Aerospace Center (DLR)（德国航空航天中心行星研究所）
本文综述了过去十年行星系统形成理论模型的发展，重点介绍了Bern模型的发展与应用，涵盖磁流体动力学风驱动盘演化、行星esimal演化、尘埃演化及碎石吸积等核心方法，揭示了行星系统架构的多样性及其对行星人口的影响。
2026-04-10 astro-ph.EP
Formation, Composition, and History of the Pluto System: A Post-New-Horizons Synthesis
冥王星-冥卫一系统对行星的形成、组成、化学和演化提供了广泛的限制。冥王星是第一个被发现的天体在现在被称为柯伊伯带，它的轨道最终成为一个主要线索，巨行星经历了大量的轨道迁移早期在太阳系的历史。这种迁移与巨行星轨道的早期不稳定性以及柯伊伯带本身的形成有关，柯伊伯带本身来自包括冥王星在内的海王星外小行星盘。冥王星-冥卫一是现在被认为是小行星或矮行星的象征。冥王星远不是一个冰冷、死寂、破碎的冰遗迹，它显示出复杂的地质历史证据，其持续的过程包括构造作用、冰火山作用、固态对流、冰川流动、大气环流、表面-大气挥发物交换、风成过程、大气光化学、微观物理和烟雾形成。尽管冥王星的规模相对较小，但原始的吸积热，长期的内部辐射热释放和外部太阳强迫的组合，当与足够挥发性（因此是移动的）物质相结合时，产生了一个活跃的世界。冥王星可能在吸积过程中继承了大量的有机物质，这可能是其表面和大气挥发物的部分原因。冥王星的主要卫星卡戎显示了广泛的早期构造运动和冰火山活动的证据。因此，矮行星在卫星系统、地质和大气复杂性（如果不是正在进行的活动）方面是真正的行星。它们可能缺少的质量是由数量弥补的，太阳系的大多数矮行星仍然没有被发现。
2020-11-27 astro-ph.EP
Constraining disk evolution prescriptions of planet population synthesis models with observed disk masses and accretion rates
虽然行星通常在主序星周围被发现，但导致它们形成的过程仍然远未被理解。目前的行星人口合成模型，其目的是描述从原行星盘阶段的行星形成过程的时间外行星被观察到，依赖于处方的基本属性的原行星盘行星的形成和演变。本文综述了近年来在测量盘质量和盘星相互作用性质方面的进展，质量吸积率，在大样本的年轻恒星物体需要更仔细的比较模型和数据。我们进行了初步的关键评估的假设行星合成人口模型，通过在质量吸积率和磁盘质量的模型和目前可用的数据之间的关系。我们发现，目前使用的磁盘模型预测的质量吸积率与测量的一致，但比观察到的值低得多的传播。这种差异主要是因为模型的粘性时间尺度比重现观测所需的时间尺度更小。我们还发现了一个过剩的弱吸积盘的模型中，巨行星已经形成相对于典型的磁盘的观察。我们认为，要么是现实中形成的巨行星较少，要么是行星吸积的处方预测行星上的吸积太高。最后，过渡盘与大腔的性质的比较证实，在许多这些对象中，观察到的吸积率高于模型预测的。另一方面，PDS70是一个过渡盘，在空腔中检测到两颗巨行星，显示出与模型预测一致的质量吸积率。
2019-09-26 astro-ph.EP astro-ph.SR
Toward a Population Synthesis of Disks and Planets I. Evolution of Dust with Entrainment in Winds and Radiation Pressure
毫米天文学提供了有关行星系诞生地的宝贵信息。为了将理论模型与观测结果进行比较，必须仔细计算尘埃成分。在这里，我们的目标是研究尘埃夹带在光蒸发风的影响和喷射和拖动的尘埃，由于辐射所造成的影响，从中央恒星。我们改进和扩展了现有的实现两个人口的尘埃和卵石的描述在全球伯尔尼/海德堡行星形成和演化模型。现代处方的光蒸发风，我们占沉降和平流的尘埃时，计算夹带率。为了准备未来的人口研究与不同的条件下，我们探讨了广泛的磁盘，光蒸发，和灰尘参数。我们发现，如果灰尘可以增长到卵石大小，也就是说，如果他们是抵抗破碎或湍流是弱，漂移占主导地位，夹带的质量是小的，但大于假设没有垂直平流的颗粒与气流。对于易碎粉尘以1 m/s的速度破碎的情况-如实验室实验所示-，夹带了一个数量级的粉尘，这成为主要的除尘过程。辐射压力效应在几百万年的时间尺度上驱散了大量的尘埃盘。这些结果突出了沙尘夹带在风中作为固体质量去除过程的重要性。此外，这个模型的扩展奠定了基础，为未来的行星形成在其出生环境的统计研究。
2022-07-18 astro-ph.EP
The formation efficiency of close-in planets via Lidov-Kozai migration: analytic calculations
恒星双星中行星的Lidov-Kozai振荡，加上潮汐耗散，可以导致热彗星（HJ）的形成或行星的潮汐破坏。最近的星族合成研究发现，产生HJ的系统分数（F_HJ）强烈地依赖于行星质量、宿主恒星类型和潮汐耗散强度，而总迁移分数F_mig = F_ HJ + F_dis（包括HJ的形成和潮汐耗散）的依赖性要弱得多。本文提出了一种计算Lidov-Kozai偏移情景下F_HJ和F_mig的解析方法。我们的方法的关键成分是确定临界初始行星双星倾角，驱动行星达到足够大的偏心率有效的潮汐耗散或中断。这个计算包括了八极位能和短程力对行星的影响。我们的分析方法再现了由此产生的行星迁移/破坏分数从人口合成，并可以很容易地实现各种行星，恒星/同伴类型，并为不同的分布的初始行星半长轴，二进制分离和偏心率。我们扩展我们的计算，在超地球质量范围内的行星，并讨论了这些行星生存Lidov-Kozai迁移和形成接近岩石行星的条件。
2016-01-21 astro-ph.EP
The small transiting planet population revealed by ESPRESSO with extreme precision radial velocities
Université de Genève（日内瓦大学）；Universidade do Porto（波尔图大学）；Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC)（加泰罗尼亚空间研究所）；Institut de Ciències de l’Espai (ICE, CSIC)（空间科学研究所）；Space Research Institute, Austrian Academy of Sciences（奥地利科学院空间研究所）
利用 ESPRESSO 光谱仪的超高精度径向速度数据，确认并表征了 K2 和 TESS 任务发现的 30 个系统中的 65 颗小行星，发现了质量阈值、行星质量与恒星金属丰度相关性以及半径谷等种群特征。
2026-05-26 astro-ph.EP
