受倾斜伴星扰动的紧凑行星系：I.长期模型的矢量表示

轻微倾斜于伴星轨道的行星盘系统的演化

The Evolution of Planet-Disk Systems That Are Mildly Inclined to the Orbit of a Binary Companion

我们确定一个巨大的行星盘系统的演变，轨道的一个成员的双星系统，是温和的倾斜相对于双星轨道平面。行星轨道和圆盘最初是共面的。我们通过解析方法和流体动力学模拟分析了行星和盘的演化。我们通常会发现行星和盘不会保持共面，除非盘的质量非常大，或者行星和盘之间的间隙非常小。行星-盘的相对倾斜经历长期振荡，其初始振幅通常为盘相对于双星轨道平面的初始倾斜的量级，盘质量约为双星质量的1%或更小。长期共振和盘倾斜衰减的影响增强了行星-盘的不对准。长期共振起着重要的作用，盘质量大于行星质量。在稍后的时间里，如果盘的质量足够大，行星吸积盘的气体会导致它的轨道朝着对齐的方向发展。这些结果对双星系统中大质量行星的演化有几个意义。

长期四极三体问题中的高倾角轨道

High inclination orbits in the secular quadrupolar three-body problem

Lidov-Kozai机制允许物体周期性地交换其偏心率与倾角。它最初是在四极长期限制性三体问题的框架下讨论的，其中无质量粒子是内部物体，后来扩展到四极长期非限制性三体问题。在本文中，我们提出了一个不同的观点的问题，首先在限制问题，无质量的粒子是外体。在这种情况下，出现了高互倾角的平衡，这对应于Verrier & Evans（2008，2009）在围绕四星HD 98800的一个组成部分的稳定，高倾角的环联星轨道上发现的稳定粒子群。我们提供了一个简单的分析框架，使用矢量形式主义这些情况。我们也看看在非限制性的情况下，这些高倾角平衡的演变。

两颗相互倾斜的偏心巨行星的动力学机制

Dynamical regimes of two eccentric and mutually inclined giant planets

本研究针对由类太阳恒星与两颗偏心、相互倾斜的巨行星组成的非等级式行星系统，通过半解析分析与数值积分，揭示了以临界倾角（30°-40°，由长期共振g1=g2定义）为分界的两种长期动力学机制，并梳理了约1300个平运动共振的分布与动力学属性。

一种快速识别有双星伴的多行星系统长期共振的方法

A quick method to identify secular resonances in multi-planet systems with a binary companion

由伴星引起的多行星系统中的引力扰动是本次调查的主题。我们的动力学模型是基于双星HD 41004 AB，其中一颗巨行星围绕HD 41004 A运行。我们修改了这个系统的轨道参数，并分析了一个假设的测试行星周围的HD41004 A的内部轨道上检测到的巨行星的运动。我们的数值计算表明，由于平均运动和长期共振扰动。这些共振的位置通常连接到高偏心率和高度倾斜的运动强烈地依赖于双行星architecture.As的平均运动共振的位置可以很容易地确定，这项研究的主要目的是提出一个新的半解析方法来确定长期共振的位置，而无需大量的计算工作。

受倾斜伴星扰动的紧凑行星系的自旋轨道角。55 Cancri系统

Spin-orbit angle in compact planetary systems perturbed by an inclined companion. Application to the 55 Cancri system

恒星相对于多行星系统轨道平面的自旋方向越来越容易观测。例如，巨蟹座55是一个由5颗行星组成的系统，它围绕着一个双星系统的一个成员运行，据报道，它相对于最里面的行星的轨道的投影倾斜度为72+-12度（Bourrier & Hebrard 2014）。这种大的双折射率是由双星引起的微扰引起的。在这里，我们描述了类似系统的长期演化，我们更深入地讨论了55 Cancri系统的情况。我们提供了两种不同的轨道配置与目前可用的观测兼容。

长期混沌与热混沌的产生

Secular Chaos and the Production of Hot Jupiters

在一个行星系中，如果有两个或两个以上的行星间隔良好、偏心、倾斜，长期的相互作用可能会导致混乱。最里面的行星可能会逐渐变得非常偏心和/或倾斜，这是长期自由度向角动量亏损均分漂移的结果。众所周知，长期的混乱是导致水星在我们自己的太阳系中最终不稳定的原因。在这里，我们专注于有三颗巨行星的系统。我们描述了长期混沌的特征，并证明了它发生的标准，但将对长期混沌的详细理解留给了一篇配套论文（Lithwick & Wu，2010）。经过一段长时间的离心率扩散，内行星的近心点可以接近恒星的几个恒星半径。强烈的潮汐相互作用和随之而来的潮汐耗散从行星上提取轨道能量并将其向内拉，创造了一个热木星。与其他提出的用于生产热蒸发器的通道相比，（我们称之为“长期移徙”）解释了一系列观察结果：在3天的轨道周期内热彗星的堆积，热彗星的质量一般比其他RV行星小，它们可能相对于恒星旋转有不对准的倾角，它们几乎没有容易探测到的伴星（但在遥远的轨道上可能有巨大的伴星）。长期迁移也可以解释像海王星这样低质量的近距离行星;而一次失败的长期迁移可以解释中距离的“温暖彗星”。此外，通过长期迁移形成的热彗星的频率随着恒星年龄的增加而增加。我们进一步认为，长期的混乱可能是负责在更大的距离观测到的巨行星的偏心率，这些行星可能会表现出显着的自旋轨道错位。

转移盘中的扫掠长期共振与巨行星倾角

Sweeping Secular Resonances and Giant Planet Inclinations in Transition Discs

本研究提出转移盘消散时扫掠的行星-行星、行星-盘长期共振可放大倾角，解释了热木星高轨道倾角、转移盘内外不对准等现象，并识别相关候选系统、估算盘翘曲参数。

受Kozai效应驱动的抛射体的Öpik型碰撞频率：处于倾斜圆轨道的目标天体

Öpik-type collision frequency for Kozai-driven projectiles: Target bodies on inclined circular orbits

本文将Vokrouhlický等人的半解析碰撞频率框架扩展至倾斜圆轨道目标，引入相对交点经度修正，其结果与直接动力学模拟匹配，可用于预测抛射体剩余比例的衰减曲线。

受Kozai驱动的抛射体的厄普型碰撞频率：处于偏心和倾斜轨道上的目标天体

Öpik-type collision frequency for Kozai-driven projectiles: Target bodies on eccentric and inclined orbits

本研究针对Kozai驱动抛射体，提出了适用于目标天体处于偏心倾斜轨道的碰撞频率计算方法，验证了其与特殊情况的一致性，且结果与动力学积分吻合。

采用矢量方法研究受热大气潮汐作用行星的自旋与轨道动力学

Spin and orbital dynamics of planets undergoing thermal atmospheric tides using a vectorial approach

本研究采用与参考系无关的矢量形式新方法，重新分析受热大气潮汐的类地行星动力学，推导了适用于任意偏心率、黄赤交角的长期运动方程，可用于模拟行星长期自旋与轨道演化。

Laplace surface dynamics, revisited: satellites, exo-planets and debris with distant, eccentric companions

To date, studies of $\textit{Laplace Surface}$ dynamics have concerned themselves with test particle orbits of fixed shape and orientation in the combined field of an oblate central body (to which the particle is bound) and a distant, inclined, companion which is captured to quadrupolar order. While amply sufficient for satellites around planets on near-circular orbits, the quadrupolar approximation fails to capture essential dynamical features induced by a wide binary companion (be it a star, a planet or a black hole) on a fairly eccentric orbit. With similar such astronomical settings in min…

海王星外共振长期动力学的研究与应用

Study and application of the resonant secular dynamics beyond Neptune

我们用一个长期的代表性来描述transneptunian对象的长期动态平均运动与海王星共振。所应用的模型在Saillenfest et al.（2016）中有详细描述。参数空间进行了系统的探索，表明长期的轨迹依赖于共振阶。近日点距离的高振幅振荡的报告和本地化的轨道参数的空间。特别是，我们表明，一个大的近日点距离是不是一个足够的标准，宣布一个对象是脱离行星。然而，这种机制无法解释塞德娜或2012 VP 113的轨道，因为它们的轨道倾斜度（考虑到它们的近日点距离很高）不足以被这种共振动力学驱动。长期的代表性突出了一个高近日点积累区的存在，由于共振类型1：k与海王星。该区域大致位于[100;300] AU的半长轴上，近日点距离为[50;70] AU，倾角为[30;50]°。除了直接来自散射盘的天体通量外，数值模拟表明，奥尔特云也是此类天体的重要来源。当然，由于该机制依赖于高阶共振中的脆弱捕获，因此我们的结论在显著外部扰动的情况下会崩溃。因此，探测到这样一个水库可能是探测外部太阳系的一个观测限制。

任意倾角多层次三体系统的广义Hill稳定性准则

Generalized Hill-Stability Criteria for Hierarchical Three-Body Systems at Arbitrary Inclinations

三体问题的一个基本方面是它的稳定性。大多数稳定性研究都集中在共面三体问题上，推导出这种正/逆系统的动力学稳定性的分析准则。倾斜系统的数值研究现象映射其稳定性区域，但既没有补充它的理论框架，也没有提供令人满意的适合他们的相互倾斜的依赖。本文提出了一种新的方法来研究具有任意倾角的多层次三体系统的稳定性，该方法不仅考虑了系统的瞬时稳定性，而且考虑了系统的长期稳定性以及通过Lidov-Kozai循环和矢量的演化.将Hill稳定性准则推广到任意倾斜的三元系，解释了拟稳定区的存在性，并刻画了其稳定性的倾斜依赖性。我们补充了广泛的数值研究的分析处理，以测试我们的分析结果。我们发现，良好的对应性高的倾斜度$(\sim120^{\circ}$），超过这一协议是边际。在如此高的倾角下，稳定半径更大，内外周期之间的比值变得相当，我们的长期平均方法不再严格有效。因此，我们结合我们的解析结果与多项式拟合的数值结果，得到一个广义的稳定性公式的三重系统在任意倾角。除了提供一个广义的世俗为基础的物理解释的非共面系统的稳定性，我们的研究结果有直接的影响，任何三重系统，特别是双行星和月球/卫星系统，我们简要讨论了后者作为我们的模型的测试案例。

两行星系统的长期轨道动力学

Secular Orbital Dynamics of Hierarchical Two Planet Systems

太阳系外多行星系统的发现，激发了人们利用其轨道演化来探索行星形成的兴趣。对行星轨道的准确描述可以识别可能隐藏其他行星或处于特殊动态状态的系统，并为有针对性的后续观测提供信息。我们结合发表的径向速度数据与马尔可夫链蒙特卡罗分析，以获得一个合奏的质量，半长轴，偏心率和轨道角为5个动态活跃的多行星系统：HD 11964，HD 38529，HD 108874，HD 168443和HD 190360。我们使用52，000个长期N体积分动态地发展这些系统，这些积分对可能的视线和相对倾角的全范围进行采样，并报告系统稳定性，长期演化和共振相互作用的程度。我们发现，行星轨道在分层系统中表现出复杂的动力学，可以成为高度偏心，可能显着倾斜。此外，我们将广义相对论的影响，在长期的模拟和证明，可以定性地影响一些系统的动力学与高的相对倾角。模拟量化的可能性不同的动力学制度，每个系统，并强调限制模拟相空间的一组初始条件或共面轨道的危险。

被倾斜伴星扰动的紧凑行星系：II。恒星自旋轨道演化

Compact planetary systems perturbed by an inclined companion: II. Stellar spin-orbit evolution

恒星相对于多行星系统轨道平面的自旋方向越来越容易观测。在这里，我们分析并分类了受倾斜外伴星扰动的紧凑多行星系统中不同类型的自旋轨道演化。我们的研究是基于经典的长期理论，使用矢量的方法在一个单独的文件。当行星-行星扰动在偏心率和互倾的第二阶截断，而行星-伴星扰动在四极子阶发展时，问题变得可积。这种运动是由整个系统围绕总角动量的均匀进动组成的，在旋转坐标系中，这种运动是周期性的。在这里，我们专注于相对运动与行星系统和外轨道之间的倾角的振荡，以及恒星相对于两个轨道平面的倾斜度。使用强大的几何方法获得的解决方案。用这种技术，我们确定了四个不同的制度，其特征在于章动幅度的恒星自旋轴相对于行星的轨道平面。特别是，当系统处于卡西尼制度时，恒星的进动率达到最大值，其中行星的角动量比恒星大，并且恒星的岁差率与伴星引起的行星的岁差率相似。在这种情况下，自旋轨道振荡超过行星和伴星之间倾角的两倍。即使相互倾斜只有~ 20度，这种共振情况也会导致自旋轨道角在完美对齐和逆行值之间振荡。

原行星盘中的倾斜大质量行星：间隙打开、盘破裂和观测特征

Inclined Massive Planets in a Protoplanetary Disc: Gap Opening, Disc Breaking, and Observational Signatures

我们进行了三维流体动力学模拟，研究倾斜的大质量行星的行星盘相互作用，专注于磁盘的长期演变引起的行星。我们发现，当行星质量足够大，诱导间隙足够深时，行星轨道内的圆盘会从外圆盘上断裂。内外盘以不同的进动速率独立地围绕系统的总角动量矢量进动，这导致显著的盘不对准。我们推导了行星质量与诱导间隙深度/宽度的关系，大质量倾斜行星的迁移率和倾斜阻尼率，以及内外盘破裂和发生微分进动的条件，并进行了数值验证。然后，我们对模拟的破碎圆盘进行了Monte-Carlo辐射转移计算。近红外图像中的盘阴影和分子线探测的气体运动学（例如来自ALMA）都可以揭示未对准的内部盘。还提供了盘影旋转速率与内盘进动速率之间的关系。使用我们的光盘破碎条件，我们得出结论，光盘阴影由于错位光盘应伴随着深的气体间隙（例如，在前/过渡光盘）。这种情况很自然地解释了几个系统（例如HD 100453，DoAr 44，AA Tau，HD 143006）中的盘阴影和深间隙，这些系统应该是在盘中搜索年轻大质量行星（$>M_J$）的主要目标。

行星-行星长期迁移预测恒星倾角-周期反相关

Planet-Planet Secular Migration Predicts a Stellar Obliquity-Period Anti-Correlation

通过模拟行星-行星长期高偏心率迁移，发现短周期热木星因von Zeipel-Lidov-Kozai机制产生宽范围恒星倾角，长周期热木星因共面迁移保持低倾角，从而解释观测到的倾角-周期反相关。

大倾角恒星扰动下行星系的形成与演化

Formation and Evolution of Planetary Systems in Presence of Highly Inclined Stellar Perturbers

在双星系统中存在高偏心率的太阳系外行星表明，Kozai效应在塑造它们的动力学结构方面发挥了重要作用。然而，倾斜双星系统中行星的形成构成了相当大的理论挑战，因为Kozai共振引起的轨道激发意味着微行星之间的破坏性高速碰撞。为了解决Kozai共振所带来的明显困难，我们试图确定负责抑制原行星盘中Kozai周期的作用的主要物理过程。随后，我们试图了解如何新形成的行星系过渡到他们观察到的，Kozai主导的动力学状态。我们发现，行星形成的理论困难所产生的一个遥远的伴星的存在下，所造成的Kozai效应和其他长期的扰动，可以克服一个适当的帐户内的原行星盘的引力相互作用。特别是，由圆盘自重引起的快速拱线后退往往会消除Kozai效应，并确保圆盘的未翘曲，刚性结构得以维持。随后，一旦一个行星系形成，由于行星间的相互作用而产生的拱点岁差，Kozai效应会继续消失。然而，如果这样的系统经历动力学不稳定性，它的结构可能会以这样一种方式改变，即Kozai效应变得有效。这里提出的结果表明，在高度倾斜的双星系统中，行星的形成不会因恒星伴星引起的扰动而停滞。因此，双星中的行星形成在质的层面上可能与单星周围的行星形成没有什么不同。此外，Kozai效应起作用的系统很可能在过去经历了动态不稳定的瞬态阶段。

来自与外部同伴的长期相互作用的适度偏心的温暖的人

Moderately Eccentric Warm Jupiters from Secular Interactions with Exterior Companions

最近的研究提出，大多数温暖的行星（WJ，半长轴在0.1-1 AU范围内的巨行星）可能是在原地形成的，或者通过盘迁移到达它们的观测轨道。然而，无论是在原地形成和磁盘迁移，在其最简单的口味，预测WJ是在低偏心率轨道，在矛盾与许多观察到的WJ是适度偏心（e=0.2-0.7）。本文探讨的可能性，WJ偏心率提出长期的相互作用与外部巨行星的同伴，在原地形成或迁移的圆形轨道。偏心率增长可能来自倾斜的伴星（通过Lidov-Kozai循环），或者来自偏心的、几乎共面的伴星（通过拱点进动共振）。我们量化的必要条件（偏心率，半长轴和倾角）的外部扰动的各种质量，以提高WJ偏心。我们还考虑了检测到的外部同伴的偏心WJs的样本，并为每个系统，确定所需的相互倾斜的范围，以产生所观察到的偏心率。对于大多数系统，我们发现，相对较高的倾角（至少$\sim 40^\circ$）是必要的，使Lidov-Kozai周期诱导;观察到的外部同伴通常没有足够的偏心率，以产生观察到的WJ偏心率在低倾角配置。本文的结果可能看不见的外部同伴偏心WJ的限制。探测巨行星系统相互倾斜的观测将有助于澄清偏心WJ的起源和外部同伴的作用。

径向速度探测的行星系的三维长期动力学

On the 3D secular dynamics of radial-velocity-detected planetary systems

目标。迄今为止，已经发现了600多个多行星系。由于检测方法的局限性，我们对系统的了解通常是不完整的。特别是，对于用径向速度（RV）技术发现的行星系，轨道平面的倾角，以及相互倾角和行星质量都是未知的。我们的工作旨在限制空间配置的几个RV检测太阳系外的系统，是不是在一个平均运动共振。方法.通过分析研究的基础上的一阶长期的哈密顿展开和数值探索与混沌检测器进行，我们确定的轨道倾角和相互倾斜的值的范围内，这确保了系统的长期稳定性。通过与n体模拟的比较，我们的结果得到了验证，显示了我们的分析方法在高相互倾斜（约100 °）下的准确性。70°-80°）。结果我们发现，给定所选系统参数的当前估计，对于所有系统，i）在低相互倾斜（通常小于35°）和ii）在较高的相互倾斜（如果系统处于Lidov-Kozai共振）下，观察到空间构型的长期规律性演化。事实上，由于Lidov-Kozai共振的稳定岛周围产生的显着混乱，通常会观察到高度相互倾斜的轨道的快速不稳定。讨论了10个行星系（HD 11506，HD 12661，HD 134987，HD 142，HD 154857，HD 164922，HD 169830，HD 207832，HD 4732和HD 74156）的Lidov-Kozai共振区的范围。

外部测试粒子的长期动力学：逆Kozai和其他偏心-倾斜共振

Secular Dynamics of an Exterior Test Particle: The Inverse Kozai and Other Eccentricity-Inclination Resonances

长期三体问题中内部试验粒子的行为已被广泛研究。一个众所周知的特征是Lidov-Kozai共振，其中测试粒子的近点辐角围绕$\pm 90^\circ$摆动，并且偏心率和倾角可能有大的振荡。较少探索的是逆问题：外部测试粒子和内部扰动的动力学。我们调查数字的逆长期问题，扩大潜在的十六极顺序，并纠正错误公布的扩展。四个世俗的共振被发现，坚持在充分的PDMATHAMN-身体治疗（在下文中，$\varpi$和$Ω$是近点和升交点的交点，$ω$是近点的辐角，下标1和2表示内部扰动和外部测试粒子）：（i）需要非零扰动偏心率$e_1$的轨道翻转四极共振，其中$Ω_2-\varpi_1$围绕$\pm 90^\circ$振动;（ii）十六极共振（“逆Kozai”共振），适用于圆形或近似圆形并倾斜$I \simeq 63^\circ/117^\circ$的扰动，其中$ω_2$围绕$\pm 90^\circ$振动，并可使粒子离心率改变$Δe_2 \simeq 0.2$并导致轨道交叉;（iii）在$I \simeq 46^\circ/107^\circ$处的八极“拱点对齐”共振，其中$\varpi_2 - \varpi_1$围绕$0^\circ$振动，并且$Δe_2$与$e_1$一起生长;和（iv）在$I \simeq 73^\circ/134^\circ$处的八极共振，其中$\varpi_2 + \varp…

短周期双星周围缺乏紧密共面环双星行星的三重起源

A triple origin for the lack of tight coplanar circumbinary planets around short-period binaries

凌日的环联星行星在短周期的联星比长周期的联星更容易被探测到，但是还没有被周期短于7天的{ \it Kepler}轨道联星观测到。在三重系统中，长期Kozai-Lidov周期和潮汐摩擦（KLCTF）已被证明可以将内轨道周期从$\sim 10^4$减少到几天。事实上，大多数短周期双星都被观测到拥有第三颗伴星。使用长期的演化分析和人口合成，我们表明，KLCTF使得它不太可能为环联过境行星周围存在的短周期双星。我们发现以下结果。(1)足够大质量的行星在紧密和/或共面的轨道上围绕着内双星可以抑制KL的演化，因为它们会引起内双星的岁差。KLCTF过程不会发生，从而阻止了短周期双星的形成。(2)长期的演化并没有被抑制，它驱使行星轨道进入一个高偏心率，产生一个不稳定的结构，在这个结构中，行星很可能被抛出系统。(3)世俗的进化并没有被熄灭，但地球在KLCTF的进化中幸存下来。它的轨道可能比目前观测到的内双星轨道宽得多，并且可能是偏心的，相对于内双星倾斜。这些结果导致两个主要结论：（1）不太可能在短周期双星的紧密共面轨道上找到大质量行星，（2）短周期双星中的环双星行星的性质受到长期演化的限制。

潮汐松弛倾斜系统行星结构的确定

The determination of planetary structure in tidally relaxed inclined systems

最近发现一颗在非圆形轨道上运行的行星，它有一个巨大的高偏心率伴星围绕HAT-P-13运行，这为探测短周期行星的结构提供了可能性。这样做的能力依赖于系统处于准平衡态，在这个意义上，偏心率在通常的长期时间尺度上是恒定的，并且在比系统的年龄长得多的时间尺度上衰减。由于平衡偏心率实际上只是可观测系统参数和短周期行星未知勒夫数的函数，后者可以通过精确测量行星的偏心率和半径来确定。然而，这种分析依赖于不太可能的假设，即系统是共面的。在这里，我们推广我们最近的分析，这种不动点现象相互倾斜的系统，并表明，共面系统的不动点是由一个极限环所取代，随着偏心率的平均值减少，其变化幅度增加，增加相互倾斜。这种行为大大降低了明确确定短周期行星的勒夫数的能力，如果相互倾斜大于10 ^o左右。我们证明，当Q值小于10^6时，HAT-P-13系统的互倾角不可能在54 ~ 126 ^o之间，因为与潮汐耗散耦合的Kozai振荡会迅速将倾角移动到这个范围之外，并且逆行系统的行为是逆行系统的镜像。我们导出了短周期行星的平衡半径、Q值和核心质量之间的关系，并表明，根据目前对e_b和行星半径的估计，HAT-P-13系统可能接近共面[...]

来自长期行星-行星相互作用的暖彗星

Warm Jupiters from secular planet-planet interactions

大多数暖行星（具有$0.1~{\rm AU}\lesssim a \lesssim1$ AU的气体巨行星）的近心距离太大，无法通过潮汐摩擦进行显著的轨道迁移。我们研究的可能性，温暖的彗星正在经历长期的偏心率振荡的外部同伴（行星或恒星）在偏心和/或相互倾斜的轨道。在这个模型中，温暖的彗星周期性地迁移，在近心点距离很小时的振荡的高偏心率阶段，但通常在低得多的偏心率下观察到。我们表明，通过这种机制迁移的暖彗星的稳态偏心率分布是近似平坦的，当且仅当我们将样本限制为具有由径向速度测量检测到的外部同伴的暖彗星时，这与观察到的分布是一致的。没有伴星的暖彗星的偏心率分布在低偏心率（$e\lesssim 0.2$）处出现峰值，这必须由不同的形成机制来解释。基于粒子数合成研究，我们发现由外行星伴星激发的高离心率迁移（i）可以解释暖彗星的$\sim20\%$和大多数具有$e\gtrsim 0.4$的暖彗星，这一部分与观测到的暖彗星与外行星伴星的粒子数一致;（ii）可以产生大多数观测到的热彗星，其半长轴分布与观测结果相匹配，但是不能充分考虑具有预计的结晶度$\lesssim 20^\circ$的热蒸发器的$\sim 60\%$。因此，通过高偏心率偏移，可以产生暖地幔柱的$\sim 20\%$和热地幔柱的$\sim 60\%$。我们还提供了预期的相互倾斜和自旋轨道角的行星系与热和暖的高偏心率迁移产生的彗星的…

利用以 Hansen 系数表示的矢量方法研究任意流变模型的潮汐演化

Tidal evolution for any rheological model using a vectorial approach expressed in Hansen coefficients

本文用仅依赖偏心率的 Hansen 系数展开四极潮汐势，建立与参考系无关、适用于任意流变模型的矢量形式长期潮汐演化方程，并给出内部潮汐能耗散计算。

流体动力学中的Lidov-Kozai机制：线性稳定性分析

Lidov-Kozai Mechanism in Hydrodynamical Disks: Linear Stability Analysis

Martin等人（2014）最近的SPH模拟表明，由于倾斜双星伴星的潮汐强迫，星周气体盘可能会表现出相干的偏心-倾斜振荡，其方式类似于分层三重系统中的Lidov-Kozai振荡。我们进行了线性稳定性分析的偏心率增长的星周盘的双星，包括气体压力和粘度和长期（轨道平均）的潮汐力的影响，从倾斜的同伴。我们发现，磁盘偏心率的增长依赖于无量纲比（$S$）之间的$c_{\rm s}^2$（磁盘声速平方）和潮汐扭矩作用在磁盘上（每单位质量）的同伴。对于$S\ll 1$，标准的Lidov-Kozai结果恢复为薄盘环：偏心激励发生时，磁盘和二进制之间的相互倾斜$I$位于$39^\circ$和$141^\circ$之间。随着$S$增加，偏心率增长的倾斜窗口通常变得更窄。对于$S\gtrsim$，所有倾角的偏心增长都受到抑制。令人惊讶的是，我们发现，对于$S\sim 1$和某些磁盘密度/压力分布，偏心激励可以发生，即使当$I$远小于$39^\circ$。

Extremely Inclined Orbit of S-type Planet $γ$ Cep Ab Induced by Eccentric Kozai-Lidov Mechanism

$γ$ Cep Ab is a typical S-type planet, which occupies a nearly perpendicular planetary orbit relative to the binary. Here we use the Markov Chain Monte Carlo (MCMC) sampler to conduct full N-body fitting and derive self-consistent orbital solutions for this hierarchical system. Then we employ the Eccentric Kozai-Lidov (EKL) mechanism to explain the extremely inclined orbit of S-type planet $γ$ Cep Ab. The EKL mechanism plays an essential role in exploring significant oscillations of the mutual inclination $i_{\mathrm{mut}}$ between the planet and the secondary star. We perform qualitative anal…

日月扰动函数和临界倾角长期共振的解析展开

Analytical development of the lunisolar disturbing function and the critical inclination secular resonance

我们提供了一个详细的推导分析展开的月球和太阳的干扰功能。虽然有几篇关于这个主题的论文，但许多推导在最终的展开中或更确切地说（只是）在证明中包含错误，因此需要对原始推导进行重铸和纠正。在这项工作中，我们提供了一个自洽的和明确的形式的日月展开。我们开始与Kaula的扩张的扰动函数的赤道要素的扰动和扰动机构。然后，我们给出了详细的证明莱恩的展开，其中的元素的月球是指的黄道面。使用这种方法，月球的倾角变得几乎恒定，而近日点的幅角，升交点的经度和平均异常随时间线性变化。我们对不同的展开式进行了比较，并指出了现有文献中的一些错误，这些错误可能会影响结果的正确性。作为应用，我们分析了高椭圆和临界倾斜的Molniya轨道的长期运动受到四极引力相互作用。本文提出的分析展开是非常强大的动力学研究的基础上笛卡尔方程，因为他们很快就允许一个更全面和直观的理解图片的动态。

在具有偏心扰动的Kozai问题框架内高互倾下的有趣动力学

Interesting dynamics at high mutual inclination in the framework of the Kozai problem with an eccentric perturber

本文研究了一个小天体在一颗恒星和一颗巨行星的引力作用下运动的三维三体问题的动力学。特别是，我们专注于一个小的高度倾斜的内部机构的动力学上的外部摄动偏心轨道的影响。我们的长期扰动的分析研究依赖于经典的八极哈密顿展开（三阶理论中的半长轴的比例），作为三阶项需要考虑的长期变化的外部扰动和潜在的长期共振参数的近心和/或两个机构的节点之间。短周期平均和节点减少（拉普拉斯平面）减少了两个自由度的问题。四维动力学分析，通过代表性的飞机，确定问题的主要平衡。与圆形问题（即圆形轨道上的摄动）一样，“Kozai分叉”平衡在准圆形轨道上的内体动力学中起着重要作用：当轨道平面之间的相互倾斜小于~40^°时，其偏心率变化非常有限，而当相互倾斜更大时，它们变得很大且混乱。还特别注意了Funk等人（2011年）用数值方法探测到的35^°左右的相互倾斜区域，该区域由小天体的长期稳定和特别低的偏心率轨道组成。使用偏心率和倾角的12阶哈密顿展开，特别是通过Libert & Henrard（2008）中的Lie变换获得的作用角公式，我们表明该区域呈现两个基频相等，并且可以被视为长期共振。我们的结果也适用于双星系统，其中一颗行星围绕两颗恒星之一旋转。

分级倾斜系统的潮汐演化

Tidal evolution of hierarchical and inclined systems

研究了在潮汐作用下，轨道半长轴比较小，轨道互倾较大（大于20 °）时，层次三体系统的动力学演化.使用四极非限制近似的引力相互作用和粘性线性模型的潮汐，我们推导出的平均运动方程的矢量形式主义，这是适合于模拟大量的各种系外行星系统在非常偏心和倾斜的轨道的长期演变。特别是，它可以被用来获得约束恒星自旋轨道不对准，捕获卡西尼状态，潮汐Kozai迁移，或阻尼的相互倾斜。因为我们的模型是有效的非限制性的问题，它可以用来研究系统的质量相同或外部限制性的问题，如一个行星的演化围绕一个双星系统。在这里，我们将我们的模型应用于三种不同的情况：1）HD 80606行星系，我们获得了失准角的概率密度函数分布，在53度和109度附近有两个明显的高概率峰值;（2）HD 98800双星系统，我们证明了在观测盘内的初始逆轨道可能变为逆轨道，反之亦然;（3）HD 11964行星系，我们证明了潮汐耗散与引力摄动的结合可能导致互倾角的减小和内轨道的快速圆化。

倾斜轨道上的行星与原行星盘之间的引力相互作用是原始自旋-轨道不对准的起源

The gravitational interaction between planets on inclined orbits and protoplanetary disks as the origin of primordial spin--orbit misalignments

许多观测到的系外行星的自旋-轨道对齐特性可以在原始盘错位模型的背景下解释，在该模型中，最初对齐的原行星盘被偏离轨道的遥远恒星伴星扭转，导致岁差运动，这可能导致自旋-轨道角的大幅度振荡。我们考虑这个模型的一个变种，其中的同伴是一个巨大的行星，轨道半径为几个天文单位。在已发表的数值模拟结果的指导下，我们通过将磁盘划分为内部和外部部分来模拟该系统的动态演化-在行星的位置处分离-表现为不同的刚性磁盘。我们表明，即使外盘的方向保持不变，行星也会偏离内盘。除了由岁差运动引起的振荡，其幅度越大，初始内盘与行星的质量比越小，自旋轨道角也表现出长期增长，在这种情况下-由正在进行的质量消耗驱动从磁盘-当内盘的角动量下降到行星的角动量以下时，这变得很重要。总之，这两种效应可以产生显着的失准角的内盘，包括逆行配置。我们讨论这些结果的框架内的搁浅热木星的情况下，并考虑其影响，包括碎片磁盘的对齐属性的解释。

HD 82943系统中的恒星-行星-碎片盘排列：行星系是否真的是共面的？

Star - Planet - Debris Disk Alignment in the HD 82943 system: Is planetary system coplanarity actually the norm?

最近的结果表明，HD 82943系统中的两颗行星与天平面的夹角为20 +/-4度。在这里，我们发现这个系统中的碎片盘倾斜了27 +/-4度，从而增加了导出的行星倾斜度的强度，并表明行星和碎片盘在类似于太阳系的水平上对齐。此外，恒星赤道被推断为倾斜28 +/-4度，这表明整个恒星-行星-盘系统是对齐的，这是第一次在~AU宽轨道上发现的径向速度行星中测试这种对齐。我们表明，行星盘排列是原始的，而不是行星长期扰动的磁盘倾角的结果。此外，我们注意到另外三个通过直接成像发现的行星距离大于10天文单位的系统已经有了很好的证据，并提出了系统范围内恒星-行星-盘对齐的经验证据，除了拥有热彗星的系统之外。虽然这种排列需要在更多的系统中进行测试，也许并不令人惊讶，但它提醒人们，在考虑行星轨道的方向时，应该将系统作为一个整体来考虑。

倾斜双星系统中巨行星与盘的解耦

Decoupling of a giant planet from its disk in an inclined binary system

我们探讨的动力学演化的行星嵌入在磁盘周围的恒星的一部分，一个双系统的轨道平面显着倾斜的初始磁盘平面。我们的目标是测试行星是否仍然在磁盘和继续向恒星迁移的I/II型模式，尽管长期的伴星的扰动。这就解释了观测到的系外行星相对于其宿主恒星的赤道平面有明显的倾斜。我们使用了两种不同的SPH代码，藤蔓和幻影，模拟系统的恒星+磁盘+行星和伴星的演化与时间。在最初的耦合演化之后，盘的倾角和行星的倾角开始显着不同。盘倾角相对于初始平面的振荡周期比行星的周期要短，后者在大约10^4年后独立演化，遵循扰动的N体行为。然而，这颗行星不断向恒星迁移，因为在其轨道运动期间，它穿过盘平面，与气体的摩擦导致角动量损失。在一个显著倾斜的双星系统中，行星和盘在小的双星分离时并不动力耦合，而是几乎独立地演化。这颗行星离开了盘，由于开始有一个明显的相互倾斜，只有当它的轨道与盘平面相交时，它才与气体相互作用。行星向恒星的漂移不是由于行星嵌入盘中的I/II型，而是由于在穿过盘时与气体的摩擦。

广义相对论对倾斜轨道中天体自旋的影响

The Influence of General Relativity on the Spins of Celestial Bodies in Inclined Orbits

本研究针对热木星高倾角成因，在现有两种牛顿力学框架形成机制外，提出广义相对论下后牛顿自旋-轨道耦合引发的主恒星自旋进动为第三种机制，推导了星-行星自旋进动的幅度与周期，结果与数值模拟一致。

HD 106906：碎片盘外部扰动的个例研究

HD 106906: A Case Study for External Perturbations of a Debris Disk

碎片盘形态模型往往侧重于在盘内部或盘内轨道运行的行星的影响。尽管如此，外部行星质量扰动也可以激发碎片盘的偏心率，通过共面情况下的拉普拉斯-拉格朗日长期扰动或相互倾斜的同伴和磁盘的Kozai-Lidov扰动。HD 106906是这样一个系统的理想例子，因为它在一个解析的非对称盘外有一个已确认的11 M_Jup伴星，预计距离为650 au。我们使用碰撞和动力学模拟来研究磁盘和同伴之间的相互作用，并使用磁盘的观测形态来限制同伴的轨道。我们的结论是，磁盘的观察形态是一致的扰动从观察到的外部同伴。概括这一结果，我们建议，外部扰动，以及内部行星，应被视为调查时观察到的碎片盘不对称的原因。

圆盘翘曲对行星轨道倾角的影响

The effects of disc warping on the inclination of planetary orbits

研究了位于圆盘内部区域的行星与翘曲外部区域之间的相互作用。我们考虑的演化阶段后，行星已经清除了一个差距，使行星轨道的演变，只有在引力位盘。我们开发了一个长期的分析和计算的轨道要素的演变，通过求解拉格朗日方程有效的二阶偏心率。我们还进行了数值模拟与完整的磁盘潜力。一般来说，圆盘和行星之间的相互作用会导致轨道的进动。因此，轨道平面相对于椎间盘的内部部分倾斜，而偏心率没有变化。当倾角接近90度时，存在不稳定性并且偏心率增加。在这种情况下，倾角和离心率都产生很大的变化，轨道变得逆行。当离心率达到很高的值时，我们可以预期恒星在行星的短轨道上会发生潮汐捕获。这种不稳定性发生在圆盘严重扭曲时，或者如果在相对于初始轨道平面倾斜至少45度的环中有大量的质量。轨道的倾角不依赖于半长轴，也不依赖于行星的质量。然而，要在最多几百万年的时间尺度上产生显著的倾斜，行星应该在雪线之外。因此，这里描述的过程将产生两个不同的倾斜行星群：一个是雪线之外的物体，最多有中等偏心率，另一个是短圆形轨道上的物体。

Orbital Dynamics with the Gravitational Perturbation due to a Disk

The secular behavior of an orbit under the gravitational perturbation due to a two-dimensional uniform disk is studied in this paper, through analytical and numerical approaches. We develop the secular approximation of this problem and obtain the averaged Hamiltonian for this system first. We find that, when the ratio of the semimajor axes of the inner orbit and the disk radius takes very small values ($\ll1$), and if the inclination between the inner orbit and the disk is greater than the critical value of $30^\circ$, the inner orbit will undergo the (classical) Lidov-Kozai resonance in which…

冷木星的偏心率分布与恒星伴星驱动的EKL机制一致

The cold Jupiter eccentricity distribution is consistent with EKL driven by stellar companions

本研究重新审视冷木星偏心率分布与恒星伴星驱动的EKL机制的一致性，考虑行星-行星散射导致的初始小偏心率，通过数值模拟发现适度初始偏心率群体的模拟结果与观测一致，且行星伴星会抑制恒星EKL。

通过残余气盘激发行星倾角和偏心率的机理

A Mechanism of Exciting Planetary Inclination and Eccentricity through a Residual Gas Disk

根据Kozai共振理论，小天体与大质量行星在外圆轨道上的初始互倾可达$\sim39.2^{\circ}$，以抽走内小天体的偏心率。在这里，我们表明，在两个行星轨道外的残余气体盘的存在下，倾角可以降低到几度。盘的存在改变了行星轨道的节点岁差速率和方向。在两颗行星达到相同的节点处理率的地方，将发生垂直的长期共振，从而激发两颗行星的相互倾斜，这可能会进一步引发两颗行星之间的Kozai共振。然而，为了泵送一个类似于内行星的行星，对圆盘和外行星所需的条件相对严格。我们开发了一套演化方程，它可以很好地适应N体模拟，但在更短的时间内集成。利用演化方程对参数空间进行扫描，发现在雪线附近，一颗30 AU的大质量行星（$10M_J$），其$6^o$倾斜于一个大质量盘（$50M_J$），最终可以进入与内木星的Kozai共振。而要将内侧行星翻转到逆行轨道，则需要外侧行星的$20^{\circ}$倾角。在多行星系统中，该机制可以发生在两个不相邻的行星之间，或者在两个以上的行星之间激发链式反应。这种机制可能是观测到的中等偏心和倾斜轨道的巨行星的来源，或者是潮汐阻尼后近距离逆行轨道的热行星。

两颗行星轨道具有高相互倾角的太阳系外系统中的相空间结构

The phase-space architecture in extrasolar systems with two planets in orbits of high mutual inclination

本文通过统一哈密顿量分解和正规形方法，研究双行星系统在高相互倾角下从类平面到Lidov-Kozai状态的相空间结构转变，并半解析计算近可积周期轨道。

星盘翘曲对星盘双星倾角演化的影响

Effects of Disk Warping on the Inclination Evolution of Star-Disk-Binary Systems

最近的几项研究表明，年轻双星中的星周盘可能由于恒星、盘和伴星之间的长期引力相互作用而与它们的主星发生错动。在这样的系统中，由于来自扁圆中心恒星和外部伴星的引力扭矩，盘被扭曲/翘曲。考虑弯曲波的传播和圆盘中的粘性，我们计算了圆盘的翘曲轮廓。我们发现，对于典型的原恒星盘参数，磁盘的翘曲是小的，从而证明了在以前的理论研究中采用的“平盘”近似。然而，与小的盘扭曲/扭曲相关的粘性耗散倾向于驱动盘与双星或中心恒星对齐。我们计算出对齐的相关时间尺度。我们发现的对齐是有效的足够冷的磁盘与强大的外部扭矩，特别是快速旋转的恒星系统，但大多数的星盘双星系统是无效的。如果这些系统伴随着倾斜的双星，粘性翘曲驱动的对准可能是必要的，以解释在多行星系统中观察到的自旋轨道对准。

遥远恒星驱动下K2-290A逆行多行星系统的混沌历史

The chaotic history of the retrograde multi-planet system in K2-290A driven by distant stars

本研究证明K2-290A多行星系统的逆行状态并非源于原始不共面性，而是由约2000天文单位处的伴星C驱动的恒星自转轴倾角混沌演化所致，该机制在约40-70%的系统中稳健存在，揭示了遥远伴星对行星系统演化的关键作用。

行星盘演化与Kozai-Lidov行星的形成

Planet-disc evolution and the formation of Kozai-Lidov planets

与流体动力学模拟，我们确定的条件下，一个最初的共面行星盘系统，轨道的一个成员的错位双星演变形成一个行星，经历Kozai-Lidov（KL）振荡，一旦光盘分散。这些振荡可以解释大的轨道偏心率，以及在一些系外行星上观察到的相对于中心恒星旋转的大的错位。这颗行星被认为质量足够大，可以在圆盘上打开一个缺口。行星相对于双星轨道平面的倾斜受到两种类型的振荡。第一种类型，在相对于双星轨道平面的倾角很小的情况下，是由于行星与圆盘和双星伴星的相互作用，并被长期共振放大。第二种类型的振荡是KL振荡，其以较大的二元倾角在行星轮和盘上操作。我们发现，对于一个足够大的磁盘，即使是一个相对较低的倾角行星盘系统可以迫使一个行星的倾斜超过临界KL角，作为第一种类型的倾斜振荡的结果，允许它进行第二种类型的振荡。我们的结论是，流体动力学演化的一个足够大的和倾斜的磁盘在一个二进制系统扩大了系统的范围，形成偏心和错位的巨行星，包括一个广泛的初始错位角（20至160度）。

Kepler-11的外部结构：来自共面性的限制

Outer Architecture of Kepler-11: Constraints from Coplanarity

开普勒的多个凌日行星的紧凑系统的外部结构仍然缺乏约束，并且这些系统中很少有任何大质量外行星的轨道距离下限。我们推断一个假设的木星质量的行星轨道外部的六个凌日行星在开普勒-11的最小轨道距离和倾角的上限。我们的约束条件来自动力学模型以及开普勒任务提供的观测。首先，在最外层的凌日行星开普勒-11 g中没有凌日时间变化（TTV），这意味着该系统在距离恒星2 AU的范围内不包含木星质量扰动。其次，我们测试在什么样的初始条件下，一个木星质量的行星适度倾斜的过境行星将使他们的共同过境配置不太可能。凌日行星是长期耦合的，并且在长时间尺度上表现出小的相互倾斜，尽管最外面的凌日行星开普勒-11 g与内部五颗行星的耦合很弱。我们排除了在3.0天文单位内有一颗木星质量的行星，倾角为3度，以及更大的倾角到更远的轨道距离，除非在开普勒-11 f和开普勒-11 g之间的动力学间隙中存在一颗未被发现的行星。我们的限制取决于我们是否假设开普勒-11的六颗凌日行星最初是完全共面的，或者是否根据凌日行星的测量碰撞参量采用凌日行星之间的最小初始相互倾角。

碎屑盘的垂直结构与盘引力的作用：使用简化模型的入门研究

The vertical structure of debris discs and the role of disc gravity: A primer using a simplified model

本文用解析模型研究内侧倾斜行星对有自引力碎屑盘的长期摄动，揭示行星主导、盘主导及长期倾角共振三种状态，并提出由翘曲和标高推断行星与盘质量的方法。

迁移到伴星的陷阱：双星中多行星系统的破坏

Migration into a Companion's Trap: Disruption of Multiplanet Systems in Binaries

大多数双星中的系外行星系统都是S-型的，由一个或多个行星和一个宽的双星伴星围绕一颗主星运行。一颗单行星受到足够倾斜的双星轨道的引力强迫，会通过Kozai-Lidov（KL）不稳定性引起行星偏心率和倾角的大幅振荡。KL循环被用来解释：大偏心率的行星轨道;家庭的密切-在热彗星;和逆行的行星轨道偏心双星系统。然而，有几种扰动可以淬熄KL不稳定性，通过诱导快速近点岁差，稳定所有倾角的圆形轨道：这些可能是木星-质量行星，一个巨大的残留盘或广义相对论岁差。事实上，多行星S型系统中的相互引力扰动可以足够强，使它们的轨道平面具有一定的动力学刚性。在这里，我们提出了一个新的和更快的过程，这是由这个非常代理抑制KL循环驱动。行星摄动使长期振荡的行星偏心率和倾角，也称为拉普拉斯-拉格朗日（LL）本征模式。与残留的星子盘的相互作用可以使行星迁移，导致LL模式周期的漂移，这可以使一个或多个LL模式与双星轨道运动共振。结果可能是戏剧性的，从激发大偏心率和相互倾斜到完全破坏。不需要特殊的物理或初始条件，双共振驱动是通用的，并可能深刻地改变了许多S型多行星系统的结构。它还可以减弱宽双星的多行星出现率，影响密近双星的行星形成。

摇晃的恒星：有外部伴星的热和暖类星体对恒星倾角的共振激发

Teetering Stars: Resonant Excitation of Stellar Obliquities by Hot and Warm Jupiters with External Companions

热木星系统中的恒星自旋-轨道不对准（不对准）已被广泛探测。这样的不稳定性可能揭示热木星动力学历史的线索。对产生偏心的常见解释包括高偏心率迁移和原始磁盘未对准。本文研究了另一种机制，产生恒星自旋轨道错位系统托管一个接近的行星与外部，适度倾斜的同伴。当恒星自转轴的进动率（由内行星驱动）变得与内行星的节点进动率（由伴星驱动）相当时，可能会由于长期共振而激发自旋轨道不对准。由于主恒星通过磁制动的自旋下降，这种共振可能在恒星的主序星寿命期间实现，对于广泛的行星质量和轨道结构。倾斜激励伴随着内行星和扰动之间的相互倾斜的减少，因此可以消除高倾斜。对于热彗星来说，恒星的自转轴与轨道轴有很强的耦合，而被巨行星伴星激发的彗星需要一个很强的扰动，通常位于1-2天文单位内。对于温暖的类星体，自旋和轨道轴的耦合较弱，而对于遥远的巨行星摄动（在几个到几十个天文单位），可能会达到共振。由于暖木星有很高的出现率，遥远的行星伴星具有适当的共振共振激发性质，因此在暖木星系统中，恒星的共振激发可能很常见，特别是对于那些绕着经历了显著自旋下降的冷恒星运行的暖木星。

太阳系外行星质量伴星的倾角约束

Obliquity Constraints on an Extrasolar Planetary-Mass Companion

我们把第一个约束的行星质量的同伴（PMC）外的太阳系的质量。我们的目标是直接成像的系统2 MASS J 01225093 -2439505（2 M0122），它由一颗1亿2千万年的0.4 M_太阳恒星组成，在50 AU处有一颗12-27 M_J的伴星。我们约束系统的所有三个角动量矢量：伴星自旋轴、恒星自旋轴和轨道法线相对于我们视线的倾斜程度。为了实现这一点，我们测量投影旋转速率（vsini）的恒星和同伴使用新的近红外高分辨率光谱与NIRSPEC在凯克天文台。我们结合这些与一个新的恒星光度旋转期间从TESS和公布的同伴旋转期间从HST获得两个对象的自旋轴倾角。我们还拟合了多个天体测量学时期，包括NIRC 2/Keck的新观测，以测量2 M0122 b的轨道倾角。这三个视线倾角限制了真实的反投影伴星系和恒星的质量。我们发现，虽然恒星的平行度稍微倾向于对齐，同伴平行度暂时有利于错位。我们评估可能的起源场景。虽然碰撞、长期自旋轨道共振和Kozai-Lidov振荡不太可能发生，但引力湍流盘中的引力不稳定性--这是恒星的褐矮星伴星所青睐的场景--似乎很有希望。