Theory of planet formation and comparison with observation: Formation of the planetary mass-radius relationship
行星质量-半径图是一个观测结果，对于理解行星形成具有重要意义。我们提出了一个更新版本的行星形成模型的基础上的核心吸积范式，它允许计算行星的半径和光度在整个形成和演化的行星。我们首先用它研究木星的形成，并与前人的工作进行比较。然后，我们进行行星人口合成计算，得到一个合成的质量半径图，我们与观察到的比较。除了膨胀的热爆星，这只能用与它们接近恒星有关的额外机制来解释，我们发现观察到的和合成的质量半径图的一般形状很好地吻合。这种形状可以用核心吸积模型的基本概念来理解。
2011-02-21 astro-ph.EP
A brief overview of planet formation
行星形成的初始条件、物理学和结果现在受到对原行星盘的详细观测、实验室实验和数千个太阳系外行星系的发现的限制。这些发展扩大了被认为是行星形成的重要过程的范围，包括磁盘湍流，径向漂移，行星迁移，和普遍的形成后动力学演化。微行星和原行星的N体碰撞生长，以及行星包络的物理学-经典模型的关键成分-仍然是中心。我提供了一个概述的行星形成理论的现状，并讨论它如何连接到观测。
2018-03-28 astro-ph.EP
Planet formation and disk-planet interactions
本综述基于2015年3月在瑞士Les Diablerets举行的第45届萨斯费高级课程“从原行星盘到行星形成”的讲座。本文首先概述了太阳系和太阳系外行星的主要特征，然后从连续吸积的角度描述了行星形成的过程。首先介绍了尘埃颗粒到微行星以及随后到类地行星或行星核的生长过程。接下来是巨行星的形成过程，要么是核心吸积，要么是引力不稳定。最后，介绍了由盘-行星相互作用驱动的轨道要素的动态演变和多物体系统的总体演变。
2017-07-22 astro-ph.EP
Binary planetesimals and their role in planet formation
小行星盘的动力学演化是行星形成的主要演化阶段之一。这些圆盘被认为是通过引力相遇和单个微行星之间的物理碰撞而进化的。近年来，在太阳系观测到了多颗双星微星，表明微星的双星度较高。然而，目前对星子盘形成和演化的研究并不能解释双星的作用。在这里，我们指出，引力遇到的双星子可以有一个重要的作用，在星子盘的演化。双星微行星催化微行星之间的近距离相遇，并能大大提高它们的碰撞率。双星也可以作为星子盘的额外热源，通过双星的引力势能转换成盘中星子的动能。
2010-12-02 astro-ph.EP
Planet Formation in Circumbinary Configurations: Turbulence Inhibits Planetesimal Accretion
在恒星伴星高度扰动的环境中诞生的行星的存在对行星形成的范式提出了重大挑战。在数值模拟中，近距离双星的存在会激起微行星之间的相对速度，这是决定吸积和侵蚀之间平衡的基础。然而，开普勒最近发现的环联星行星确定了在联星系统中形成行星形成显然是可行的。我们进行N体模拟的星子嵌入在一个原行星盘，在那里星子定相是由随机扭矩的存在下受挫，建模预期的扰动驱动的湍流的磁旋转不稳定性（MRI）。我们研究扰动幅度相关的死区中平面（有利于行星形成在单星），并发现，星子吸积可以被抑制，即使在外盘（4-10 AU）远离中央的二进制，以前被认为是一个合理的起点形成的环二进制行星的位置。
2012-10-29 astro-ph.EP
Planetesimal fragmentation and giant planet formation II: dependencies with planetesimal relative velocities and compositions
大多数包含星子碎裂的行星形成模型都考虑了在行星形成的整个过程中，玄武岩以3 km/s的恒定速度撞击地球的灾难性能量阈值。然而，随着行星的生长，周围微行星的相对速度从m/s增加到几km/s。此外，在形成巨行星的冰线之外，星子预计大约由50%的冰组成。我们的目标是研究星子碎裂在巨行星形成中的作用，考虑星子灾难性撞击能量阈值作为星子相对速度和成分的函数。我们改进了我们的模型的星子碎片纳入一个功能形式的灾难性的碰撞能量阈值与星子的相对速度和成分。我们还改进了我们的模型中的吸积小碎片的碰撞级联过程中产生的星子碎片考虑特定的卵石吸积率。我们发现，一个更准确和现实的模型计算的灾难性的冲击能量阈值往往会减缓大规模核心的形成。只有在行星包络处的颗粒不透明度值降低时，交叉质量才能在盘时标耗散之前达到。虽然星子碎裂有利于快速形成5-10个地球质量的大质量核心，但星子碎裂可能会抑制交叉质量。然而，颗粒不透明度降低或污染的吸积星子与星子破碎可以解释形成的巨行星与低质量的核心。
2019-03-28 astro-ph.EP
Numerically Predicted Indirect Signatures of Terrestrial Planet Formation
行星形成的中间阶段由于缺乏来自微行星的辐射而不能直接观测到。然而，行星形成是一个动态活跃的过程，导致演化中的微行星之间的碰撞和尘埃的产生。因此，间接观测行星形成在不久的将来确实是可能的。在本文中，我们提出了综合观测的基础上的数值N体模拟的中间阶段的行星形成，包括一个国家的最先进的碰撞模型，EDACM，它允许多个碰撞的结果，如吸积，侵蚀，弹跳事件。我们表明，行星胚胎的形成可以间接观察到的一个功能齐全的ALMA望远镜，如果参与星子演化的表面积是足够大的和/或碰撞中产生的尘埃量是足够高的质量。
2015-06-17 astro-ph.EP
Self-consistent $N$-body simulation of Planetesimal-Driven Migration. II. The effect of PDM on planet formation from a planetesimal disk
Kobe University（神户大学）；The University of Tokyo（东京大学）
本文通过高分辨率模拟研究了PDM对行星形成的影响，揭示了动态迁移对早期行星形成的重要作用。
2026-01-28 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
Forming Close-in Earth-like Planets via a Collision-Merger Mechanism in Late-stage Planet Formation
大量的系外行星被发现在非常接近的轨道上围绕着它们的宿主恒星运行，这极大地促进了我们对行星形成过程的理解。现在人们普遍认为，这样的短周期行星不可能形成{ \em in situ}，而是一定是从离主星更远的形成位置迁移到它们现在的轨道。在行星形成的后期，一旦原行星盘中的气体消散，迁移停止，在内部盘区域运行的气体巨星将激发星子和行星胚胎，导致轨道交叉和大撞击的速度增加。我们提出的动力学模拟的结果在这个后期阶段的行星形成的星子演化。我们发现，揭示了一种机制，通过这种机制，行星胚胎的碰撞合并可以将类地行星直接踢到非常接近其母星的轨道上。
2010-12-09 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
Rapid formation of Gas Giant Planets via Collisional Coagulation from Dust Grains to Planetary Cores
气体巨行星，如木星、土星和巨大的系外行星，是通过气体吸积到固体核心上而形成的，每个固体核心的质量大约是地球的十倍。然而，由于盘-行星相互作用的快速径向迁移阻止了通过星子吸积形成如此巨大的核心。通过卵石吸积的相对快速的核心增长需要非常巨大的原行星盘，因为大多数卵石落入中央恒星。虽然星子的形成、行星的迁移和气体巨星核心的形成已经被研究了很多，但从尘埃到行星的完整演化路径仍然不确定。在这里，我们报告的结果完全模拟的碰撞演化从尘埃到行星在整个磁盘。真实孔隙度的尘埃生长允许在内盘（> 10 au）形成冰冷的星子，而在外盘形成的鹅卵石漂移到内盘并在那里生长成星子。这些小卵石生长成星子抑制了它们的径向漂移，并在核心附近可持续地供应小星子。这使得在行星迁移之前，在20万到40万年内迅速形成足够大的行星核心。我们的模型显示，第一颗气态巨行星在2-7天文单位时形成于相当常见的原行星盘中，与系外行星和太阳系一致。
2021-10-03 astro-ph.EP
The Effect of an Early Planetesimal-Driven Migration of the Giant Planets on Terrestrial Planet Formation
由于星子的散射而引起的巨行星的迁移导致了强大的共振穿过小行星带和类地行星区域。巨行星迁移的确切时间和方式尚不清楚。在本文中，我们提出了一个调查的结果，形成的类地行星期间和之后的巨行星的迁移。后者被认为是在星云盘消散后立即发生的--即相对于晚期重轰炸（LHB）的时间来说是“早期”的。我们模拟的巨行星早期迁移的假设原因是行星和分散的星子之间的角动量转移。
2011-01-19 astro-ph.EP
Impact of planet--planet scattering on the formation and survival of debris disks
行星-行星散射是一种能够显著改变行星系结构的主要动力学机制。除此之外，它还可能影响系统对碎片盘的形成和保持。行星的剧烈混乱演化可以很容易地清除剩余的微行星带，防止点燃大量的碰撞级联，从而产生碎片盘。在另一端，一个温和的演化与有限的步骤，偏心率和半长轴可以触发形成的碎片盘，通过搅拌最初安静的星子带。分析了行星之间的散射可能对碎片盘的形成产生的各种影响，并对不同结果的统计概率进行了评价。这导致了这样的预测，即经历了一段混沌演化的系统可能具有较低的概率窝藏碎片盘。
2014-08-13 astro-ph.EP
Planetesimal formation at the gas pressure bump following a migrating planet I. Basic characteristics of the new formation model
为了避免已知的困难，在星子的形成，如漂移或碎裂障碍，许多方案已经提出。然而，在这些情况下，星子一般只在原行星盘的某些特定位置形成。另一方面，在行星形成模型和星群合成模型中，一般假设星子广泛分布在原行星盘中。在这里，我们提出了一个新的方案，其中星子可以形成在广泛的地区的光盘。微行星形成于第一代行星形成的气压隆起处（例如由卵石吸积形成），随着行星的迁移，形成区域向内扩展。我们使用一个简单的一维拉格朗日粒子模型来计算由一个迁移嵌入行星扰动的气体盘中的卵石的径向分布。我们认为，星子形成的流动不稳定性的点，卵石与气体的密度比的中平面变得大于1。我们还研究了一些关键参数的影响，如气体盘模型，卵石的质量流量，行星的迁移速度，湍流的强度。我们发现，只要卵石的流量是典型的，湍流不是太强，星子形成在盘的广泛地区。星子表面密度取决于卵石质量通量和行星的迁移速度。星子的总质量和形成区的轨道位置强烈地依赖于卵石质量通量。我们还发现，轮廓的星子表面密度和它的斜率可以估计由非常简单的方程。我们表明，我们的新方案可以解释形成的星子在广泛的领域。简单的估计，我们提供的星子表面密度分布可以用作人口合成模型的初始条件。
2020-10-20 astro-ph.EP
From planetesimals to planets with N-body simulations in the giant-planet formation region
Center for Star and Planet Formation, Globe Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学全球研究所恒星与行星形成中心）
研究通过N体模拟探讨了巨行星形成过程中星子吸积与核心形成的关系，发现星子分布顶部促进多行星系统形成，且碰撞率低，巨行星形成弱依赖初始位置和总质量预算。
2026-03-10 astro-ph.EP
Inside-Out Planet Formation. IV. Pebble Evolution and Planet Formation Timescales
具有紧密堆积的内行星（STIP）的系统非常常见。Chatterjee & Tan提出了由内而外的行星形成（IOPF），一种原位形成理论，来解释这些行星。IOPF涉及从富含卵石的环连续形成行星形成，这些环从外盘供给，并在与死区内边界（DZIB）相关的最大压力下被捕获。行星的质量取决于它们打开缺口并导致DZIB向外撤退的能力。我们提出了模型的磁盘密度和温度结构，IOPF的条件有关。对于广泛的DZIB条件，我们评估的差距开放质量的行星在这些磁盘，预计将导致截断卵石吸积到形成的行星。然后，我们考虑的磁盘中的灰尘和卵石的演变，估计卵石通常会增长到几厘米的大小在其径向漂移从几十个AU的内部，$\lesssim1\:$ AU尺度磁盘。大部分的固体吸积通量预计将在这样的卵石。这使我们能够估计IOPF情景中单个行星形成和整个行星系形成的时间尺度。我们发现，要在类似于盘寿命的合理时间尺度内产生现实的STIP，需要$\sim10^{-9}\:M_\odot\:{\rm yr}^{-1}$的盘吸积速率和DZIB区域中相对较低的粘度条件，即，$α\sim10^{-4}$的Shakura-Sunyaev参数。
2018-02-18 astro-ph.EP
Oligarchic planetesimal accretion and giant planet formation II
Saumon等人计算的状态方程已被用于迄今为止大多数巨型行星形成的核心吸积模拟中。由于在他们的原始论文中发现了一些小错误，我们提出了修正的巨型行星形成的模拟，考虑了修正的状态方程。我们使用与Fortier和合作者相同的代码来重复我们以前对木星形成的模拟。虽然Fortier和合作者的一般结论仍然有效，但在所有考虑的情况下，我们获得了显着较低的核心质量和较短的形成时间。先前发表的状态方程中的微小误差已被证明直接影响绝热梯度和比热，导致高估的核心质量和形成时间。
2009-07-02 astro-ph.EP
Theoretical models of planetary system formation. II. Post-formation evolution
我们通过计算合成系统从气体盘的清除到动力学演化阶段的长期演化，扩展了行星形成合成的结果。我们使用辛积分器SyMBA数值积分的行星轨道为100 Ma，人口从以前的研究作为初始条件。我们表明，在人口研究，质量和半长轴分布的经验只有微小的变化，从后形成的演变。我们还表明，根据其初始分布，行星的偏心率可以统计增加或减少的结果，引力相互作用。我们发现，行星质量和轨道间距提供的行星形成模型不会导致偏心率分布相比，观察到的系外行星偏心率，需要其他现象，如恒星飞掠占观察到的偏心率。
2015-02-15 astro-ph.EP
Giant Planet Formation, Evolution, and Internal Structure
探测到的大量巨型系外行星为我们提供了机会，以提高我们对气体巨行星形成机制，演化和内部结构的理解。巨行星形成的两个主要模型是核心吸积和盘不稳定性。这些形成模型之间有很大的差异，包括形成的时间尺度，有利的形成位置，理想的磁盘性能行星形成，早期演化，行星组成等，首先，我们总结了两种模型，包括其实质性的差异，优点和缺点，并建议如何将理论模型连接到现有的（和未来的）数据。接下来，我们总结了目前对太阳系和太阳系外巨行星内部结构的认识。最后，我们提出了巨行星探测的下一步措施。
2013-11-05 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
Giant planet formation at the pressure maxima of protoplanetary disks II. A hybrid accretion scenario
最近对原行星盘的观测揭示了与压力最大有关的环状结构。压力最大是已知的灰尘收集器和行星迁移陷阱。大部分的行星形成工作都是基于卵石吸积模型或小行星吸积模型。然而，最近的研究提出木星可能是由卵石和微行星的混合吸积形成的。我们的目标是研究行星形成的全过程，包括尘埃演化，星子形成和行星生长在一个原行星盘的压力最大。通过数值模拟，我们计算了气体和尘埃的演化，包括尘埃的生长，破碎，径向漂移和颗粒在压力冲击的积累。我们还考虑了星子的形成流动的不稳定性和形成一个月球大小的胚胎，成长为一个巨大的行星的混合吸积卵石和星子。我们发现，在原行星盘的压力最大值是有效的尘埃向内漂移的收集器。由于大量尘埃聚集在压力隆起处，满足了流动不稳定性形成星子的条件。然后，一个巨大的核心是迅速形成（在$\sim 10^4$年）的卵石吸积。在达到卵石隔离质量后，核心的增长缓慢地继续吸积星子。星子吸积释放的能量延迟了失控气体吸积的开始，使得气体巨星在$\sim$ 100万年后形成。压力最大值也起到了运移圈闭的作用。原行星盘中的压力极大值是尘埃陷阱、由流动不稳定性形成的星子和行星迁移陷阱的优先位置。所有这些条件允许通过卵石和星子的混合吸积快速形成一颗巨大的行星。
2020-08-14 astro-ph.EP
Planetesimal formation starts at the snow line
星子形成阶段代表了我们对行星形成过程理解的一个主要空白。晚期行星吸积模型通常对星子和卵石的分布做出任意假设，而尘埃演化模型则预测星子的形成只可能在某些轨道距离上。我们想测试水雪线在原行星盘富含气体阶段触发第一个微行星形成的重要性，当巨行星的核心必须形成时。我们将气盘演化、尘埃生长和碎裂、水冰蒸发和再凝结、固体和水蒸气的运输以及通过流动不稳定性形成的微行星连接到一个单一的一维原行星盘演化模型中。我们发现雪线周围发生的过程以两种方式促进了星子的形成。首先，由于湿骨料和干骨料之间粘附特性的变化，雪线内部存在“交通堵塞”，这减缓了固体落到恒星上的速度。其次，冰的蒸发和水的向外扩散，然后再凝结，增加了冰卵石的丰度，通过雪线外的流动不稳定性触发了星子的形成。星子的形成受到生长障碍和径向漂移的阻碍，因此需要特定的条件才能发生。雪线是一个有利的位置，在那里星子的形成是可能的广泛的条件，但仍然不是在每一个原行星盘模型。这一过程在具有低固有湍流和增加的初始尘气比的大的冷盘中特别得到促进。
2017-09-29 astro-ph.EP
A new view on planet formation
行星形成的标准图片假定，巨大的气体行星是过度生长的岩石行星，质量足以吸引巨大的气体大气。最近的研究表明，相反的观点在物理学上是合理的：岩石状的类地行星是前巨行星胚胎，由于母恒星的影响，它们的气体“干到骨头”。在这里，我们提供了一个简短的概述，这种“潮汐缩小”假说的背景下，太阳系的结构。
2010-12-08 astro-ph.EP
The influence of planetesimal fragmentation on planet formation
本文通过种群合成模拟研究星子碎裂对行星形成的影响，发现碎裂与径向漂移共同作用可增强或阻碍行星形成，且其效应与碎片尺寸及冰线位置密切相关。
2023-05-26 astro-ph.EP
Formation of multiple-planet systems in resonant chains around M dwarfs
最近的观测揭示了在M型矮星周围存在由地球质量的行星组成的多行星系统。它们的大部分轨道都接近于共振轨道，这表明行星在低质量恒星周围形成时通常被困在共振链中。我们研究了低质量恒星周围共振链中多行星系统的形成。基于Ormel等人（2017）的TRAPPIST-1系统形成模型，构建了在盘演化早期阶段通过卵石吸积形成多行星形成的时间演化模型。我们的模拟表明，了解原行星出现的时间尺度对于确定行星的数量及其捕获的共振是很重要的：随着原行星出现时间尺度的增加，形成的行星越来越少，它们被困在更广泛的分离共振中。我们发现，在共振链中形成稳定的多行星系统的原行星出现时间尺度是有一定范围的。这个范围取决于恒星的质量和盘的大小。我们认为，原行星出现的时间尺度是一个关键参数，研究形成的多行星系统与行星在低质量恒星周围的共振链。还讨论了模型中行星的组成。
2020-12-07 astro-ph.EP
Effects of Proxima Centauri on Planet Formation in Alpha Centauri
半人马座比邻星是一颗M矮星，距离半人马座阿尔法双星约15，000天文单位，同向运动，可能在一个松散的轨道上。动态模拟表明，这种配置可以形成一个更紧密的绑定三重系统。作为我们最近的邻居，这些恒星作为潜在的行星宿主引起了极大的兴趣，恒星的动力学决定了系统内任何行星的形成。在这里，我们提出了一个方案的演变阿尔法半人马座A和B和比邻星作为一个三重系统。基于N体模拟，我们确定这条形成的途径是合理的，我们量化的影响，行星形成的半人马座阿尔法双星。我们预计，这种形成的情况可能比在当前配置中形成的系统稍微截断了星周盘，但它很可能不会阻止类地行星形成。我们在这个系统中模拟了行星形成，发现在大多数情况下，可以预期两个或更多的类地行星围绕半人马座阿尔法A或B，在一个区域内运行约2 AU，假设星子和行星胚胎能够首先在系统中形成。此外，类地行星形成和稳定在比邻星的宜居带也是合理的。然而，这些恒星周围没有行星可能表明过去的恒星动力学具有高度破坏性。
2016-08-22 astro-ph.EP
Collisions of planetesimals and formation of planets
我们提出了类地行星形成的初步结果，一方面使用CPU上数百个小天体的经典数值积分，另一方面-出于比较的原因-我们的GPU代码的结果与数千个小天体，然后合并到更大的。为了能够确定碰撞事件的结果，我们使用我们的光滑粒子流体动力学（SPH）代码，该代码跟踪水在此类事件中如何损失。
2015-05-27 astro-ph.EP
Giant planet formation via pebble accretion
在核心吸积的标准模型中，巨行星的形成有两个主要过程：首先，一个巨大的核心是由固体物质的吸积形成的;然后，当这个核心超过一个临界值（通常大于10个地球质量）时，一个气体失控的增长被触发，行星在短时间内吸积大量的气体，直到行星达到其最终质量。因此，大质量核心的形成必须发生在星云气体在盘中仍然可用的时候。由于观测到的原行星盘的寿命一般都低于1000万年，这种现象对巨型行星形成施加了强烈的时间尺度约束。在1000万年前，在寡头生长状态下，通过大星子（半径> 10 km）的吸积形成的大质量核心只可能在大质量盘中形成。然而，小行星的吸积率显着增加的小天体，特别是卵石，颗粒的大小在毫米和厘米之间，这是强烈耦合的气体。在这项工作中，我们研究了巨行星的形成纳入卵石吸积率在我们的全球模型的行星形成。
2015-11-24 astro-ph.EP
Late-infall-induced formation of giant planets, multigenerational planetesimals, and disk substructures
Max Planck Institute for Solar System Research（马克斯·普朗克太阳系研究所）；University of Chicago（芝加哥大学）；Ludwig-Maximilians-Universität München（慕尼黑大学）；Exzellenzcluster ORIGINS（ORIGINS卓越集群）
研究晚期吸积盘中星子与行星形成及子结构出现，用耦合多方面的综合建模框架，发现丰富尘埃供应等能使巨行星快速形成，其产生的子结构促进多代星子形成，为行星系统相关问题提供新视角。
2026-08-26 astro-ph.EP
Planet Formation Around M-dwarfs: From Young Disks to Planets
在太阳附近，冷M矮星的数量是类太阳G星的十倍。由于它们的接近，小尺寸和低质量，M-矮星正在成为通过几乎所有现有搜索方法搜索系外行星的有吸引力的目标。但是在M矮星周围会形成什么样的行星系呢？在冷星~16分裂会议“M矮星周围的行星形成”的后续工作中，我们在这里总结了我们对冷星周围的原行星盘的知识，它们是如何分散的，什么样的行星系可能形成，以及可以用当前和未来的仪器探测到。
2011-01-10 astro-ph.EP
Formation of Giant Planets
本综述探讨了气态巨行星的形成问题，综合了最新理论进展，分析了航天器探测与系外行星观测带来的新约束，并讨论了星子假说改进及超级地球发现对气体吸积理解的新挑战。
2025-04-05 astro-ph.EP
The Kepler Dichotomy in Planetary Disks: Linking Kepler Observables to Simulations of Late-Stage Planet Formation
美国宇航局的开普勒任务发现了大量的行星系，其中许多行星在短周期轨道上运行。这些短周期系统存在于50%的类太阳恒星周围，并且在M矮星周围也同样普遍。它们的形成和随后的演变是一个积极辩论的主题。在本文中，我们模拟了后期，在现场行星形成通过一个网格的星子盘具有不同的表面密度分布和总质量。我们比较模拟结果与开普勒样本的可观察到的特性。我们确定不同的原始星子盘属性，自洽恢复开普勒行星的多重性，周期比和持续时间比分布的混合物模型。我们得出了三个主要结论：（1）我们赞成一个“冻结”的叙述短周期行星系统，其中他们是稳定的，而不是亚稳态的长时间尺度。(2)“开普勒二分法”是开普勒样本中观察到的一种现象，其中行星系的结构似乎要么变化很大，要么有多种模式，自然可以解释为在具有不同表面密度分布的小行星盘内形成。最后，（3）我们对GK星和M矮星的“开普勒二分法”的性质进行了量化，发现它随恒星类型的不同而变化。虽然这种行星形成的模式在24+/-7%的围绕GK恒星的行星系中出现，但在63+/-16%围绕M矮星的行星系中出现。
2015-12-10 astro-ph.EP
Terrestrial planet formation in a circumbinary disc around a coplanar binary
与n-体模拟，我们模拟陆地环联行星（CBP）的形成与初始表面密度分布的动力学环联气盘模拟的动机。双星在形成天体的初始分布中起着重要的作用。在气盘消散后，来自双星的扭矩通过促进天体间的相互作用加速了行星形成的过程，但也会在早期驱动行星建筑材料从系统中喷出。与单个恒星系统相比，在近距离双星系统周围形成的行星更少，但质量更大。一个足够宽或偏心的双星系统会阻止类地行星形成。偏心双星和外部巨行星加剧了这些影响，因为它们都减少了稳定轨道的径向范围。然而，有了足够大的稳定区域，形成的行星质量更大，更偏心，更倾斜。在我们所有的模拟中，巨行星都保持在稳定的轨道上，这表明巨行星一旦形成，就会在行星系中长期存在。
2021-08-20 astro-ph.EP
On the multiple generations of planetary embryos
为了简单起见，全球行星形成模型往往从一组初始的行星胚胎开始。虽然这种方法对最初胚胎的进化提供了有价值的见解，但最初的分布本身就是一个大胆的假设。将自己限制在初始分布可能会忽略在所述初始分布之前或之后的基本物理。我们希望研究动态行星胚胎形成对行星系形成的影响。所提出的框架开始于气体，尘埃和鹅卵石的初始盘。对盘的演化、星子的形成和行星胚胎的形成进行了一致的模拟。胚胎然后通过卵石、星子和最终的气体吸积生长。行星盘相互作用和N体动力学与其他同时生长的胚胎包括在框架中。我们发现，行星的形成可以发生在多个连续的阶段。早期的恒星通过卵石的吸积而变得巨大，但会经历快速的I型迁移，从而吸积到恒星上。后来形成的胚胎通过星子吸积成长为更小的质量，因为盘中的鹅卵石数量已经消失。行星系的形成历史可能比胚胎的初始分布所能反映的要复杂得多。行星胚胎的动态形成需要在全球行星形成模型中加以考虑，以便对系统演化有一个完整的了解。
2022-02-03 astro-ph.EP
Terrestrial Planets Formation under Migration: the Systems near 4:2:1 Mean Motion Resonance
在这项工作中，我们广泛的调查近4：2：1平均运动共振（MMR）配置的形成，通过执行两套N体模拟。在第一组中，我们模拟了偏心阻尼、气体阻力、微行星、行星胚胎和巨行星的I型和II型行星迁移。对于II型迁移的巨行星的模拟，大质量的类地行星，质量高达几个地球质量，可能会在系统中产生。我们进一步证明，通过类木行星II型迁移的牧羊和/或散射机制，系统中的类地行星和巨行星可以演化成近4：2：1的MMR。此外，这些模型也适用于Kepler-238和302系统的形成。在第二组中，我们研究了类地行星系中4：2：1 MMR的形成，其中行星经历了I型迁移和偏心阻尼。通过考虑I型迁移，$\sim$ 17.1%的模拟结果表明类地行星演化为4：2：1的MMR.然而，这个概率应该取决于行星的初始条件。因此，我们得出结论，第一和第二类迁移可以发挥至关重要的作用，在近距离类地行星的形成。
2017-01-11 astro-ph.EP
Characterization of exoplanets from their formation III: The statistics of planetary luminosities
本文继续一系列，我们预测的主要可观察到的特征的系外行星的基础上，他们的形成。在论文I中，我们描述了我们的全球行星形成和演化模型。在第二篇论文中，我们研究了行星的质量-半径关系。在这里，我们提出了一个广泛的研究在形成和演化的行星光度的统计。我们的结果可以与单个直接成像（原）行星以及调查的统计结果进行比较。我们计算了三个合成行星的人口假设不同的效率的气体和星子的吸积加热。我们描述了行星质光关系的时间演化。我们研究了形成过程中的激波和内部光度。我们预测的统计版本的后形成质量与熵的“音叉”图。我们发现高的名义形成后的光度为热和冷的气体吸积。个别形成的历史仍然可以导致在一定质量的形成后光度的几个传播的因素。然而，如果气体和小行星的吸积加热是未知的，形成后的光度可能会表现出2-3个数量级的扩展，在一个固定的质量覆盖冷，温暖，和热的状态。作为一个关键的结果，我们预测一个平坦的对数光度分布的巨行星，和一个陡峭的增加，由于低质量行星的出现率较高的低光度。未来的调查可能会发现这种好转。在形成过程中，如果可以估计气体吸积率，那么就有可能估计出行星质量。由于“核心质量效应”，经过冷气体吸积的行星仍然可以有很高的形成后熵。一旦直接成像的已知年龄和光度的系外行星数量增加，观测到的分布可能会与我们的预测进行比较。
2017-09-15 astro-ph.EP
Formation of Planetesimals in the Outer Solar System
本文综述外太阳系星子形成的相关模型，以及用于构建和完善现代星子形成理论的近期观测约束，凸显太阳系对研究行星生长初始阶段与行星形成最终结果的重要价值。
2025-08-01 astro-ph.EP
Formation of Ultra-short-period Planet in Hot Jupiter Systems: Application to WASP-47
本研究基于轨道构型提出WASP-47系统中超短周期行星的形成机制，发现平均运动共振、巨行星扰动与潮汐效应的竞争决定行星最终形态，并估算此类系统中USP行星出现率为8.4±2.4%。
2025-03-02 astro-ph.EP
Planetary Dynamics and Habitable Planet Formation In Binary Star Systems
双星系统是否可能拥有潜在的宜居行星取决于几个因素，包括双星系统的物理性质和轨道特征。前者决定了宜居带（HZ）的位置，后者影响了形成类地行星的物质的动力学（即，微行星和行星胚胎），并驱动行星组装的最终架构。为了在双星系统中形成一颗可居住的行星，这两个因素必须协调一致。也就是说，这两颗恒星的轨道动力学以及它们与行星形成物质的相互作用必须允许在宜居带内形成类地行星形成，并确保潜在宜居行星的轨道将长期稳定。我们按照同样的顺序组织了这一章。首先，我们对双星中行星的运动及其稳定性进行了一般性的讨论。然后，我们讨论了类地行星的稳定性，并形成潜在的宜居行星在一个双行星系。
2009-11-04 astro-ph.EP
Interpreting the atmospheric composition of exoplanets: sensitivity to planet formation assumptions
根据系外行星的大气成分限制行星形成是系外行星界的一个基本目标。现有的研究通常试图限制大气丰度，或者分析给定的行星形成描述预测的丰度模式。然而，也有迫切需要开发的方法，研究如何将大气成分转化为行星形成的推论。在这项研究中，我们总结了最先进的行星形成模型的复杂性和不确定性，以及它们如何影响行星大气成分。我们介绍了一种方法，探讨了不同的形成模型的假设解释大气成分时的效果。我们将这个框架应用于直接成像的行星HR 8799e。根据它的大气成分，这颗行星可能在形成过程中发生了显著的迁移。我们表明，包括化学演化的原行星盘导致迁移的需要减少。此外，我们发现卵石吸积可以重现行星的组成，但我们的一些测试设置导致大气金属丰度过低，即使考虑到蒸发卵石可能会丰富磁盘气体。我们的结论是，对于一个给定的行星，从大气丰度到行星形成的确定性反演可能具有挑战性，但对不同形成模型的影响的定性理解是可能的，为新的研究开辟了途径。
2022-04-28 astro-ph.EP
Using Satellites to Probe Extrasolar Planet Formation
行星卫星是行星系的一个组成部分。在这里，我们对它们的形成做了两个预测。首先，具有一系列显著特征的原始卫星只在巨行星周围形成。如果这是真的，那么一个行星系统的原恒星星云的大小和持续时间，以及它的雪线的位置，可以通过知道它的哪些行星拥有原始卫星而哪些没有来限制。第二，所有围绕类地行星的卫星都是由撞击形成的。如果这是真的，这将极大地加强对类地行星历史的限制，因为它们的卫星的组成，大小和动力学。
2012-04-04 astro-ph.EP
Formation and composition of planets around very low mass stars
最近在质量很低的恒星周围发现的行星提出了这些物体的形成，组成和潜在的可居住性的问题。我们使用行星系形成模型来推断行星的性质，特别是它们的半径分布和水含量，这些行星可能在质量比太阳小十倍的恒星周围形成。我们的行星系形成和组成模型考虑了原行星盘的结构和演化、固体和气体吸积导致的行星质量增长以及行星-行星、行星-恒星和行星-盘的相互作用。我们发现，行星可以形成在小轨道周期的低质量恒星的轨道。我们表明，行星的半径是在大约1地球的峰值，他们是，在一般情况下，挥发性丰富，特别是如果原行星盘绕这种类型的恒星是长寿的。在这里模拟的核心吸积范式框架内，可以形成围绕低质量恒星运行的近距离行星，这些行星的质量和半径与最近探测到的行星相似。原行星盘的性质，以及它们与恒星类型的相关性，是理解它们组成的关键。
2016-10-11 astro-ph.EP
Towards the Rosetta Stone of planet formation
凌日系外行星（TEP）在其宿主系统形成后约1000万年被观测到，这可能是行星形成理论的罗塞塔石碑。它们将对行星形成的几个方面给出强有力的限制，例如时间尺度（行星形成可能在10万年内），行星的半径可以表明行星是通过引力坍缩（年轻时较大）还是吸积生长（年轻时较小）形成的。我们提出了一个调查，其主要目标是发现，然后在非常年轻的疏散星团的TEPs。
2010-10-15 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
Planet formation theory: an overview
本文概述了行星形成的标准自下而上模型，梳理从尘埃碰撞到行星系统演化的关键阶段，并指出盘成像与系外行星数据如何推动更快速、高效且多样化的新形成模型，同时列出待解决的开放问题。
2025-04-11 astro-ph.EP
Terrestrial Planet Formation: Constraining the Formation of Mercury
太阳系四颗类地行星的形成是行星科学最基本的问题之一。然而，水星的形成仍然知之甚少。我们研究了类地行星的形成进行110高分辨率N体模拟运行使用超过100胚胎和6000盘星子代表一个原始的原行星盘。为了研究水星的形成，这些模拟考虑了在0.2-0.5 AU（水星区域）和磁盘的内部区域，有和没有质量增强超过冰线位置，aIL，在磁盘中，其中aIL = 1.5，2.25，和3.0 AU进行了测试。虽然金星和地球的类似物（考虑到轨道和质量）在大多数运行中成功形成，但水星的类似物只在9次运行中获得。火星的类似物也同样稀少。我们的水星类似物集中在轨道与~ 0.27-0.34 au，相对较小的偏心率/倾角，和中位数质量m ~ 0.2地球质量。此外，我们发现我们的水星类似物的最终质量大部分来自胚胎/星子，最初位于1000万年内的0.2和~1-1.5 au之间，而其余的质量来自更广泛的区域，后来达到~3 au。虽然冰线在水星区域行星的形成中可以忽略不计，但它使所有类地行星都富含水。事实上，水星的类似物在类地行星形成的末期显示出水的质量分数范围很广。
2017-03-06 astro-ph.EP
Planet formation in highly inclined binaries
我们探讨行星形成在双星系统中围绕中央恒星的原行星盘平面是高度倾斜的伴星轨道。根据Hale（1994）的说法，这可能是大于40 AU的二元分离最常见的情况。我们专注于星子吸积和计算平均的影响速度在可居住的区域和6 AU的主要。
2009-08-10 astro-ph.EP
Challenges in Planet Formation
在过去的二十年里，在行星形成领域取得了长足的进步。然而根本性问题仍然存在。在这里，我们回顾一下我们对行星形成的五个基本瓶颈的理解。这些是：1）原行星盘的结构和演化; 2）第一个微行星的生长; 3）原行星和气体盘之间相互作用驱动的轨道迁移; 4）太阳系轨道结构的起源; 5）观测到的超级地球和我们自己的类地行星之间的关系。由于我们对这些问题缺乏了解，即使是最成功的编队模型也仍然站不住脚。
2016-10-25 astro-ph.EP
Setting the Stage: Planet formation and Volatile Delivery
行星大气的质量和组成的多样性源于原行星盘中存在的不同构建块，以及这些行星在行星组装和演化过程中经历的不同物理和化学过程。这篇综述的目的是概括地总结行星形成过程中的关键概念和过程，重点是挥发物向行星系内部区域的输送。
2020-06-12 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
Planet Formation
我们的银河系充满了行星。我们现在知道，行星和行星系是多种多样的，具有不同的大小，质量和组成，以及各种轨道结构。尽管在过去的几十年里，在观测和理论上对行星形成的理解有了很大的进展，但一些基本问题仍然没有解决。考虑到这个过程的复杂性，包括各种物理和化学过程，并且跨越了巨大的长度尺度，质量和时间尺度，这可能并不奇怪。此外，行星形成无法直接观察到，只能通过将不同的信息拼凑成一张一致的图片来推断。“行星是如何形成的？“仍然是现代天体物理学的一个基本问题。在这篇评论中，我们列出了行星形成理论中的一些关键问题，以及挑战和即将到来的机遇。
2021-09-16 astro-ph.EP
The Formation of Systems with Tightly-packed Inner Planets (STIPs) via Aerodynamic Drift
NASA的开普勒任务揭示了大量具有紧密排列的内部行星（STIPs）的系统。目前的行星形成模式表明，由于空气动力学阻力，小微行星将迅速螺旋进入宿主恒星，阻止岩石行星形成。相比之下，我们发现，空气动力学漂移，当作用于一个整体的固体，可以集中质量在短的轨道周期在气体磁盘。升华前沿可能会进一步帮助这一过程。开普勒望远镜的数据表明，已知的最里面的行星是在硅酸盐升华带附近发现的。由于空气动力学漂移和H2解离驱动的气体吸积，STIP行星应该具有广泛的挥发性组分。我们进一步提出，火星的低质量是太阳系曾经是原STIP的证据。
2013-06-03 astro-ph.EP
Planet Formation in Highly Inclined Binary Systems. II. Orbital Alignment or Anti-alignment and Planet Growth Boost in Intermediate Separation Binaries
恒星通常在双星系统中形成，这为研究极端条件下的行星形成提供了天然实验室。在谢等人（2011）的第一篇论文（论文I）中，我们证明了即使在高度倾斜的双星系统中，行星形成的中间阶段--从微行星到行星胚胎/核心--也可以进行。本文继第一篇论文之后，对类地行星形成的晚期阶段，即从胚胎到完整的行星，在各种轨道配置的双星系统中。我们确定了一种轨道对准或反对准效应;也就是说，尽管倾斜双星通常会使行星轨道相对于主宿主恒星的自旋轴不对准（即，导致大的不对称性），它可以使行星轨道相对于双星轨道对齐或反对齐。这种轨道（反）对准效应是由轨道微分进动和自阻尼的组合引起的，并且在中间双星分离的情况下，即，a_B~40-200 AU，距离主星约1 AU的类地行星形成。在这种中间分离的双星中，与直觉有些相反，双星伴星可以通过增加碰撞率来帮助行星生长，形成更大质量但更少的行星。在另外两端，伴星太近，因此起着剧烈的破坏作用，或者太宽，对行星形成没有显著的影响。未来的观测，可以发现更多的行星轴承双星系统和约束他们的质量和三维轨道运动将测试我们的数值结果。
2018-05-28 astro-ph.EP
