Solar Periodic Companion and Random Stellar Flybys: Dynamical Perturbations of Highly Eccentric Comets in the Oort Cloud
本研究结合解析估算与N体模拟,量化随机恒星飞掠对奥尔特云高偏心率彗星的扰动效应,同时在盖亚DR3中识别出太阳长周期伴星候选体,揭示两类扰动对奥尔特云动力学演化的作用。
2025-11-19 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Cradle(s) of the Sun
太阳很可能是恒星群的一部分。一个太阳系兄弟星系的近距离恒星飞越可能是太阳系质量分布中尖锐外缘的原因。这种近距离飞越的频率可以用来确定太阳系可能的诞生环境类型。年轻的恒星群发展得非常快,在几百万年内就显著膨胀。在这里,我们模拟这种强大的动态发展的年轻恒星群,并确定由此产生的密切飞越的历史。我们发现,太阳系等效物主要产生在恒星密度范围为5 $\times$ 10 $^4$ pc $^{-3}<$ n $_{local} <$ 2 $\times$ 10 $^5$ pc $^{-3}$的区域。值得注意的是,我们发现只有两种非常不同类型的恒星群可以被认为是太阳摇篮的重要竞争者-高质量,扩展协会($M_c >$ 20 000 $M_{sun}$)和中等质量,紧凑的星团($M_c <$ 3000 $M_{sun}$)。目前的对应星系团分别是NGC 2244和M44星团。在这两种类型的恒星群中,近距离的飞越以足够高的速度发生,同时也不会太具破坏性。在这两个剩余的备选方案之间作出最后决定将需要纳入宇宙化学研究的限制因素。
2020-05-22 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Close encounters: How stellar flybys shape planet-forming discs
我们回顾了恒星飞掠和遭遇在塑造年轻恒星周围的行星形成盘的作用,基于过去30年来发表的关于这一主题的文献。由于大多数恒星$\leq~2$ Myr老港口原行星盘,潮汐扰动影响行星形成。首先,我们研究了经历飞掠或遭遇的概率:在典型的恒星形成环境中,超过50%的具有行星形成盘的恒星应该在1000 au内经历近距离的恒星遭遇或飞掠。其次,我们详细介绍了动力学效应的飞掠行星形成盘。顺行、抛物线、穿透碟的飞越是最具破坏性的。特别是掠飞和穿透性飞掠,会导致次级盘捕获椎间盘物质,从而形成一个相对于围绕初级盘的椎间盘高度错位的次级盘。一个或两个盘可能会经历极端的吸积和爆发事件,类似于在FU猎户座型恒星中观察到的事件。翘曲和破裂的圆盘是逆行飞越的明显特征。第三,我们回顾了一些最近观察到的恒星系统与光盘的恒星飞越或遇到怀疑-包括UX Tau,RW Aur,AS 205,Z CMa和FU Ori。最后,我们讨论了恒星飞掠对行星形成和系外行星人口统计的影响,包括在太阳系的外海王星天体和太阳的轨道上飞掠的可能印记。
2022-12-22 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
A massive Keplerian protostellar disk with flyby-induced spirals in the Central Molecular Zone
吸积盘是低质量恒星形成过程中必不可少的组成部分。最近的观测进一步确定了围绕低质量前主序星的圆盘,这些恒星受到飞掠的扰动。围绕更大质量恒星的盘是否以类似的方式演化成为一个紧迫的问题。我们报告的开普勒磁盘的几个太阳质量周围的银河系中心的人马座C云的32太阳质量的原恒星的发现。该盘是重力稳定的,有两个嵌入的螺旋。解析解和数值模拟的综合分析表明,最有可能的情况下,形成螺旋是通过一个密切的飞越引起的外部扰动,并确定了一个这样的扰动与预期的参数。大质量的,早期的O型恒星嵌入在这个磁盘的形式在一个类似的方式相对于低质量的恒星,在这个意义上,不仅磁盘介导的吸积,但也飞越影响磁盘的演变。
2022-06-01 astro-ph.GA astro-ph.SR
Significant interstellar object production by close stellar flybys
在短短的两年时间里,两个星际天体(ISO)- Oumuamuas和Borisov -被发现。大量的星子是行星形成的副产品。因此,ISO很可能是从母星脱离出来的前星子。这些发现提出了ISO形成过程占主导地位的问题。在这里,我们专注于在另一颗恒星近距离飞行时释放的星子。我们量化了近距离恒星飞掠过程中释放的星子数量,它们的弹射速度和可能的成分。研究了抛物型近距离飞掠效应与扰动星与母星质量比、近星点距离、近星点倾角和近星点角度的关系。每当产生ISO时,它们通常以0.5-2 km/s的速度离开母系统。这种抛射速度明显不同于行星散射产生的ISO(4-8 km/s)和恒星后主序星阶段脱落的ISO(0.1-0.2 km/s)。在不同的星团环境中使用典型的圆盘截断半径,我们发现像猎户座星云星团这样的星团很可能产生相当于每颗恒星0.85个地球质量的ISO。相比之下,像NGC 3603这样的星系团每颗恒星可以产生多达50个地球质量的ISO。我们的太阳系可能产生了相当于2-3个地球质量的ISO,这使得我们的太阳系以0.7 km/s的平均喷射速度离开。大多数由飞越产生的ISO应该是彗星状的,类似于鲍里索夫。ISO起源于紧凑的长寿命的集群往往会表现出CO的不足。一旦发现统计上显着的ISO样本,其观测到的速度和成分的综合信息可能有助于限制占主导地位的生产过程(删节)。
2021-04-14 astro-ph.SR
Dynamical evolution of a young planetary system: stellar flybys in co-planar orbital configuration
恒星在星团中的飞掠可能会扰动年轻行星系的演化,表现为盘截短、行星迁移和行星质量吸积。我们研究了在一个典型的开放的年轻星团中,一个年轻的行星系在一次近距离恒星相遇过程中的反馈。我们考虑5个质量的恒星扰动:0.5,0.8,1,3和8 M $_{Sun}$,在共面,顺时针和逆行轨道相对于行星盘,变化的pertruber-host星轨道近星点从100 AU到500 AU。我们用光滑粒子流体动力学程序GaSPH对一个由太阳型恒星组成的系统进行了3D建模,该恒星被一个低密度盘包围,其中嵌入了一颗巨大的行星。我们重点讨论了表征盘和行星的全局参数的动力学演化,如包含盘质量的$63.2\%$的拉格朗日半径、行星到其主星的距离、行星轨道偏心率和行星质量吸积。我们发现,大部分的模拟系统显示一个显着的磁盘截断后,一个单一的近距离接触,木星的最终轨道距离,从中央恒星,低于未扰动的情况下,最后,扰动系统显示出最终的质量吸积的类木行星大于非扰动的情况。因此,恒星飞掠会显著地扰动年轻行星系的动力学,而不管恒星扰动的轨道配置如何。在这样的实验中,恒星近距离碰撞对最终的圆盘半径和类木行星的轨道参数有很大的影响。
2020-10-25 astro-ph.EP astro-ph.SR
No influence of passing stars on paleoclimate reconstructions over the past 56 million years
本研究采用包含月球和太阳四极矩J2的先进太阳系模型及400余次模拟,发现过往恒星对过去5600万年古气候重建无影响,强调完整物理模型对相关研究的必要性。
2025-06-11 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Flyby-induced high-eccentricity migration and the prevalence of hot Jupiters in M67
Institute of Astronomy, University of Cambridge(剑桥大学天文研究所);Astronomy Unit, Department of Physics and Astronomy, Queen Mary University of London(伦敦大学玛丽女王学院物理与天文学系天体物理组)
本研究通过混合方法模拟星团环境下行星系统演化,发现初始含各向同性恒星伴星的系统中,飞掠诱导的高偏心率迁移可解释M67热木星高发生率,其形成率较无飞掠情况提升约2倍。
2026-08-26 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
The AMBRE Project: searching for the closest solar siblings
找到太阳的兄弟姐妹,即与太阳形成在同一个星团中的恒星,将产生有关太阳诞生地条件的信息。我们在AMBRE中搜索太阳兄弟候选者,AMBRE是一个非常大的太阳附近恒星光谱数据库。由于太阳兄弟的年龄和化学丰度与太阳非常相似,我们对太阳兄弟候选者进行了基于化学和年龄的搜索。我们使用高分辨率光谱来获得精确的恒星参数和恒星的化学丰度。我们使用这些光谱参数与盖亚DR 2天体测量数据来获得恒星等时年龄。盖亚数据也被用来研究兄弟候选人的运动学。从AMBRE项目中表征的大约17000颗恒星中,我们首先选择了55颗金属丰度最接近太阳值(-0.1 < [Fe/H] < 0.1 dex)的恒星。对于这些恒星,我们得出了几个铁峰,α-和中子捕获元素的精确化学丰度,基于此,我们选择了12个太阳兄弟候选者,平均丰度和金属丰度在-0.03至0.03 dex之间。我们的进一步选择给我们留下了4个候选者,其恒星年龄在观测不确定性范围内与太阳年龄相容。对于最热的两个候选者,我们推导出了碳同位素比率,这与太阳值是一致的。HD 186302是最精确的特征,可能是我们4个最佳候选人中最有可能的候选人。非常精确的化学表征和年龄估计是必要的,以确定太阳的兄弟姐妹。我们建议,除了典型的化学标记,同位素比值的研究可以提供进一步的重要信息的兄弟候选人与太阳的关系。理想情况下,对候选天体的星震年龄测定可以解决等时年龄不精确的问题。
2018-10-08 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Dynamics of Planetary Systems Within Star Clusters: Aspects of the Solar System's Early Evolution
大多数行星系--包括我们自己的--都诞生在星团内,在那里与邻近恒星的相互作用可以帮助塑造系统架构。本文发展了一个轨道平均的形式主义来描述集群的平均场效应,以及长周期恒星相遇的物理。我们的长期的方法可以分析描述集群环境的动态后果,其组成行星系。我们分析了特殊情况下产生的哈密顿量,对应于偏心率的演变驱动的平面遇到,以及双曲扰动耗散磁盘。随后,我们将我们的研究结果应用到我们的太阳系的早期演化,在那里集群的集体潜力扰动的太阳系的平面,恒星的遭遇行为,以增加柯伊伯带的速度色散。我们的结果是双重的:首先,我们发现星系团效应可以通过$\lesssim1°$改变太阳系的平均面,因此不足以解释太阳的$ψ\approx6°$不稳定性。其次,我们描绘恒星飞掠激发冷经典柯伊伯带的轨道色散的程度,并表明,虽然恒星飞掠可能会增加冷带的倾斜度的观测量,由此产生的分布是不兼容的数据。相应地,我们的计算对恒星数密度和太阳在其诞生星团中的停留时间的乘积$η\,τ\lesssim2\times10^4\,$ Myr/pc $^3$设置了上限。
2020-02-13 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Linking the formation and fate of exo-Kuiper belts within solar system analogues
对穿过太阳系和白矮星行星系的系外小行星及其被摧毁的残骸的观测不断增加,促使人们了解柯伊伯带和小行星盘的轨道历史和命运。在这里,我们探讨如何在一个40-1000 au环的微行星轨道内的太阳系模拟,本身是最初嵌入在一个星团环境的结构变化,通过其所有的恒星阶段的恒星演变。我们尝试这个计算上具有挑战性的链接在四个部分:(1)通过执行星团模拟持续1亿年,(2)通过对随后的静态11 Gyr主序列的演变的假设,(3)通过执行模拟整个巨型分支阶段的演变,和(4)通过对带的演变在白矮星阶段的假设。在这些阶段中,我们估计的星子的引力响应类似的四个太阳系巨行星,以及碰撞研磨,银河系潮汐,恒星飞掠,恒星辐射。我们发现,在恒星演化的所有阶段,除非剧烈的引力不稳定性被触发(1)之间的巨行星,或(2)由于一个密切的($\ll 10^3$ au)恒星飞越的结构上的$\gtrsim 100$公里大小的外柯伊伯带星子的星团动力学的印记被保留。在没有这些不稳定性的情况下,这些小行星只是将它们的半长轴加倍,同时保持它们原始的后星团离心率和倾角分布,这对自由浮动的微行星群和金属污染的白矮星有影响。
2020-02-19 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Stellar flybies within 1 ly from the Sun and stars passing through the Hills cloud
本文利用 Gaia DR3 数据重新分析 SIMBAD 数据库,识别出太阳 1 光年内发生或可能发生的恒星飞掠事件,并重点分析了穿越希尔斯云及内奥尔特云的候选天体。
2024-02-20 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Extreme-ultraviolet transient brightenings in the quiet-Sun corona : Closest-perihelion observations with Solar Orbiter/EUI
基于太阳轨道器EUI最近近日点的高分辨率观测,统计分析了宁静日冕中极紫外瞬态亮化事件,发现其尺寸和寿命呈幂律分布,并估计全太阳每秒出现约3600个此类事件。
2025-05-06 astro-ph.SR
Terminal instability of the Solar System triggered by stochastic solar mass loss
California Institute of Technology(加州理工学院);University of Michigan(密歇根大学)
研究揭示太阳质量损失的非平滑性(离散抛射)会引发外太阳系轨道随机游走,使其动力学寿命从10^18年骤降至约十亿年,数值实验显示多数系统在红巨星阶段即遭破坏。
2026-09-14 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Solar Neighborhood. XXVI. AP Col: The Closest (8.4 pc) Pre-Main-Sequence Star
我们提出的M4.5Ve耀斑星AP Col,我们发现是最近的前主序星的多技术调查的结果。这些数据包括来自CTIO 0.9 m的天体测量数据,从中我们得到了342.0+/-0.5 mas yr^-1的自行,119.21+/-0.98 mas(8.39+/-0.07 pc)的三角视差,以及可见光波段的测光和光度变化。我们还提供光谱数据,包括径向速度(22.4+/-0.3 km s^-1),锂等效宽度(EW)(0.28+/-0.02 A),H-α EW(-6.0至-35 A),{ \it vsini}(11+/-1 km s^-1),以及来自赛丁斯普林2.3米WiFeS、利克3米汉密尔顿阶梯光栅和霍克-I HIRES阶梯光栅摄谱仪的重力指示器。合并后的观测结果表明,AP Col是仅有的两个距离太阳10 pc以内的已知系统中较近的一个,其年龄小于1亿年。考虑到它的空间运动和1200 - 5000万年的表观年龄,AP Col可能是最近提出的约4000万年的Argus/IC 2391协会的成员。
2011-08-26 astro-ph.GA astro-ph.SR
The Closest View of a Fast Coronal Mass Ejection: How Faulty Assumptions near Perihelion Lead to Unrealistic Interpretations of PSP/WISPR Observations
本研究利用PSP/WISPR的最近距离观测数据,结合极坐标追踪、汤姆逊面测速及GCS模型拟合,纠正了天空平面法对快速CME的速度高估,确认该CME为第25太阳活动周上升期最快的极速CME之一。
2023-08-21 astro-ph.SR
Keys of a Mission to Uranus or Neptune, the Closest Ice Giants
天王星和海王星是“冰巨星”的原型,这是银河系中最常见的一类行星。它们掌握着理解太阳系内外具有氢大气层的行星的大气动力学和结构的关键;然而,它们也是太阳系中最后一颗未被探索的行星。它们的大气是活跃的,风暴被认为是由甲烷冷凝提供燃料的,甲烷冷凝既非常丰富,又发生在低光学深度。这意味着绘制温度和甲烷丰度随位置和深度的变化将告诉我们对流如何在没有表面的大气中组织,冷凝物比周围空气重,这是巨行星的一般特征。由于这些大气层的空间和时间可变性,需要一个轨道器。探测器将提供一个参考大气廓线,以消除远程观测所固有的模糊性。它还将测量惰性气体的丰度,这些气体可用于重建太阳系中行星形成的历史。最后,绘制行星的重力场和磁场图对于限制其全球组成、大气动力学、结构和演变至关重要。对天王星或海王星的探索对于了解这些行星至关重要,也将是约束和分析在木星,土星和许多具有氢大气层的系外行星获得的数据的关键。
2020-12-17 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Implications for the formation of Oort cloud-like structures and interstellar comets in dense environments
Institute of Science and Technology Austria (ISTA)(奥地利科学技术研究所)
研究密集环境中行星盘与恒星相遇对彗星分布的影响,发现紧凑盘形成柯伊伯带,扩展盘形成奥尔特云及星际彗星。
2026-04-27 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
A Case Study of Interstellar Material Delivery: α Centauri
本研究以半人马座α为例,模拟发现其抛射的星际物质可抵达太阳系,预计在约2.8万年后最近接近时物质进入速率达峰值,当前奥尔特云内可能存在百万个直径超100米的该星系粒子,但可观测概率极低。
2025-02-05 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
The closest extremely low-mass white dwarf to the Sun
我们给出了2 MASS J050051.85-093054.9的轨道和性质,确定它是最接近太阳的(d ~ 71 pc)极低质量白矮星。我们发现,这颗恒星是富含氢的Teff ~ 10 500 K,log g ~ 5.9,并按照进化模型,有一个质量为~ 0.17太阳质量。对径向速度和TESS光度时间序列的独立分析显示,轨道周期约为9.5小时。它的高速度振幅(K ~ 144 km/s)在TESS光变曲线中产生了可测量的多普勒波束效应,振幅为1 mmag。看不见的伴星很可能是一颗暗淡的白矮星。J 0500 -0930属于后共包络系统,很可能通过不稳定的质量转移合并,在特定情况下导致Ia型超新星爆炸。
2020-04-16 astro-ph.SR
Future trajectories of the Solar System: dynamical simulations of stellar encounters within 100 au
本研究通过 N-body 模拟评估了近距离恒星掠过对太阳系行星演化的影响,发现有约92%概率行星维持现状,但存在引发水星或地球毁灭等轨道不稳定性及地球被抛射或捕获的可能。
2023-11-20 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.pop-ph
Does the anomalous solar chemical composition come from planet formation?
我们推导出19种元素的丰度在64颗恒星的基本参数非常相似的太阳,这最大限度地减少了我们的光谱1D-LTE差分分析中的系统误差的影响,使用高分辨率(R=60,000),高信噪比(S/N=200)光谱。相对于太阳的元素丰度的估计误差小至0.025 dex。丰度比[X/Fe]作为[Fe/H]的函数与先前建立的银河系薄盘化学演化模式密切相关。有趣的是,我们的大多数恒星显示出[X/Fe]和凝聚温度(Tc)之间的显着相关性。在22颗参数最接近太阳的恒星的样本中,我们发现,平均而言,低Tc元素相对于太阳孪晶中的高Tc元素被耗尽约0.08 dex(20%)。在900<Tc<1800 K时,观察到丰度随Tc的变化而增加的趋势,而较低Tc元素的丰度似乎大致恒定。我们推测,这是发生在太阳周围的行星形成的特征,但不是大多数太阳双胞胎。如果这个假设是正确的,那么拥有像我们这样的行星系统的恒星,虽然很罕见(频率为15%),但可以通过对其宿主恒星的化学成分进行非常详细的检查来识别。
2009-11-10 astro-ph.SR
Spectroscopic Measurements of the Ion Velocity Distribution at the Base of the Fast Solar Wind
对快速太阳风的现场测量揭示了从$0.3$ AU到日球顶的电子、质子和次离子的非热分布。负责这些非热特性的物理机制和这些特性起源的位置仍然是悬而未决的问题。在这里,我们提出的光谱证据,从极紫外光谱,速度分布函数(VDFs)的次要离子已经是非高斯的快速太阳风在冕洞的基础上,在高度$< 1.1 R_{\odot}$。对Fe、Si和Mg谱线的分析揭示了一个尖峰线形的核心和宽翼,其特征可以通过kappa VDF来描述。kappa分布拟合给出了$κ\approx1.9-2.5$的非常小的kappa指数,表明(a)远离热平衡的离子布居,(b)流体运动,例如非高斯湍流波动或非均匀波动,或(c)两者的某种组合。这些观测结果为快速太阳风的源区以及其中不同的加速、加热和能量沉积过程的理论模型提供了重要的经验约束。据我们所知,这是第一次在如此接近快太阳风源区的地方探测到快太阳风中的离子VDF。这一发现也是即将于2018年发射的帕克太阳探测器的及时前兆,该探测器将在大约$0.04$ AU($8.5$太阳半径)处提供最接近的太阳风现场测量。
2018-02-20 astro-ph.SR
Daylight Photometry of Bright Stars -- Observations of Betelgeuse at Solar Conjunction
参宿四是一颗重要的变星,在AAVSO数据库中有许多观测数据,但每年有大约四个月的间隔,参宿四靠近太阳,在夜间无法观测到。这一空白可以用日光观测来填补。这颗恒星足够明亮,可以在白天用小型望远镜成像,所以当太阳升起时,测光是可能的。本文介绍了用一台装有行间转移CCD相机和中性滤光片的业余天文望远镜对猎户座阿尔法星进行的V波段测光。这些数据与同时期的夜间测光相比毫不逊色。所使用的方法是一个变化的集合测光(使用其他明亮的白天恒星),并涉及大量的非常短的曝光。集合方法提供了2021年2月至4月参宿四的V星等,计算误差为0.020 +-0.008等。从5月到7月,在离太阳最近的地方,可以继续进行参宿四的测光,平均误差为0.040 ± 0.013等。
2021-12-23 astro-ph.IM astro-ph.SR