The Origin of Planetary System Architectures. I. Multiple Planet Traps in Gaseous Discs
围绕主星的行星系的结构取决于它们的初始形成条件。大质量行星很可能是星子和低质量核心快速迁移到原行星盘中特定捕获位置的结果。我们提出了分析模型的不均匀性在原行星盘周围的各种年轻的恒星,-从赫比格Ae/是经典的金牛座T和M星,并显示他们如何引起行星陷阱。这些陷阱的位置定义了多个原行星的初始轨道分布。我们调查共转和Lindblad扭矩,并表明,一个新的陷阱产生的(熵相关)共转扭矩。这出现在光盘半径,光盘加热的变化,从粘性恒星辐射为主的过程。我们表明,多达三个陷阱(热转换,冰线和死区)可以存在于一个单一的磁盘,他们移动不同的磁盘吸积率$\dot{M}$随时间的推移而减少。在这种陷阱中生长的巨行星之间的相互作用可能是建立行星系的关键因素。我们还表明,行星陷阱的位置强烈依赖于恒星质量和光盘吸积率。这表明宿主恒星建立了围绕它们形成的行星系的优先尺度。我们讨论了潜在的行星陷阱引起的冰线的各种分子,如水和CO,并估计的最大和最小质量的行星进行I型迁移。最后,我们应用我们的分析占尼斯模型中提出的初始条件,我们的太阳系的起源。
2011-07-04 astro-ph.EP
Zero Age Planetary Orbit of Gas Giant Planets Revisited: Reinforcement of the Link with Stellar Metallicity
在2005年,我们提出了气体巨行星形成的最佳位置之间的关系,在迁移之前,和宿主恒星的金属丰度,基于核心吸积模型和径向轮廓的尘埃表面密度和气体温度。当时,已知的太阳系外行星不到200颗,限制了我们分析的范围。在这里,我们考虑到新发现所允许的扩展统计量,以检验某些前提的有效性。我们比较预测与目前可用的数据和不同的恒星质量范围的结果。我们发现,零年龄行星轨道(ZAPO)假设继续持有后,一个数量级增加发现的行星。特别是,贫金属恒星拥有平均半径明显低于富金属恒星的行星的预测在统计数据中仍然很明显,并且不能用涉及迁移和行星之间引力相互作用的混乱行星形成机制来解释。ZAPO假说预测,在贫金属恒星中,行星是在更靠近其宿主恒星的地方形成的;因此,它们在迁移过程中更经常地被恒星吞没,或者被剥夺了它们的气态行星。贫金属恒星周围的气体巨行星的枯竭数量将是核心吸积模型预测的低形成概率和高破坏概率之间协同作用的结果。
2016-10-05 astro-ph.EP
How Internal Structure Shapes the Metallicity of Giant Exoplanets
Institut für Astrophysik, Universität Zürich(苏黎世大学天体物理研究所)
研究通过分析不同内部结构对巨行星金属度的影响,发现低质量金属丰富行星主导质量-金属度反相关性,且非绝热模型可提高金属度至35%。
2026-02-04 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
Interior characterization in multiplanetary systems: TRAPPIST-1
内部表征传统上依赖于单个行星的特性,忽略了同一系统中不同行星之间的相关性。对于多行星系,行星数据通常是相关的。这是因为,微分质量和半径比绝对行星质量和半径更好地受到约束。我们探索这样的相关性和特定的多行星系统的TRAPPIST-1的数据,并研究它们的价值,我们了解行星内部。此外,我们表明,岩石内部的行星在一个多行星系可以优先探测通过研究最密集的行星代表岩石内部的类似物。我们的方法包括一个贝叶斯推断分析,使用马尔可夫链蒙特卡罗方案。我们的内部估计占预期的变化,在组成和层的核心,地幔,水海洋和冰层,以及气体信封厚度。我们的研究结果表明,(1)内部估计显着依赖于可用的丰度代理和(2)内部表征的相互依赖的行星数据的重要性是可比的数据精度的变化30%。对于TRAPPIST-1行星的内部,我们发现可能的水团质量分数一般在0- 25%之间。由于缺乏水收支与轨道周期或行星质量的明确趋势,可能的形成情景受到挑战。虽然我们的估计随着数据精度的变化相对较小,但它们主要取决于数据的准确性。如果行星质量的变化在~ 24%以内,内部将与均匀(~ 7%)或随着轨道周期(~2- 12%)增加的水团比例一致。
2018-08-06 astro-ph.EP
Evolved Climates and Observational Discriminants for the TRAPPIST-1 Planetary System
TRAPPIST-1行星系为利用詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)和地面观测站研究类地系外行星演化提供了前所未有的机会。由于M矮行星可能经历极端的挥发性损失,TRAPPIST-1行星可能具有高度进化的,可能不适合居住的大气层。我们使用了一个多功能的,一维地球-行星气候模型与逐行辐射转移和混合长度对流(VPL气候)耦合到地球光化学模型来模拟TRAPPIST-1行星的环境状态。我们提出了平衡气候与自洽的大气成分,和观测判别后失控,干燥,10-100巴O2和CO2为主的大气,包括内部除气,以及富水的组合物。我们的模拟显示了一系列的地面温度,其中大部分是不适合居住的,虽然一个水行星TRAPPIST-1 e可以保持一个温和的表面给地球一样的地质放气和二氧化碳。我们发现,一个干燥的TRAPPIST-1 h可能会产生可居住的地面温度超过最大温室距离。这些大气在透射和发射光谱中的潜在观测判别因素受到光化学过程和气溶胶形成的影响,包括碰撞引起的氧吸收(O2-O2),以及O3,CO,SO2,H2O和CH 4吸收特征,其过境信号高达200 ppm。我们模拟的透射光谱与K2、HST和斯皮策对TRAPPIST-1行星的观测结果一致。对于几个陆地大气成分,我们发现TRAPPIST-1 b是不可能产生气溶胶。这些结果可以为TRAPPIST-1系统和其他M矮类地行星类地行星的JWST观测计划和数据解释提供信息。
2018-09-20 astro-ph.EP
Dust in Protoplanetary Disks: A Clue as to the Critical Mass of Planetary Cores
原行星盘中的尘埃被认为是行星的组成部分。在核心吸积的情况下,尘埃盘(或金属丰度)的丰度对于形成气体巨星的核心至关重要。本文介绍了近年来我们在金属丰度与行星形成关系方面的研究进展,其中对行星形成频率(PFF)和启动气体吸积的行星核临界质量($M_{c,crit}$)进行了统计检验。我们专注于三种不同的行星种群,它们在质量半长轴图中对观测到的系外行星很突出:热彗星,人口密集在1 AU左右的系外彗星,以及轨道紧凑的低质量行星。我们发现,由此产生的PFF为两个类木行星的金属丰度呈正相关,而低质量的行星有效地形成了广泛的金属丰度。这与观测到的行星-金属丰度相关性是一致的。通过对$M_{c,crit}$(定义为$<M_{c,crit}>$)的统计平均值的分析,我们发现这种相关性来源于两类木行星的$<M_{c,crit}>$随金属丰度的增加而稳定增加的行为,而小质量行星的$<M_{c,crit}>$的值相当恒定。这种$<M_{c,crit}>$的差异可以定义过渡金属丰度(transition metallicity,TM),高于TM的类木行星比低质量行星获得更大的$<M_{c,crit}>$值,因此气体巨星的形成更有效。我们发现,TM是敏感的重要参数,涉及$M_{c,crit}$。通过与观测结果的比较,我们发现$M_{c,crit}$最可能的值是$\simeq 5M_{\oplus}$,它小于文…
2014-01-30 astro-ph.EP
The Effects of Metallicity, and Grain Growth and Settling on the Early Evolution of Gaseous Protoplanets
由引力不稳定性形成的巨大原行星在星周盘的外部区域经历了准静态收缩的早期阶段,在此期间半径很大,内部温度很低。这些物体不透明的主要来源是尘埃颗粒。我们研究了两个问题,涉及不透明度对3,5和7 MJ行星演化的影响。首先,我们为行星选择了三种不同的总体金属丰度,并简单地相应地缩放不透明度。我们发现,较高的金属性的结果在较慢的收缩作为一个结果,较高的不透明度。研究发现,塌缩前的时间尺度与金属丰度成正比。在这种情况下,由引力不稳定性形成的巨行星的生存被预测更有可能围绕低金属量恒星,因为它们在较短的时间尺度上演化到坍缩到小尺寸的点。但是富含金属的行星,由于收缩时间较长,有最好的机会捕获星子并形成重元素核心。其次,对于相同的三个行星质量和三个不同的总金属丰度值,我们研究了由于颗粒生长和沉降而导致的不透明度降低的影响。当这些过程被包括在内时,前坍缩的时间尺度被发现是1000年的顺序为三个质量,显着短于没有这些影响的时间尺度计算。在这种情况下,时间尺度被发现是相对不敏感的行星质量和组成。然而,行星自转以及气体和尘埃吸积的影响可能会增加时间尺度,但没有包括在计算中。我们发现的短时间尺度将排除金属富集的星子捕获,以及重元素核心的形成,在大范围的行星质量和金属丰度。
2010-10-04 astro-ph.EP
Metallicity regulates planet formation across all masses
Leland High School(利兰高中)
本研究通过总重元素质量分数分析,发现金属丰度不仅调控行星存在,还影响系统多重性与总质量,最重行星优先在富金属环境形成,支持核吸积理论并强调盘化学增丰的核心作用。
2025-10-23 astro-ph.EP astro-ph.SR
Planetary systems in the light of asteroseismology: metallicity threshold for the planetary systems and age-metallicity relation
Ege University(伊兹密尔经济大学);Washington University(华盛顿大学)
该研究利用MESA代码构建127颗宿主恒星的内部模型,发现行星形成的金属丰度阈值约为0.007,揭示了恒星Z₀与年龄、Zₛ的关系,以及行星半径的影响因素。
2026-08-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
Planet Traps and First Planets: the Critical Metallicity for Gas Giant Formation
行星的普遍存在提出了一个有趣的问题:第一颗行星是何时在星系中形成的。我们调查这个问题,通过采用一个理论模型,了解系外行星的统计特性。我们的模型被构造为行星陷阱与标准核心吸积方案的组合,其中形成行星核心的效率与盘中的尘埃密度或金属丰度([Fe/H])直接相关。我们统计计算行星形成频率(PFF)以及轨道半径($<R_{rapid}>$)内的气体吸积变得足够有效,形成类木行星。三个典型的系外行星群被认为是:热的类地行星,在1天文单位附近密集分布的类地行星,以及像超级地球这样的低质量行星。我们探索的行为PFF以及$<R_{rapid}>$为三个不同的人口作为金属丰度($-2 \leq$ [Fe/H] $\leq -0.6$)的函数。我们发现,总PFFs稳步增加金属丰度,这是核心吸积图片的直接结果。在这里考虑的整个金属丰度范围内,低质量行星的人口占主导地位的类木行星。类木行星对[Fe/H]-1以上的PFF有贡献。我们发现热超导体比外超导体形成于更低的金属价态。这是由于行星核心通过其宿主陷阱径向向内传输,由于核心的生长较慢,这对金属丰度较低的盘更有效。在[Fe/H]-0.7附近,外排质子的PFFs超过热排质子的PFFs。最后,通过比较热木星和低质量行星的$<R_{rapid}>$值,我们得出形成类木行星的临界金属丰度为[Fe/H]-1.2。这种比较与它们之间气体吸积效率的不同有着内在的联系。
2014-04-22 astro-ph.EP
Tracking Advanced Planetary Systems (TAPAS) with HARPS-N. V.: A Massive Jupiter orbiting the very low metallicity giant star BD+03 2562 and a possible planet around HD~103485
我们提出了两个演变的恒星从TAPAS(跟踪高级行星系)与HARPS-N项目致力于RV精密测量的候选人在宾夕法尼亚州-托伦天文学行星搜索中心。具有行星的演化恒星对于理解行星形成机制对母恒星质量和金属丰度的依赖性以及研究恒星-行星相互作用至关重要。本文基于精确的径向速度(RV)测量,对于HD 103485,我们使用Hobby-Eberly望远镜及其高分辨率光谱仪收集了3317天的57个历元,以及919天的18个超精密HARPS-N数据。对于BD+03 2562,我们收集了超过3380天的46个HET数据和超过919天的19个HARPS-N数据。我们提出的数据分析和搜索RV信号和恒星活动,恒星自转和光度变化之间的相关性。根据现有的数据,我们解释的RV变化测量在两颗恒星开普勒运动。这两颗恒星的质量都接近太阳(1.11和1.14),金属丰度非常低([Fe/H]=-0.50和-0.71),并且都有木星的行星质量伴星(m sin i=7和6.4 Mj),在接近地球的轨道(1.4和1.3~au),具有中等的离心率(e=0.34和0.2)。然而,我们不能完全排除在HD~103485的情况下的信号是由于活动区的旋转调制。根据目前的数据,我们得出结论,BD+03 2562有一个真正的行星伴星,而对于HD 103485,我们不能完全排除RV信号调制的最佳解释不是行星的存在,而是恒星活动。如果,解释仍然是这…
2017-06-05 astro-ph.EP
Phase Modeling of the TRAPPIST-1 Planetary Atmospheres
过境紧凑的多行星系统提供了许多独特的机会来表征行星,包括研究大小分布,平均密度,轨道动力学和大气成分。在这些系统中相对较短的轨道周期确保了需要行星特定轨道位置的事件(例如主凌日和次食点)发生频率很高。行星的轨道运动和相关的相位变化提供了一种通过测量它们的赤道来限制大气成分的方法。在这里,我们描述了预期的相位变化的TRAPPIST-1系统和优越的结合时,相位效应的总和产生最大幅度的时间。我们还描述了TRAPPIST-1行星发射的红外通量和对整体相位振幅的影响。我们进一步提出了使用全球环流模型ROCKE-3D的TRAPPIST-1 e和TRAPPIST-1f假设现代地球和太古代大气成分的大气模型的结果。这些模拟用于计算反射光和热发射分量的预测相位曲线。我们讨论了这些签名的可探测性和未来的前景,类似的研究相对暗淡的M星的相位变化。
2020-12-24 astro-ph.EP
The Stellar Activity of TRAPPIST-1 and Consequences for the Planetary Atmospheres
由M型矮星所承载的行星的特征,比起那些围绕较大恒星的行星,更容易被凌日光度法和径向速度法侦测到。最近,凌日测光被用来发现7颗行星围绕晚M矮星TRAPPIST-1运行。TRAPPIST-1的三颗行星落在宜居带,在适当的行星条件下,行星表面可能存在液态水。我们的目标是通过研究恒星的活动及其对行星的影响来研究TRAPPIST-1行星的可居住性。我们分析了先前发表的空间和地面光变曲线,并显示了TRAPPIST-1的光度测定旋转周期似乎随着时间的推移而变化,这是由于复杂的,不断变化的表面活动。TRAPPIST-1表面的剧烈变化表明,光度测定的自转周期对于这颗恒星和类似的活跃恒星来说可能不可靠。虽然恒星的活动很低,但我们使用“宇宙海岸线”的前提来提供证据,证明TRAPPIST-1环境可能导致极紫外恒星辐射侵蚀可能的行星大气。
2017-11-07 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Role of Thermal Feedback in the Growth of Planetary Cores by Pebble Accretion in Dust Traps
本研究模拟尘埃环中气体与尘埃动力学,发现行星胚胎吸积加热引发的斜压涡旋可增强大颗粒卵石吸积,使其突破经典卵石隔离质量,并在L5点留下可观测尘埃特征。
2025-01-10 astro-ph.EP
Planet formation with envelope enrichment: new insights on planetary diversity
我们计算,第一次,自洽的行星增长模型,包括包络富集的影响。包层金属丰度的变化被认为是星子破裂或冰砾升华的结果。我们解决内部结构方程,考虑到整体能量守恒的信封计算在原地行星的增长。我们认为不同的不透明度和状态方程适合于广泛的金属丰度。我们发现,包层富集加速了气体巨星的形成。它还自然地解释了具有大部分H-He(质量约20 - 30%)的低质量和中等质量物体的形成。高不透明度模型很好地解释了太阳系巨行星的金属丰度,而低不透明度模型适合于形成具有厚H-He包层的小质量物体和具有亚太阳包层金属丰度的气体巨星。我们发现我们的模型和估计的水丰度WASP-43 b之间的协议。对于HD 189733 b、HD 209458 b和WASP-12 b,我们预测水的分数比观测估计的要大,至少是~ 2倍。冰质微行星的包层富集是解释从迷你海王星到气态巨行星等各种天体形成的自然方案。我们预测,总金属丰度和包络金属丰度随行星质量的增加而减小。
2016-09-04 astro-ph.EP
Increased isolation mass for pebble accreting planetary cores in pressure maxima of protoplanetary discs
当行星核达到它的\textit{isolation mass}时,由于在气体中打开的间隙的外边缘出现的压力最大值,卵石吸积行星核的生长停止。这个最大压力捕获了向内漂移的卵石,阻止了固体在地核上的堆积。另一方面,大量的卵石($\sim 100M_\oplus$)应该流经核心的轨道,直到到达其隔离质量。如果核心生长在原行星盘的尘埃陷阱中,则卵石吸积的效率会增加。ALMA观测到的尘埃陷阱是环状结构,这表明在圆盘中存在全球压力最大值,也可以作为行星迁移陷阱。这项工作的目的是揭示多大的行星核心可以增长在这样的压力最大的卵石吸积。在我们的流体动力学模拟中,卵石被视为一个无压流体相互耦合的气体通过拖曳力。我们的研究结果表明,在全球压力最大的卵石隔离质量的行星核心是显着大于在光盘与幂律表面密度分布。孤立质量的增加缩短了巨行星的形成时间。
2021-03-01 astro-ph.EP
Properties and occurrence rates of $Kepler$ exoplanet candidates as a function of host star metallicity from the DR25 catalog
系外行星的出现率与其宿主恒星性质之间的相关性为行星形成过程提供了重要线索。我们研究了观测到的系外行星的性质(半径,质量和轨道周期)作为其宿主恒星金属丰度的函数的依赖性。我们分析了来自最新$Kepler$数据发布DR 25(Q1-Q17)的2800多个$Kepler$候选者的行星半径和轨道周期,并根据$Gaia$ ~ DR 2作为宿主恒星金属丰度的函数(来自Q1-Q17(DR 25)恒星和行星目录)修订了行星半径。通过更大的样本和改进的半径测量,我们能够重新确认文献中以前的结果。我们发现,随着行星半径的增加,主恒星的平均金属丰度增加。我们证明了这一点,首先计算不同半径箱的平均宿主恒星金属丰度,然后通过计算行星半径和宿主恒星金属丰度的函数的发生率来补充这些结果。我们发现一个类似的趋势之间的主恒星金属丰度和行星质量:平均主恒星金属丰度增加,行星质量的增加。然而,对于质量为$> 4.0\, M_\mathrm{J}$的行星,这种趋势正好相反:主恒星的金属丰度随着行星质量的增加而下降。我们进一步研究了主恒星金属丰度和行星轨道周期之间的相关性。我们发现,对于轨道周期小于10天的行星,主恒星的平均金属丰度高于周期大于10天的行星。
2018-09-22 astro-ph.EP astro-ph.SR
Time-resolved image polarimetry of Trappist-1 during planetary transits
我们获得了Trappist-1的线性偏振测光($J$ -波段)和低分辨率光谱($ZJ$ -波段),Trappist-1是一个由一颗M8型低质量恒星和七颗地球大小的温带行星组成的行星系统。天文学监测活动涵盖了6.5小时的连续观测,包括一次Trappist-1d行星的完整凌日以及Trappist-1b和e的部分凌日。在没有行星凌日的时期获得的分光光度数据和光度光变曲线表明,低质量恒星具有与零值兼容的非常低的线性偏振水平。然而,“凌日”观测显示了一个增强的线性偏振信号,峰值为$p^* = 0.1\,\%$,置信度为3 $σ$,特别是在Trappist-1d完全凌日的情况下,从而证实了M8型恒星的大气很可能是尘埃。需要对Trappist-1的不同大气状态进行额外的观测来证实我们的发现,因为所涉及的偏振信号很低。如果得到证实,对具有中央超冷矮星的凌日行星系统的偏振观测可以成为表征宿主矮星大气层和验证凌日行星候选者的有力工具,而这是任何其他方法都无法证实的。
2019-01-07 astro-ph.EP astro-ph.SR
TRAPPIST: a robotic telescope dedicated to the study of planetary systems
我们在这里介绍一个新的机器人望远镜称为TRAPPIST(TRAnsiting Planets and PlanetesImals Small Telescope)。TRAPPIST配备了高质量的CCD相机,安装在0.6米的轻型光学管上,于2010年4月安装在ESO La Silla天文台(智利),现在正在开始其科学计划。TRAPPIST的科学目标是通过两种方法研究行星系:探测和研究系外行星以及研究彗星。我们在这里描述的项目目标,硬件,我们提出了一些在调试阶段获得的第一批成果。
2011-01-30 astro-ph.EP astro-ph.IM
A framework for the architecture of exoplanetary systems. II. Nature versus nurture: Emergent formation pathways of architecture classes
在本系列的第一篇文章中,我们提出了一个独立于模型的框架,用于在系统级描述行星系的体系结构。行星系的结构有四种:相似的、混合的、无序的和有序的。在本文中,我们调查的形成途径,导致这四个架构类。为了理解在塑造一个系统的最终(质量)架构中,先天与后天的作用,我们将我们的架构框架应用于合成行星系-通过核心吸积形成-使用伯尔尼模型。四种建筑类型的形成路径呈现出普遍的模式。几乎所有从原行星盘中产生的行星系,其初始固体质量小于一个木星质量,都是相似的。从较重的磁盘中出现的系统可能会变成混合的、无序的或有序的。不断增加的动力学相互作用(行星-行星,行星-盘)往往会使系统的结构从混合到无序再到有序。我们的模型预测存在一个新的金属性架构的相关性。类似的系统在低金属量恒星周围出现的频率非常高。无序和有序类的出现随着金属丰度的增加而增加。随着金属丰度的增加,混合结构的出现先增加后减少。在我们的合成行星系中,自然的作用与养育的作用是分离的。自然(或初始条件)预先决定了一个系统的结构是否变得相似;否则,教养会影响一个系统是变得混合、无序还是有序。我们提出了“Aryabhata形成情景”来解释一些行星系,其中主机只有水丰富的世界。最后,我们讨论了未来可能支持或反驳本文结果的观测和理论工作。
2023-01-06 astro-ph.EP
Disk Inhomogeneities and the Origins of Planetary System Architectures and Observational Properties
最近的高分辨率观测表明,原行星盘具有各种结构性质或不均匀性。这些是在圆盘中发生的许多物理和化学过程的混合物的结果。在这里,我们讨论我们的全面调查的结果,磁盘的不均匀性如何影响行星迁移。我们证明,磁盘的不均匀性引起行星陷阱-特定的网站在原行星盘的快速I型迁移停止。我们发现,多达三种类型的陷阱(热转换,冰线和死区)可以存在于一个单一的磁盘,它们移动不同的磁盘吸积率随时间的推移而下降。我们还表明,行星陷阱的位置强烈依赖于恒星质量和磁盘吸积率。这表明宿主星建立了它们的行星系的优先(初始)尺度。最后,我们讨论了可能的观测签名磁盘的不均匀性。
2013-08-16 astro-ph.EP
The origin of the high metallicity of close-in giant exoplanets II The nature of the sweet spot for accretion
巨行星的组成反映了它们的形成历史。在行星迁移阶段的星子吸积可能导致重元素进入巨行星。在我们之前的论文(Shibata et al. 2020)中,我们表明行星迁移期间的星子吸积发生在原行星盘的一个相当狭窄的区域,我们称之为“吸积的最佳点”。本文的目标是揭示甜蜜点的性质,并研究甜蜜点在确定气体巨行星组成中的作用。我们通过分析推导出最佳点所需的条件。然后,我们比较推导的方程与数值模拟。我们发现,甜蜜点所需的条件可以表示的比例的气体阻尼时标的小行星轨道和行星迁移时标。如果行星迁移的时间尺度与盘表面气体密度成反比,则最佳点的位置不随盘的演化而改变。被行星吸积的星子的质量取决于被平均运动共振引导的星子的数量。我们的分析表明,数十个地球质量的微行星可以被引导到甜蜜点,而不会发生微行星碰撞。然而,当更多的微行星陷入平均运动共振时,碰撞级联会导致微行星的碎裂。这可能会影响最佳点的位置和行星系中小天体的数量。我们得出结论,气体巨行星的组成取决于行星在形成过程中是否越过了最佳点。限制冷巨行星的金属丰度,预计将在最佳点之外,将揭示理解巨行星中重元素起源的关键信息。
2021-12-23 astro-ph.EP
Astrometric Constraints on the Masses of Long-Period Gas Giant Planets in the TRAPPIST-1 Planetary System
对M8 V矮星TRAPPIST-1(2 MASS J23062928-0502285)的凌日测光显示,至少有七颗行星的质量和半径与地球相似,其轨道距离可能允许液态水存在于其表面。自2011年以来,我们一直在智利Las Campanas天文台的2.5米杜邦望远镜上使用CAPSCam天体测量相机跟踪TRAPPIST-1。在2016年,我们注意到TRAPPIST-1比之前认为的要稍微远一些,为12.49 pc,而不是12.1 pc。在这里,我们检查了从2011年到2016年的五年中对TRAPPIST-1的15个时期的CAPSCam观测,并获得了修正的三角距离$12.56 \pm 0.12$ pc。天体测量数据分析管道没有显示TRAPPIST-1长期天体测量摆动的证据。去除自行和视差后,仍保留$\pm 1.3$毫秒(mas)水平的残差。这些残差的振幅限制了TRAPPIST-1系统中任何长周期气态巨行星的质量:没有行星质量超过周期为1年的$\sim 4.6 M_{Jup}$,也没有行星质量超过周期为5年的$\sim 1.6 M_{Jup}$。进一步完善CAPSCam数据分析管道,结合持续的CAPSCam观测,应该可以检测到任何长周期行星,或者对这些质量上限施加更严格的限制。
2017-08-07 astro-ph.EP
Disentangling the planet from the star in late type M dwarfs: A case study of TRAPPIST-1g
晚M星的大气层代表了一个重大的挑战,在表征任何过境系外行星,由于存在强大的分子特征的恒星大气层。TRAPPIST-1是一颗超冷矮星,拥有七颗凌日行星,并含有自己的分子特征,由于被遮蔽的恒星光球层的不均匀性,这些分子特征可能会印在行星凌日光变曲线上。我们提出了一个案例研究的TRAPPIST-1g,在系统中最大的行星,使用一个新的观察与以前的数据,解开大气传输的行星从恒星。我们使用出过境恒星光谱重建恒星流量的基础上的一个,两个和三个温度的组件。我们发现TRAPPIST-1是一颗0.08 M $_*$,0.117 R $_*$,M8 V的恒星,光球有效温度为2400 K,3000 K的光斑覆盖率约为35%,5800 K的热点的覆盖率小于3%。我们计算出TRAPPIST-1g的行星半径为Rp = 1.124 R $_\oplus$,行星密度为$ρ_p$ = 0.8214 $ρ_\oplus$。基于恒星重建,有11个合理的方案相结合的恒星光球和行星过境几何形状,在我们的分析中,我们能够排除8的11个方案。使用行星模型,我们评估了TRAPPIST-1g传输频谱的其余场景。我们的结论是,行星的透射光谱可能不会受到任何恒星光谱特征的污染,并能够排除一个明确的太阳H2/He占主导地位的大气大于3西格玛。
2018-11-12 astro-ph.EP
Capture and evolution of dust in planetary mean-motion resonances: a fast, semi-analytic method for generating resonantly trapped disk images
在坡印廷-罗伯逊阻力下迁移的尘埃颗粒可能被困在与行星的平均运动共振中。在太阳系中观察到了这种共振捕获的颗粒。在太阳系外的系统中,由尘埃颗粒产生的黄道光预计将成为未来试图直接拍摄类地行星的主要障碍。然而,共振捕获的尘埃所形成的图案可以用来推断行星的存在,以及这些行星的性质,如果颗粒的捕获和演化可以建模的话。这已经用N体方法完成了,但这种方法计算量很大,在考虑大的、缓慢演变的颗粒时,以及对于具有未知行星和母体的太阳系外系统,这些方法的有用性受到限制,因为研究的可能参数空间很大。在这项工作中,我们提出了一个半解析的方法来计算尘埃粒子的共振捕获和演化,它可以比N体方法快几个数量级。我们校准模型对N-体模拟,找到很好的协议,地球海王星质量行星,各种粒度,初始偏心率,和初始半长轴。然后,我们将该模型应用于观测地球共振捕获的尘埃。我们发现,共振捕获,小行星产生的颗粒自然产生的“尾随斑点”的结构在黄道带云,而匹配的斑点的强度,大部分的云必须由彗星颗粒,由于其高离心率没有被捕获,但产生一个光滑的磁盘。
2015-01-07 astro-ph.EP
Absence of a Correlation between White Dwarf Planetary Accretion and Primordial Stellar Metallicity
本文通过宽双星系统中伴星金属丰度作为白矮星原初金属丰度的代理,比较受污染与未受污染白矮星的金属丰度分布,发现两者无显著差异且吸积率与金属丰度无显著趋势,表明巨行星并非白矮星吸积事件的主导原因。
2024-06-26 astro-ph.EP astro-ph.SR
Dimensionality and integrals of motion of the Trappist-1 planetary system
Trappist-1系统的孤立运动积分的数量-一个由七颗地球大小的行星环绕的晚期M矮星-是用数值方法确定的,使用了一种改进的关联维数方法。研究发现,在长达20000年的时间尺度上,孤立运动积分的数量与七个非相互作用行星的系统相同-尽管Trappist-1系统中的行星相互作用很强。考虑扰动版本的Trappist-1系统表明,该系统可能占据一个非典型的部分相空间具有高稳定性。这些发现与早期的研究一致。
2018-04-18 astro-ph.EP nlin.CD
Pebbles versus Planetesimals: The case of Trappist-1
本文研究了类似Trappist-1的低质量恒星周围行星系的形成过程,主要是通过吸积星子或卵石来实现的。目的是确定目前观察到的低质量恒星周围的系统是否有利于一种情况。我们进行了大量的N体模拟,再加上一个热演化的粘滞盘模型,包括行星迁移和光蒸发的处方。我们研究卵石和星子吸积的情况之间的差异,但也看看光盘质量,星子的大小,和固体的百分比锁定在卵石的影响。当比较由此产生的行星系与Trappist-1时,我们发现,两种吸积方案的广泛初始条件可以形成与Trappist-1相似的行星系,在行星质量,周期和共振配置方面。通常这些行星形成于水冰线的外部,并以共振车队的形式迁移到靠近中央恒星的地方。当比较由卵石形成的行星系和由微行星形成的行星系时,我们发现了大量的相似之处,包括平均行星质量、偏心率、倾角和周期比。一个主要的区别是行星的含水量。当考虑到行星被圆盘包裹的消融和完全循环的影响时,由鹅卵石形成的行星非常干燥,而由微行星形成的行星则非常潮湿。如果水的含量没有完全回收,而是落入行星的核心,或者如果水的消融被忽略,那么由鹅卵石形成的行星是非常潮湿的,类似于由微行星形成的行星。如果Trappist-1行星的含水量被准确地确定,这可能指向行星系的优选形成路径,或者可能起作用的特定物理学。
2019-08-12 astro-ph.EP
Migration of bodies in the Proxima Centauri and Trappist 1 planetary systems
Vernadsky Institute of Geochemistry and Analytical Chemistry of RAS(俄罗斯科学院地球化学与分析化学研究所)
研究了比邻星和TRAPPIST 1行星系统中行星esimal的迁移,发现其可能在共振轨道上移动,并向内行星输送冰冻物质。
2024-11-08 astro-ph.EP
Metallicity of the Massive Protoplanets Around HR 8799 If Formed by Gravitational Instability
巨行星的最终组成是由于气体盘中的引力不稳定性而形成的,这取决于它们在“预塌缩”阶段捕获固体物质(微行星)的能力,当它们被拉伸和冷却时,准静态地收缩。坍缩前阶段的持续时间大致与行星质量的平方成反比,因此大质量原行星的坍缩前时间较短,因此捕获星子的机会有限。质量为3、5、7和10木星质量的原行星的有效吸积时间分别为7.82E4、2.62E4、1.17E4和5.67E3年。原行星所能捕获的总质量取决于行星质量、星子大小、原行星与母恒星的径向距离,以及当地固体表面密度。我们考虑三个径向距离,24,38和68 AU,类似于HR 8799系统中行星的径向距离,并估计可以吸积的重元素的质量。我们发现,对于HR 8799系统通常采用的行星质量,行星吸积的重元素量很小,使它们接近恒星的组成。
2009-11-26 astro-ph.EP
Analysis of new high-precision transit light curves of WASP-10 b: starspot occultations, small planetary radius, and high metallicity
WASP-10行星系很有趣,因为据报道其过境系外行星的半径值不同。主星在光度变化方面表现出活动,这是由斑点的旋转调制引起的。此外,在WASP-10 b的过境时间中发现了周期性调制,这可能是一个额外的天体干扰过境行星轨道运动的迹象。我们试图细化系统的物理参数,特别是行星半径,这对于研究凌日行星的内部结构至关重要。我们还确定新的过境时间,以确认或反驳观察到的过境时间异常。我们在2010年获得了WASP-10 b四次凌日的高精度光变曲线。假设各种边缘暗化的法律,我们产生了最佳的拟合模型和重新确定的系统参数。采用祈祷珠法和蒙特卡罗模拟得到误差估计。三个凌日光变曲线显示了该行星在穿过恒星盘期间被暗斑掩盖的特征。在确定系统参数时考虑了恒星活动对凌日深度的影响。发现WASP-10 b的半径不大于1.03木星半径,这个值明显小于大多数以前的研究结果。我们计算行星的内部结构模型,假设一个两层结构,一个均匀的信封顶部的岩石核心。WASP-10 b的高平均密度值使人们可以考虑行星的内部结构,包括270至450个地球质量的重元素。我们新的中期过境时间证实,过境时间不能解释一个恒定的时间,如果所有的文献数据点被认为是。它们与星历表一致,假设过境时间的周期性变化......
2011-09-22 astro-ph.EP
Jupiter Analogues Orbit Stars with an Average Metallicity Close to that of the Sun
木星在决定太阳系的结构和形态方面发挥了重要作用。虽然热木星类型的系外行星优先在富含金属的恒星周围形成,但质量,轨道和偏心率与木星(木星类似物)相当的行星形成所需的条件尚不清楚。使用光谱金属丰度,我们表明,恒星托管木星类似物的平均金属丰度接近太阳,相反,他们的热木星和偏心冷木星的同行,其轨道与超太阳金属丰度的恒星。此外,木星类似物的偏心率随着主星金属丰度的增加而增加,这表明行星-行星散射产生高度偏心的冷彗星可能在富含金属的环境中更常见。为了研究这些金属丰度趋势的可能解释,我们将观测结果与数值模拟进行了比较,数值模拟表明,富含金属的恒星通常会形成多个彗星,导致行星与行星的相互作用,因此,无论是偏心冷彗星还是热彗星都普遍存在圆形轨道。虽然这些样本很小,而且金属丰度也有变化,这表明除了金属丰度之外,还有许多过程影响着行星系的形成,但现有的数据表明,木星类似物和地球大小的行星围绕着平均金属丰度接近太阳的恒星形成,而高金属丰度的系统则优先拥有偏心的冷木星或热木星,表明较高金属量的系统可能不利于类似于太阳系的行星系的形成。
2018-02-19 astro-ph.EP
Dust traps as planetary birthsites: basics and vortex formation
我们提出了一个简单的模型,低质量的行星形成和随后的演变“过渡”盘。我们定量地证明,预测和观察到的结构,这样的光盘是主要的诞生地的行星。行星形成很可能是通过卵石吸积进行的,如果行星胚胎($M\gtrsim 10^{-4}\,$ M $_\oplus$)形成。有效的卵石吸积可能是不可避免的过渡盘尘埃陷阱,卵石吸积所需的尘埃颗粒的大小是那些最有效地捕获在过渡盘尘埃陷阱。尘埃阱中快速的卵石吸积不仅产生了低质量的行星,而且产生了大的吸积光度。这种吸积光度足以在行星的引力影响之外加热圆盘,并使圆盘局部斜压,并成为涡度的来源。利用数值模拟,我们表明,这种涡源可以导致一个单一的大尺度涡的增长在$\sim 100$轨道,这是能够捕获粒子。最后,我们提出了一个演化周期:行星形成通过卵石吸积进行,然后是涡旋形成和粒子捕获在涡旋淬火行星吸积,从而消除涡源。漩涡被破坏后,这个过程可以重新开始。这意味着过渡盘在其生命周期的很大一部分时间内应该会出现大规模的漩涡,并且大的~10AU分离的残留行星应该是这个周期的常见结果。
2017-03-27 astro-ph.EP astro-ph.SR
Towards a new era in giant exoplanet characterisation
本研究指出结合Plato的恒星年龄测量与Ariel及JWST的大气观测,可将巨型系外行星整体金属丰度不确定性降低数倍,从而精确推断其成分。
2023-05-24 astro-ph.EP
The Mass-Metallicity Relation for Giant Planets
近年来,系外行星的发现为研究巨行星的体成分提供了大量新的数据。在这里,我们确定了47颗凌日巨行星($20 M_\oplus < M < 20 M_{\mathrm{J}}$),它们的恒星日射足够低($F_* < 2\times10^8\; \text{erg}\; \text{s}^{-1}\; \text{cm}^{-2}$,或大致$T_\text{eff} < 1000$),不受热木星半径膨胀机制的影响。我们计算了一组新的热和结构演化模型,并使用这些模型与47个过境行星的性质(质量,半径,年龄)进行比较,以确定它们的重元素质量。行星重元素质量$M_z$和行星总质量之间存在着明显的相关性,近似为$M_z \propto \sqrt{M}$。这一发现与行星形成的核心吸积模型一致。我们还研究了恒星金属丰度[Fe/H]如何影响行星金属富集,并发现比以前报道的样本量较小的研究更弱的相关性。我们确认行星金属富集相对于母星$Z_{\rm planet}/Z_{\rm star}$和行星质量之间有很强的关系,但在$Z_{\rm planet}/Z_{\rm star}$与行星轨道性质或恒星质量没有关系。许多行星($>50$ $M_{\oplus}$)的重元素质量都很大,这意味着大量的重元素存在于氢/氦包层中,而不是核心中,因此富含金属的巨行星大气层应该是规则。我们还讨论了一个模型的核心吸积行星…
2016-08-31 astro-ph.EP
Metallicity-Dependent Signatures in the Kepler Planets
利用加州开普勒巡天(CKS)的数据,我们研究了近距离行星的主恒星金属丰度与行星性质的趋势。通过结合CKS调查确定的行星半径间隙的属性的知识,我们能够分别研究行星核心和它们的气体包络的属性。我们的主要发现是,在金属丰度较高的恒星周围,行星的固体核心质量较高,这些更大的核心能够吸积更大的气体包层。此外,对最近报道的在高金属丰度恒星周围短周期内更常见的半径在(2- 6 R地球)范围内的行星的详细研究发现,H/He大气行星的平均主恒星金属丰度在~20天的轨道周期内平稳增加。我们解释的大气光蒸发的背景下的金属丰度增加的位置:较高的金属丰度的恒星很可能拥有较高的大气金属丰度,这增加了冷却的光蒸发流出,降低质量损失率的行星。因此,具有较高金属含量大气层的行星能够在较短的轨道周期内抵抗光蒸发。最后,我们发现在2.8西格玛的证据表明,行星不主机H/He大气层在长时间内更常见于低金属丰度恒星周围。这样的行星很难用最初吸积H/He大气的行星的光蒸发剥离来解释。或者,这群行星可能代表了在气体盘分散后以类似地球的方式形成的行星。
2018-07-16 astro-ph.EP astro-ph.SR
CFBDSIR 2149-0403: young isolated planetary-mass object or high-metallicity low-mass brown dwarf??
我们对候选的自由浮动行星CFBDSIR~J214947.2-040308.9进行了多波长,多仪器观测表征,这是一颗可能具有低重力特征的晚期T矮星,以限制其物理性质。我们分析了9个小时的X-射手光谱与信号检测从0.8- 2.3 $μ$ m,以及额外的测光在中红外使用斯皮策太空望远镜。结合VLT/HAWK-I天体测量视差,这使得从可见光到5 $μ$ m的绝对通量的完整特征,包括超过90%的预期能量由这样一个冷的晚期T型物体发射。我们的频谱分析还提供了径向速度,因此确定其完整的三维运动学。虽然我们的新光谱证实了CFBDSIR 2149的低重力和/或高金属丰度,但视差和运动学安全地排除了任何已知的年轻运动群的成员资格,包括AB~Doradus。我们使用的KI在1.25 $μ$ m的双峰的等效宽度作为一个有前途的工具来区分低重力的影响,从高金属丰度的冷大气的发射光谱的影响。在CFBDSIR 2149的情况下,观察到的KI双峰明显有利于低重力溶液。因此,CFBDSIR 2149是一颗特殊的晚T矮星,可能是一颗年轻的行星质量天体(2- 13兆木星,$<$ 500百万年),可能类似于系外行星51 Erib,或者可能是一颗2- 40兆木星的棕矮星,具有超太阳的金属丰度。
2017-03-02 astro-ph.EP astro-ph.SR
Positive Feedback II: How Dust Coagulation inside Vortices Can Form Planetesimals at Low Metallicity
本研究提出旋涡内尘埃捕获与凝聚的正反馈机制,结合解析模型验证其协同效应,发现该机制比流动不稳定性相关机制更强大,可在低金属丰度及全盘旋涡形成区形成星子。
2025-04-08 astro-ph.EP
On the Ordering of Exoplanet Systems
本文基于开普勒多行星系统数据研究行星半径排序,发现内侧行星更小的稳健趋势及其与金属丰度的关联,并提出行星排序可作为约束行星形成与演化模型的新观测量。
2025-08-18 astro-ph.EP
Distinguishing between wet and dry atmospheres of TRAPPIST-1 e and f
附近的TRAPPIST-1行星系统是描述类地行星大气的一个令人兴奋的目标。行星e、f和g位于环绕恒星的宜居带,它们的表面可以维持液态水。然而,在TRAPPIST-1扩展的前主序阶段,行星可能经历了极度的水分流失,导致地幔干燥。海洋的存在或不存在是具有挑战性的,以确定与当前和下一代望远镜。因此,我们调查是否可以从行星大气的观测推断出海洋和/或生物圈的间接证据。我们介绍了一个新开发的光化学模式的行星大气,耦合到辐射对流模式,并验证它对现代地球,金星和火星。耦合模型适用于TRAPPIST-1行星e和f,假设不同的表面条件和大气中CO $_2$的变化量。作为模型的输入,我们使用了一个构建的TRAPPIST-1光谱,基于从X射线到光波长的几乎同时的数据。我们计算了行星大气的无云透射光谱,并使用极大望远镜(ELT)和詹姆斯韦伯太空望远镜(JWST)确定分子特征的可探测性。我们发现,在一定条件下,生物圈和/或海洋的存在或不存在可以推断,结合30过境观测ELT和JWST内的K波段。未检测到CO可能表明海洋的存在,而显著的CH $_4$暗示生物圈的存在。
2020-06-19 astro-ph.EP
Energy Dissipation in the Upper Atmospheres of Trappist-1 Planets
我们提出了一种方法来量化的能量上限从强烈的恒星风传输到上层大气的三个Trappist-1行星(e,f和g)。我们使用的形式主义,将系统作为两个电磁区域,其中一个区域(在行星轨道上的恒星风)到另一个(行星电离层)之间的能量传输的效率取决于两个区域的电导和阻抗之间的关系。由于在这些行星轨道上星风的能量通量非常高,我们发现,对于高传输效率的情况下(当电导和阻抗的大小接近时),在上层行星大气中的能量耗散也非常大。欧姆能量平均可达$0.5-1~W/m^2$,约为恒星辐照度的1%,是极紫外辐照度的5-15倍。在这里,使用恒定值的电离层电导,我们表明,恒星风的能量可能会驱动大型大气加热在类地行星,以及在热木星。需要更详细的计算来评估电离层电导,并更准确地确定恒星风可以在近轨道行星中驱动的加热量。
2018-03-14 astro-ph.EP
The Orbital Stability of Planets Trapped in the First-Order Mean-Motion Resonances
许多包含多个超级地球的太阳系外行星系已经被发现。考虑到标准的I型行星迁移的N体模拟表明,原行星被捕获到靠近内盘边缘的平均运动共振轨道,在那里迁移停止。以前的N体模拟表明,共振系统的轨道稳定性取决于被捕获行星的数量。在不稳定的情况下,通过行星间的紧密散射和合并,最终形成非共振的多重系统。在本文中,我们调查的临界数量的共振捕获行星超过轨道不稳定发生后磁盘气体耗尽。我们发现当行星总数($N$)大于临界数($N_{\rm crit}$)时,轨道不稳定性开始的时间尺度--穿越时间与非共振情况相似,而对于$N\leq N_{\rm crit}$,轨道不稳定性在轨道计算时间($10^8$ Kepler时间)内从未发生。因此,跨越临界数的跨越时间的转变是剧烈的。当所有的行星被困在7:6共振的相邻对,$N_{\rm crit} = 4$。通过改变轨道间距和行星质量,研究了4:3,6:5和8:7共振的临界数随轨道间距的变化关系.当行星质量固定时,临界数随希尔半径轨道间距的增加而增加;当希尔半径轨道间距固定时,临界数随行星质量的增加而增加。我们还计算了一个系统的情况下,这不是由相同的共振。稳定性的急剧转变可能是多个超级地球(非共振或共振)的多样性的原因,这是由$Kepler$任务揭示的。
2012-08-29 astro-ph.EP
A Spectroscopic Analysis of the California-Kepler Survey Sample: II. Correlations of Stellar Metallicities with Planetary Architectures
我们提出了独立的和自洽的金属丰度的样本807行星托管恒星从加利福尼亚州开普勒调查LTE光谱分析使用选定的样品Fe I和Fe II线。使用非参数统计检验研究了主恒星金属丰度、行星半径和行星结构(轨道周期-温暖或炎热-和多重性-单一或多个)之间的相关性。除了证实文献中先前的结果外,例如,在所有类型的热和暖行星系之间,宿主恒星的金属丰度分布总体上是不同的,我们报告了一个新的发现,即当比较热和暖系统的金属丰度中值时,多个超级地球的差异要比单个超级地球的差异大得多。热的单个超级地球与温暖的单个超级地球的金属丰度CDF表明不同的母恒星星族,而对于亚海王星,情况并非如此。亚海王星和亚土星之间的过渡半径是通过比较太阳附近银河系薄盘的APOGEE金属丰度分布与根据其系统中最大的已知行星分离的主恒星的金属丰度分布来检查的。这些比较揭示了随着系统中最大行星半径的增加,金属丰度分布的差异越来越大,R $_{p}>$ 2.7 R $_{\oplus}$的母星金属丰度变得明显不同。p值作为行星半径的函数的行为在R $_{p}$ = 4.4 $\pm$ 0.5 R $_{\oplus}$处经历了大的斜率变化,表明小行星和大行星之间的半径边界。
2021-07-09 astro-ph.EP astro-ph.SR
HST/WFC3 transmission spectroscopy of the cold rocky planet TRAPPIST-1h
TRAPPIST-1是附近的一颗超冷矮星,由七颗岩石行星穿过。我们观察到它的最外层行星TRAPPIST-1h的三次凌日,使用哈勃太空望远镜上的宽视场相机3仪器的G141棱镜对其潜在的冷大气进行限制。为了处理恒星污染的影响,我们模型TRAPPIST-1活动区域的一个较冷和较热的光球的一部分,并生成多温度模型,我们比较出的过境光谱的恒星。使用推断的斑点参数,我们产生校正的传输光谱行星h下五个过境配置和比较这些数据行星大气传输模型使用前向模型CHIMERA。我们的分析表明,TRAPPIST-1h不太可能拥有无气溶胶的H/He主导的大气。虽然目前的数据精度限制了我们对行星大气的限制,但我们发现最有可能的情况是,由于高平均分子量大气(> 1000倍太阳),没有大气,或不透明的气溶胶层,在没有恒星污染的情况下,在WFC 3/G141带通中出现平坦,无特征的透射光谱。这项工作概述了模拟活动的光球区与理论恒星光谱的局限性,以及我们缺乏知识的超冷矮星的光球结构所带来的。要进一步确定TRAPPIST-1h的行星大气的特征,需要在更宽的波长上进行更高精度的测量,而詹姆斯·韦伯太空望远镜可以做到这一点。
2022-03-30 astro-ph.EP
Metallicity of M dwarfs: the link to exoplanets
M型矮星的恒星参数的确定在星系天文、恒星天文和行星天文学领域具有重要意义。M星是研究最少的银河系组成部分,就其基本参数。然而,它们是银河系中数量最多的恒星,并贡献了银河系总(重子)质量的大部分。特别是,我们对它们的金属丰度感兴趣,以便研究恒星与行星的联系并改进行星参数。作为初步结果,我们提出了Bonfils等人(2005年),Johnson & Apps(2009年)和Schlaufman & Laughlin(2010年)的金属丰度校准测试,使用了17个具有精确V波段测光的新样本。
2011-01-14 astro-ph.EP astro-ph.SR
Composition of Early Planetary Atmospheres I: Connecting Disk Astrochemistry to the Formation of Planetary Atmospheres
我们提出了一个模型的早期化学成分和元素丰度的行星大气的基础上累积的气态化学物质,吸积到行星形成的核心吸积从不断发展的原行星盘。宿主磁盘的天体化学是使用粘性演化磁盘模型内的电离驱动、非平衡化学网络来计算的。我们使用标准的核心吸积模型吸积气体巨行星,其轨道演化由行星陷阱控制,并跟踪吸积到原行星上的物质的化学成分。我们选择了一个基准盘模型,并在3个陷阱-水冰线,死区和热转换的行星演化。对于一个寿命为410万年的盘,我们在热转换和冰线陷阱中产生两个热中子(M = 1.43,2.67 M $_{\rm Jupiter}$,r = 0.15,0.11 AU),在死区中产生一个失败的核心(M = 0.003 M $_{\rm Jupiter}$,r =3.7 AU)。这些行星被发现与CO和H $_2$ O的混合比分别为$1.99\times 10^{-4}$,$5.0\times 10^{-4}$两个热彗星。此外,对于这些行星,我们发现CO $_2$和CH $_4$,混合比分别为$1.8\times 10^{-6}\rightarrow 9.8\times 10^{-10}$和$1.1\times 10^{-8}\rightarrow 2.3\times 10^{-10}$。这些范围与多位作者通过检测热致发光物的发射光谱推断出的混合比范围很好地对应。我们计算出冰线行星的碳氧比为0.227,热过渡…
2016-06-21 astro-ph.EP
Multiple Populations of Extrasolar Gas Giants
有两种行星形成的情况:核心吸积和引力盘不稳定性。基于气体物体优先在富含金属的主星周围被观察到的事实,迄今为止发现的大多数太阳系外气体物体被认为是由核心吸积形成的。在这里,我们提出了在485个行星系中发现的569个气态行星和褐矮星样本,这些样本跨越3个质量区域,边界值分别为4和25千万亿质量,通过对这些样本进行主恒星金属丰度的聚类分析,最大限度地减少径向速度测量对聚类分析的选择效应的影响。较大的质量被认为是在行星形成过程中形成的物体的质量上限。相比之下,质量下限似乎反映了早型和G型恒星周围行星形成过程的差异;盘不稳定性在早型恒星周围的行星形成过程中起着更大的作用。质量在4到25木星质量之间的星群,环绕早期型恒星运行,其中包括行星,这些行星不仅通过核心吸积过程形成,也通过引力盘不稳定性形成,因为星群优先围绕贫金属恒星运行,或者与主恒星的金属丰度无关。因此,必须有一个混合的方案,为行星形成的不同系统。
2019-03-14 astro-ph.EP
Where can a Trappist-1 planetary system be produced?
我们研究了原行星盘的演化,这将是一个Trappist-1类系统的前体的吸积和外部光蒸发的作用下,在不同的辐射环境。尘埃颗粒迅速增长到临界尺寸以上,低于临界尺寸时,它们就会被光蒸发风带走,因此,尽管气体不断耗尽,但尘埃在很短的时间内就能恢复光蒸发。这意味着固体(尘埃加上行星)的质量与气体质量之比随着时间的推移而稳步上升。尘埃仍然在早期被剥离,并且产生所观察到的Trappist-1行星的$4\,M_{\oplus}$所需的初始盘质量很高。例如,假设紫外光场的分布是Fatuzzo & Adams(2008)的分布,典型的初始盘质量必须是恒星的$>30\,$ %(这仍然是Toomre $Q$稳定的),大多数类似质量的M矮星才能成为Trappist-1行星的可行宿主。即使在观察到的最低紫外线环境的情况下,也有一个强大的灰尘损失,由于光蒸发在早期从弱约束的外部区域的光盘。这个最低的尘埃损失水平是在1000万年的演化过程中因吸积到恒星上而损失的尘埃的两倍。因此,即使在这些辐射最少的环境中,能够成为Trappist-1前体的盘最初也需要有质量(恒星质量的$>10\,$ %)。
2018-01-17 astro-ph.EP astro-ph.SR
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
The Chaotic Nature of TRAPPIST-1 Planetary Spin States
TRAPPIST-1系统有7颗已知的类地行星,它们围绕着一颗超冷的中心恒星以平均运动共振链紧密排列,其中一些位于估计的宜居带内。由于它们的轨道周期很短,只有几天,人们通常认为行星是潮汐锁定的,因此旋转速率等于轨道平均运动速率。然而,系统的紧凑和共振性质意味着由于它们的相互作用,这些行星的平均运动可能会有显着的变化。我们表明,这样的波动,然后可以有显着的影响,这些行星的自旋状态。在本文中,我们分析,使用详细的数值模拟,平均运动历史的三个行星,被认为是位于或接近系统的宜居带:行星d,e和f。我们证明,根据系统内的相互作用的强度,这些行星可以被推入自旋状态,这是有效的非同步。我们发现,它可以产生显着的天平动的自旋状态,如果不是完全循环的框架中与轨道共同旋转。我们还表明,这些自旋状态很可能无法维持长期稳定性,我们的许多模拟表明,自旋演化,潮汐同步力的影响下,进入准稳定的吸引子状态,持续数千年的时间尺度。
2019-07-29 astro-ph.EP
Can solid body destruction explain abundance discrepancies in planetary nebulae?
在行星状星云中,来自光学复合线的氧和其他重元素的丰度系统地高于来自碰撞激发线的丰度。我们调查的假设,固体的破坏可能会产生口袋的冷,高金属含量的气体,可以解释这些丰度的差异。在最大效率的辐射烧蚀的假设下,我们推导出两个基本的约束,固体必须满足,以使它们的蒸发在行星状星云阶段应产生足够高的气相金属丰度。局部约束意味着天体必须大于几十米,而全局约束意味着固体水库的总质量必须超过太阳质量的百分之几。这一质量大大超过了任何彗星或大碎片粒子的质量,这些粒子预计将被发现绕着演化的低质量到中等质量的恒星运行。因此,我们的结论是,同时期的固体破坏不能解释行星状星云中观测到的丰度差异。然而,类似的论点适用于升华的固体机构在前面的渐近巨星分支(AGB)阶段不导致这样一个明确的结论。在这种情况下,所需的挥发性固体储存量仅为太阳质量的万分之一,这与在太阳型恒星周围观察到的最大质量的碎片盘相当,这意味着这种机制可能会导致至少一些行星状星云的丰度差异,只要高金属含量气体的混合效率低下。
2010-01-25 astro-ph.EP astro-ph.SR
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
Planets Across Space and Time (PAST). III. Morphology of the Planetary Radius Valley as a Function of Stellar Age and Metallicity in the Galactic Context Revealed by the LAMOST-Gaia-Kepler Sample
半径谷是系外行星半径分布中的一个倾角,约为地球半径的1.9倍,将致密的岩石超级地球和密度较低的次海王星分开。人们提出了各种假说来解释半径谷。研究半径谷形态及其与恒星性质的相关性,将为解释其起源机制提供重要的观测约束,并加深对行星形成和演化的理解。在本文中,行星跨越时空(PAST)系列的第三部分,使用LAMOST-Gaia-Kepler目录,我们对银河系背景下半径谷形态的变化进行了系统的研究,即,薄/厚星系盘、恒星年龄和金属丰度([Fe/H]和[alpha/Fe])。结果表明:(1)随着年龄和[Fe/H]的增加,谷值变得更加明显。(2)超级地球与次海王星的数量比随年龄单调增加,但随[Fe/H]和[alpha/Fe]而减少。(3)山谷上方行星的平均半径(2.1 - 6地球半径)随着年龄的增加而减小,但随着[Fe/H]的增加而增加。(4)相比之下,山谷以下行星的平均半径(R <1.7地球半径)与年龄和金属丰度基本无关。我们的研究结果表明,山谷形态以及整个行星半径分布在一个长的时间尺度上的千兆年,和金属丰度(不仅是铁,而且其他金属元素,如,Mg,Si,Ca,Ti)在行星形成和长期行星演化中起着重要作用。
2022-04-05 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR