Limits to the presence of transiting circumbinary planets in CoRoT data
在2007年至2012年的飞行阶段,CoRoT任务提供了超过2000个食双星的光变曲线。来自开普勒任务的数据已经证明了几颗凌日环双星行星的存在。虽然CoRoT的光变曲线通常精度较低,覆盖范围较短,但CoRoT的目标数量与开普勒相似,并且一些已知的环联星行星也可能在CoRoT数据中被发现。这项工作的目的是对整个CoRoT数据集进行修订,以确定环联星行星的存在,并推导出此类行星丰度的极限。我们开发了一个代码,删除了食双星的光变曲线,并在删除双星食和仪器特征后的光变曲线中搜索准周期性的过境特征。该代码只需要很少的样本系统信息,也可以用于其他太空任务,如开普勒,K2,TESS和PLATO。该代码在导致检测的要求方面很宽泛,但经过调整,可以提供一定数量的检测,这些检测在随后的(主要是视觉)关于其性质的修订中是可管理的。在CoRoT样本中,我们确定了三颗行星候选者,它们的凌日可能是从中央双星的单次通过中产生的。然而,没有候选者仍然有来自多个行星轨道的凌日事件。我们计算了在不同轨道周期范围内,木星、土星和海王星大小的行星在共面轨道上的数量上限。我们发现,在近距离双星系统周围的短周期轨道上的巨行星比在单星周围的少得多。
2016-11-01 astro-ph.EP
Kepler-1647b: the largest and longest-period Kepler transiting circumbinary planet
我们报告发现了一个新的开普勒凌日环双星行星(CBP)。这一最新加入到仍然很小的CBPs家族中的新成员违背了目前已知的短周期行星在双星稳定极限附近运行的趋势。与之前的发现不同,这颗围绕食双星系统开普勒-1647的行星有一个很长的轨道周期(约1100天),并且在开普勒任务期间只有两次合。由于系统的奇异配置,开普勒-1647 b不仅是撰写本文时最长的过境CBP,也是最长的过境行星之一。半径为1.06+/-0.01 RJup,也是迄今为止最大的CBP。这颗行星在开普勒-1647的光变曲线中产生了三次凌日(其中一次是在日食期间,产生了一个朔望),并对恒星日食的时间产生了可测量的扰动,使我们能够测量它的质量为1.52+/-0.65 MJup。这颗行星围绕着一个11天周期的食双星运行,该双星由两颗太阳质量的恒星组成,在一个稍微倾斜的、轻微偏心的(e_bin = 0.16)、自旋同步的轨道上。尽管开普勒1647 b的轨道周期是地球的三倍,但它在整个轨道上都处于双星的保守宜居带。
2016-05-19 astro-ph.EP
Circumbinary planets II - when transits come and go
环联行星通常比同等的单星行星更有可能凌日,但实际上环联行星的几何形状和轨道动力学使得观测凌日的机会固有地依赖于时间。在Martin & Triaud(2015)的后续论文中,通过分析计算双星和行星轨道重叠的时间和时间,更深入地探讨了时间依赖性,允许发生凌日。推导出的方程被应用于开普勒发现的已知凌日环双星行星,以预测未来凌日何时发生,以及它们是否能被即将到来的TESS、CHEOPS和PLATO太空望远镜观测到。这些行星中的大多数在凌日配置中花费的时间不到50%,有些不到20%。由此计算出,已知的开普勒食双星可能拥有大约17 - 30颗类似于10个已发表发现的环双星行星,它们最终会在某一天过境,可能是在TESS和PLATO调查期间。
2016-11-02 astro-ph.EP
Global N-body simulations of circumbinary planet formation around Kepler-16 and -34 analogues I: Exploring the pebble accretion scenario
在对凌日行星的观测中,已经发现了许多环联星行星。通常,这些行星的轨道靠近动力学不稳定区,靠近中央双星。这些行星的存在已经被流体动力学模拟所解释,该模拟显示,迁移的环联星行星,嵌入环联星盘中,停在由中央双星形成的中央空腔处。凌日巡天自然对寻找轨道周期最短的环双星行星最为敏感。未来使用径向速度搜索探测更长周期系统的前景,加上欧空局的PLATO飞行任务预计将探测到大量的环双星行星,表明需要在比以前考虑的更普遍的意义上模拟和了解环双星行星的形成和演变。考虑到这一目标,我们提出了一个新开发的全球模型的circumbinary行星形成的基础上mercury6辛N-体积分器,结合模型的circumbinary光盘和处方的一系列过程中所涉及的行星形成,如卵石吸积,气体包络吸积和迁移。我们的研究结果表明,在合理的假设下,卵石吸积方案可以产生与观测到的类似的环双星系统,特别是能够产生类似于开普勒-16 b和开普勒-34 b的行星。将我们的结果与其他系统进行比较,我们发现我们的模型也充分再现了这些系统,包括多行星系统。相邻行星之间的共振经常会出现,而中央双星对行星的喷射则是自由浮动行星的有效来源。
2023-03-17 astro-ph.EP
Orbital alignment of circumbinary planets that form in misaligned circumbinary discs: the case of Kepler-413b
虽然开普勒探测器发现的大多数环联星行星的轨道都与联星轨道平面紧密对齐,但开普勒-413和开普勒-453系统表现出$\sim 2.5^\circ$的小偏差。一种可能性是这些行星形成于一个环双星盘,其中间平面相对于双星轨道平面倾斜。这样的配置预计将导致一个扭曲和扭曲的磁盘,我们的目标是检查嵌入这些磁盘的行星的倾角演变。我们采用了三维流体动力学模拟,研究光盘的存在下,一个适度倾斜的二进制参数相匹配的开普勒-413系统,作为光盘参数和二进制倾角的函数的响应。圆盘都发展缓慢变化的翘曲,通常显示非常少量的扭曲。由于采用了大的外圆盘半径,所以会发生非常慢的固体进动。对嵌入这些圆盘中的行星的模拟导致行星与双星轨道平面对齐,圆盘质量接近最小质量的太阳星云,这样行星的节点岁差就被双星控制。对于更高的光盘质量,行星保持与当地光盘中面近共面。我们的研究结果表明,在倾斜的环双星盘出生的环双星行星应该与双星轨道平面对齐的光盘年龄和失去质量,即使环双星盘仍然偏离双星轨道。这一结果对于理解已知的环双星行星的起源具有重要意义。
2018-03-27 astro-ph.EP
Uncovering Circumbinary Planetary Architectural Properties from Selection Biases
环双星行星系的新发现,为理解行星系的形成提供了新的思路。了解这些系统的结构特性对于约束不同的形成机制至关重要。我们首先重温了环双星行星的稳定极限。接下来,我们专注于食双星,并获得了一个解析表达式的过境概率在现实的设置,其中有限的观测周期和行星轨道岁差。然后,了解目前观察到的过境系统的建筑特性的基础上,贝叶斯分析和一系列的假设检验。我们发现:(1)在9个观测系统中,有8个系统的最内侧行星位于稳定极限附近,这与行星半长轴的对数均匀分布是一致的,而不是选择偏差; 2)行星轨道与恒星轨道几乎共面不是选择性偏差($\lesssim 3^\circ$),这与以前的研究一起可能意味着环联星行星的出现率类似于单恒星系统; 3)只有一颗凌日行星的环双星系统的优势可能是由选择效应引起的; 4)Lidov-Kozai振荡的形成机制,它可能导致行星和恒星双星之间的错位和大的分离,与以前的研究一致,短周期恒星双星周围缺乏凌日环绕双星行星。作为4)的结果,日食时间的变化可能更适合在这种配置中探测行星。
2016-08-05 astro-ph.EP
Photo-dynamical Analysis of Circumbinary Multi-planet system TOI-1338: a Fully Coplanar Configuration with a Puffy Planet
本文对TESS发现的首个环双星行星系统TOI-1338进行全局光动力学建模,结合TESS扩展任务和HARPS/ESPRESSO径向速度数据确立了系统的三维共面架构,并测定了内部蓬松行星的密度,为后续地面观测与凌星光谱学提供了高精度星历。
2024-04-29 astro-ph.EP
Examining Tatooine: Atmospheric Models of Neptune-Like Circumbinary Planets
当环绕双星的行星围绕着两颗主星运行时,它们会经历一种随时间变化的辐射模式。在这项工作中,我们提出了第一个详细的研究,这种照射模式对已知的和假设的气态环双星行星的大气影响。利用一维能量平衡模型和三维大气环流模型,我们研究了环双星行星和它们的等效单星情况之间的温差,以确定这些行星大气的性质。我们发现,对于围绕其宿主恒星的稳定轨道上的环联行星,在最极端的情况下,温度差异平均不超过1.0%。基于详细的模拟与大气环流模式,我们发现,这些温差是不够大,激发环流差异之间的两种情况。我们的结论是,气态环双星行星可以被视为他们的等效单星的情况下,在未来的大气建模工作。
2016-05-27 astro-ph.EP
Stability of exomoons around the Kepler transiting circumbinary planets
开普勒任务已经探测到了一些凌日的环联行星(CBPs)。虽然目前还没有探测到,但系外卫星可能围绕其中一些CBP运行,它们可能适合庇护生命。这种外卫星存在的一个必要条件是它们的长期动力学稳定性。在这里,我们调查的稳定性外卫星周围的开普勒CBPs使用数值$N$体积分。我们确定的稳定区域,并获得稳定地图(a_m,i_pm)平面,其中a_m是初始的外月半长轴相对于CBP,和i_pm是初始倾角的外月围绕行星的轨道相对于行星的轨道围绕恒星双星。忽略对i_pm的任何依赖,对于大多数开普勒CBP,稳定区域可以很好地描述为双星轨道与绕CBP的月球轨道的1:1平均运动可互换性的位置。这与双星系的不稳定效应有关,而与双星系被单星系取代的情况相比,这一点可以通过相应的三体积分得到证实。对于高倾角,演化以Lidov-Kozai振荡为主,它可以使处于动态稳定轨道的卫星在CBP内靠近,引发潮汐演化、潮汐破坏或直接碰撞等强相互作用。这表明开普勒CBPs周围缺乏高度倾斜的外卫星,而共面的外卫星是动态允许的。
2018-08-02 astro-ph.EP
Coplanar circumbinary planets can be unstable to large tilt oscillations in the presence of an inner polar planet
相互错位的环联行星可能形成于扭曲或破裂的气体盘中,或者来自后来的行星与行星的相互作用。通过数值模拟和分析估计,我们探索了两个相互倾斜的环双星行星的动力学。共面的内行星会导致双星的近点进动,外行星轨道半径越大,外行星的静止倾角越大。在这种情况下,共面的外行星总是保持共面。另一方面,一个极内行星导致逆行拱点岁差的双星轨道和静止倾角较小的较大的外行星轨道半径。对于一系列的外行星半长轴,一个最初的共面轨道是振动的,这意味着外行星经历了大的倾斜振荡。高度倾向于双星的环联行星很难被探测到--在存在极内行星的情况下,行星的倾角不太可能低于凌日探测极限。这些结果表明,可能有一群环联星行星正在经历大的倾斜振荡。
2023-02-21 astro-ph.EP
Instabilities in Multi-Planet Circumbinary Systems
大多数发现的凌日环联星行星都位于允许的最内层稳定轨道附近,这引发了关于行星在这种扰动环境中起源的问题。大多数有利的形成场景调用形成在更大的距离和随后的迁移到其当前位置。在多行星系统中,行星的迁移很可能会将行星困在平均运动共振中,并将行星向内驱动到来自双星的更大动力学扰动的区域。我们演示了行星-行星共振如何通过长期强迫和平均运动共振与双星相互作用,从而驱动系统中的混沌。我们展示了这种混乱将如何塑造环双星系统的架构,具体应用于开普勒47和冥王星-冥卫一系统,限制最大可能的稳定偏心率,并表明可能存在什么样的共振。我们还能够限制共振环联行星的最小迁移率。
2019-05-29 astro-ph.EP
Thermal structure of circumbinary discs: Circumbinary planets should be icy not rocky
本研究通过三维流体动力学模拟结合RADMC-3D辐射输运计算,发现环双星盘雪线靠近内空腔(~1.5-2 AU),该区域湍流导致行星形成效率低,因此环双星行星多为冰质而非岩质。
2024-03-07 astro-ph.EP
Planets Transiting Non-Eclipsing Binaries
大多数双星不会发生食。目前对凌日环联星行星的搜寻集中在食联星上,因此仅限于一小部分潜在的宿主。我们调查的概念,发现行星过境非食双星,其几何形状将需要相互斜面。使用N-体代码,我们探讨了过境的数量和顺序如何作为观测时间和轨道参数的函数而变化。这个概念,然后概括感谢一套模拟的circumbinary系统。双星是根据对太阳附近的RV调查建造的。然后,它们被来自一系列分布的轨道气体巨星所占据。结果表明,双星总体与开普勒食双星星表是相容的,表明双星的性质可能与初始质量函数一样具有普遍性。这些合成系统产生凌日的环联星行星,发生在食双星和非食双星上。模拟行星过境食双星与公布的开普勒探测。我们得到:1)开普勒数据中可能存在行星凌日非食双星,2)观测偏差本身不能解释观测到的稳定极限附近的环双星行星密度过大,这意味着物理堆积,3)绕单星和双星运行的气体巨星的分布可能不同。估计环联行星的频率是退化的相互倾斜的蔓延。只能产生最低发生率,我们发现与9%兼容。寻找倾斜的环联星行星可能会显着增加已知天体的数量,并将测试我们的结论。它们的存在与否,将揭示真实的发生率,并有助于发展环双星行星形成理论。
2014-08-27 astro-ph.EP astro-ph.SR
How to build Tatooine: reducing secular excitation in Kepler circumbinary planet formation
开普勒最近发现的环双星行星系是行星形成理论的重要试验平台。在双星周围的圆盘中,微行星的生长预计会被抑制在~10 AU的内部,这是由于微行星之间的高相对速度的长期激发,导致它们的碰撞破坏(而不是聚集)。在这里,我们表明,在行星形成的气体环双星盘的重力驱动快速进动的微行星和双星轨道,导致强烈的抑制微行星的偏心率超过2-3 AU,并使1-100公里的对象在该地区的增长成为可能。吸积友好区域的边界的精确位置取决于由二进制扭矩清除的内部盘腔的大小和盘质量(即使0.01 M_太阳盘强烈抑制星子激发),除其他外。中央双星轨道的岁差,由于环双星盘内缘的质量集中而增强,在这种抑制中起着关键作用,这是环双星行星形成特有的特征。
2012-12-10 astro-ph.EP
How not to build Tatooine: the difficulty of in situ formation of circumbinary planets Kepler 16b, Kepler 34b and Kepler 35b
我们研究了环双星盘中的星子演化,重点是最近发现行星的三个系统开普勒16,34和35。我们发现,对于环双星微行星,除了长期强迫,偏心率演变的动态时间尺度,这导致轨道交叉,即使在存在气体阻力。这使得目前的位置的环联开普勒行星敌视小行星吸积。然后,我们提出的模拟结果,包括星子的形成和尘埃吸积,并表明,即使在最有利的情况下,100%有效的尘埃吸积,在原位生长开始小于10公里的星子是困难的开普勒16 b,开普勒34 b和开普勒35 b。这些行星很可能是在盘中更远的地方组装起来的,然后向内迁移到它们现在的位置。
2012-06-15 astro-ph.EP
Discovery of a Third Transiting Planet in the Kepler-47 Circumbinary System
在九个已确认的凌星环联行星系统中,只有开普勒-47已知包含一颗以上的行星。开普勒-47 b(“内行星”)的轨道周期为49. 5天,半径约为$3\,R_{\oplus}$。开普勒-47 c(“外行星”)的轨道周期为303. 2天,半径约为$4.7\,R_{\oplus}$。在这里,我们报告发现了第三颗行星,开普勒-47 d(“中间行星”),它的轨道周期为187.4天,半径约为$7\,R_{\oplus}$。中间行星的存在使我们能够对所有三颗行星的质量进行更好的约束,其中$1σ$范围分别小于$26\,M_{\oplus}$,介于$7-43\,M_{\oplus}$和$2-5\,M_{\oplus}$之间。中、外行星的体积密度较低,在$1σ$水平上的密度分别为$ρ_{\rm middle} < 0.68$ g cm $^{-3}$和$ρ_{\rm outer} < 0.26$ g cm $^{-3}$。这两颗外行星是“紧密堆积的”,假设标称质量,这意味着没有其他行星可以稳定地在它们之间运行。所有的轨道都有低偏心率,几乎是共面的,不利于暴力散射的情况下,并建议温和的迁移在原行星盘。
2019-04-15 astro-ph.EP
Identifying Transiting Circumbinary Planets
凌日行星通过其主恒星周期性地变暗一个固定的量来表现自己。另一方面,凌日环双星(CB)行星的光变曲线在凌日过程中既不是周期性的,也不是单一的深度,这使得BLS [Kovacs et al. 2002]几乎无效。因此,开发了用于识别CB行星的修改版本- CB-BLS。我们表明,使用CB-BLS,它是可能的,以找到CB行星的食双星(EB)的光变曲线的残差有1%或更高的噪声水平。使用CB-BLS将允许轻松地利用大规模的地面和空间光度测量来寻找这些物体。探测过境CB行星预计将具有广泛的影响,例如:CB行星的出现频率取决于行星的形成机制--而行星与恒星的紧密配对为行星形成模型提供了最严格的限制。此外,理解非常高精度的光变曲线受到恒星参数的限制-因为对于EB的恒星参数更好地确定,因此产生的行星结构模型将具有显着更小的误差条,甚至可能小到足以挑战理论。
2008-07-03 astro-ph astro-ph.EP
On the Habitable Zones of Circumbinary Planetary Systems
随着在宜居带(HZ)内发现的行星越来越多,恒星通量对系外行星系统的影响正成为一个越来越重要的性质。开普勒任务最近发现了具有相对复杂的HZ的环双星行星,这是由于来自双星宿主恒星的合并通量。在这里,我们推导出HZ边界的circumbinary系统,并显示其依赖于恒星的质量,分离,和时间,同时占二进制轨道运动和轨道的行星。我们包括稳定性制度的行星轨道在二元系统的HZ。这些方法被应用于几个已知的环双星行星系,如开普勒-16,34,35和47。我们还定量地显示了单星近似的情况下,打破HZ计算。
2012-11-12 astro-ph.EP
Caustic Structures and Detectability of Circumbinary Planets in Microlensing
最近在开普勒数据中发现的环联星行星表明,在主序星周围有一个可行的行星形成通道。受这些发现的启发,我们研究了微透镜事件中环双星行星的焦散结构和可探测性。我们已经制作了一套焦散动画作为二进制主机的投影分离和角度的函数,以有效地探索整个circumbinary参数空间上的焦散结构。借助于这些动画,我们已经推导出了行星焦散线位置的半经验解析表达式,这些焦散线相对于具有单个主机的行星在环双星透镜中移位。我们用这个表达式来说明焦散运动的主要来源是行星的轨道运动,而不是双星。最后,我们估计的分数环联微透镜事件是可识别的,因为是显着的(5- 50%)的二进制投影分离的范围内的爱因斯坦半径为单位的0.1-0.5。
2016-06-15 astro-ph.EP
Planet Hunters: A Transiting Circumbinary Planet in a Quadruple Star System
我们报告发现并确认了一颗凌日环双星行星(PH 1b)围绕开普勒场中的食双星KIC 4862625。这颗行星是由志愿者发现的,他们搜索了前六个季度公开的开普勒数据,作为行星猎人公民科学项目的一部分。每隔约137天,通过目视检查可以发现行星穿过较大和较亮的食星,在1-11季度确定了7次凌日。主星和行星的物理和轨道参数通过光度动力学模型获得,同时拟合测量的径向速度和KIC 4862625的开普勒光变曲线。这颗地球半径为6.18 +/- 0.17的行星轨道在食双星的20天轨道之外,食双星由F矮星(1.734 +/- 0.044太阳半径,1.528 +/- 0.087太阳质量)和M矮星(0.378+/- 0.023太阳半径,0.408 +/- 0.024太阳质量)组成。对于这颗行星,我们发现在99.7%的置信水平下,它的质量上限为169个地球质量(0.531个木星质量)。PH 1b的半径和质量都小于木星,完全处于行星状态。在该行星的轨道外,在约1000天文单位处,一个先前未知的可见双星被发现,它可能与该行星系有关,这是第一个已知的四恒星系统中有凌日行星的情况。
2013-03-22 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
Disruption of Planetary Orbits Through Evection Resonance with an External Companion: Circumbinary Planets and Multiplanet Systems
双星周围的行星和多行星系统中的行星可能会经历共振偏心率激发和破坏,由于来自遥远的恒星伴星的扰动。这种“逃逸共振”发生在行星的拱点进动频率,由与内部双星或其他行星相关的四极驱动,与外部伴星的轨道频率相匹配。我们发展了一个分析理论来研究轨道共振对环双星和多行星系统的影响。我们推导出了系统长期演化过程中行星有效偏心率激发或共振俘获的一般条件。应用到环双星行星,我们表明,向内的行星迁移可能会导致偏心率增长,由于与外部扰动的evection共振,和周围的行星收缩双星可能无法生存的共振偏心率增长。另一方面,在多行星系统中,显著的偏心率激发发生在行星和双星半长轴的有限参数空间中,并且要求行星迁移足够慢。
2016-02-15 astro-ph.EP
Circumbinary Planet Formation in the Kepler-16 system. I. N-body Simulations
最近发现的环双星行星(开普勒-16 b,开普勒-34 b,开普勒-35 b)代表了环双星轨道上行星形成可行性的第一个直接证据。我们报告的N体模拟调查的结果在开普勒-16 b系统的星子吸积,重点是在两颗恒星的引力摄动和摩擦的影响下,从一个假定的原行星盘的影响下的碰撞速度的范围。结果表明,在半长轴(1.75 < a_P < 4 AU)的大范围内,行星形成可能受到有效抑制,这表明行星核要么是从4 AU以外迁移过来的,要么是在非常靠近当前位置的地方就地形成的。
2012-04-05 astro-ph.EP
Tidal decay of circumbinary planetary systems
它表明,环联行星系受到普遍的潮汐衰减(收缩的轨道),所造成的强迫轨道偏心率固有的。环联行星(CBP)从母系统中解放出来,当它们由于收缩而进入环联混沌区时。在较短的时间尺度上(小于宇宙的当前年龄),这种效应可以解释,至少部分地,观测到的足够近(周期< 5天)的恒星双星缺乏CBP;在较长的时间尺度上(大于宇宙的年龄,但正好在恒星的寿命内),它可能提供化学演化的CBP的大量释放。这种效应的观测特征可能包括:(1)在整个流氓行星群中,大型岩石行星(超级地球)占优势(如果这一机制是流氓行星的唯一来源);(2)在低质量双星系统中,CBP的质量依赖性不足:恒星质量越低,这种不足就越大。
2018-08-06 astro-ph.EP
Vertical settling of pebbles in turbulent circumbinary discs and the in situ formation of circumbinary planets
环双星盘的最内部区域是不稳定的参数不稳定,其非线性演化是流体动力学湍流。这会导致显著的粒子搅动,影响行星的生长过程,如流动不稳定性或卵石吸积。在本文中,我们提出的结果,三维,无粘全球流体动力学模拟的circumbinary光盘嵌入颗粒的1厘米大小。流体动力学湍流的发展,在光盘,我们研究的颗粒反反应对垂直灰尘的影响。我们发现,较高的固气比导致较小的气体垂直速度波动,因此,较小的尘埃尺度高度。对于金属丰度为$Z=0.1$的天体,靠近潮汐截断的空洞边缘的尘埃尺度高度是气体尺度高度的$\sim 80\%$,因此通过卵石吸积将谷神星质量的天体增长到10 $M_\oplus$核心所需的时间将比圆盘寿命更长。小粒子的碰撞速度也高于破碎的临界速度,这就排除了颗粒生长和形成卵石吸积的大规模星子种子的可能性。在距离双星更远的地方,湍流足够弱,不仅可以有效地吸积卵石,而且可以使晶粒生长到触发流动不稳定性所需的尺寸。在这些地区,一个就地形成的情况下,环联行星涉及流不稳定性,形成一个巨大的微行星,然后卵石吸积到这个核心是可行的。在这种情况下,行星迁移必须被引用来解释环联星行星在其观测位置的存在。
2021-09-29 astro-ph.EP
Misalignment of terrestrial circumbinary planets as an indicator of their formation mechanism
环双星气盘经常被观察到与双星轨道不重合,这表明行星形成可能在不重合的气盘中进行。用N体模拟,我们考虑从一个最初未对准的粒子盘形成环双星类地行星。我们发现,如果类地行星以这种方式形成,在没有气体的情况下,它们只能形成接近共面或接近两极的二元轨道。行星围绕一个圆形双星形成共面,而行星围绕一个偏心双星可以形成共面或极性取决于初始磁盘错位和双星偏心率。一颗类地行星质量越大,它的排列就越整齐(共面或极面),因为它经历了更多的合并,导致平均偏差角更小。具有很大初始倾角的颗粒盘的节进动导致颗粒之间的高相互倾角。这在粒子之间产生了高的相对速度,导致质量喷射,可以完全抑制行星形成。未对准的类地环联星行星可能会在存在未对准的环联星气体盘的情况下形成,这可能有助于在行星形成期间调整粒子轨道并保持行星的倾角。
2022-02-21 astro-ph.EP
On the Abundance of Circumbinary Planets
我们在这里提出的第一个观测为基础的确定的发生率的环联行星。这是来自公开可用的开普勒数据,使用自动搜索算法和去偏过程来产生已知的七个系统所暗示的发生率。这些比率主要取决于行星倾角的分布:如果环联星的行星优先与它们的主星联星共面,就像已经提出的那样,那么$R_p>6R_\oplus$与$P_p<300$ \ d一起运行的行星的出现率是$10.0 ^{+18}_{-6.5}$ \%(95\%置信限),高于但与单星率一致。另一方面,如果基本的行星倾角分布是各向同性的,那么这种发生率就会急剧上升,下限为47%。这意味着在环双星盘中的形成和随后的动力学演化必须要么导致大部分共面行星,要么比在拱星盘中更容易进行。作为这项调查的结果,我们还表明,巨行星(${>}10R_\oplus$)是显着不太常见的环联星轨道比他们的小兄弟姐妹,并确认提出的短缺环联星行星轨道的开普勒样本中的短周期双星是一个真正的效果。
2014-08-04 astro-ph.EP
Influence of the circumbinary disk gravity on planetesimal accumulation in the Kepler 16 system
最近,美国宇航局开普勒任务的观测发现了第一颗环绕双星轨道的行星。我们试图回答的问题是,这些行星在环双星盘中的何处形成,以及它们在其中迁移了多远才到达现在的位置。我们研究的是行星形成的第一个也是更微妙的阶段,即微行星积累形成行星胚胎的阶段。我们使用流体动力学程序FARGO来研究盘的演化和嵌入其中的微行星的测试种群。用这种混合流体动力学-N-体程序,我们可以正确地解释气体对微行星的拖曳力和盘对微行星的引力。数值模拟结果表明,微行星群中偏心盘的引力使它们的偏心率远大于距恒星10 AU以内的双星扰动所引起的偏心率。此外,行星盘的重力阻止了小行星近心点的完全对齐。这两种效应都导致了大的冲击速度,超过了侵蚀的临界值。行星体在环双星盘中的聚集似乎是由于环双星盘的引力扰动而被阻止靠近恒星对。观测到的行星可能形成于盘的外部区域,然后通过与盘的潮汐相互作用迁移到内部。
2013-03-20 astro-ph.EP
KIC 9632895 - The 10th Kepler Transiting Circumbinary Planet
我们目前发现的KIC 9632895 b,一个6.2地球半径的行星在一个低偏心率,240.5天的轨道上的食双星。双星本身由一对太阳质量为0.93和0.194的恒星组成,轨道周期为27.3天。这颗行星的轨道平面正在快速进动,它的倾角只有在开普勒数据的后半部分才与主星充分对齐。因此,在光变曲线的后半部分有三次凌日,但在光变曲线的前半部分发生的三次会合都没有产生凌日。岁差周期约为103年,在这个周期中,凌日只有约8%的时间可见。这意味着,对于我们探测到的每一个像KIC 9632895这样的系统,都有大约12个环双星系统存在,但目前没有表现出凌日。这颗行星的质量太小,不会对双星产生明显的扰动,因此它的质量无法用这些数据测量;但我们的光动力学模型将1-sigma的上限定为16个地球质量。这颗行星的周期是双星的8.8倍,处于动力学不稳定区之外。然而,它确实位于双星系统的宜居带内,这使它成为开普勒环双星系统十颗行星中的第三颗。
2014-09-04 astro-ph.EP
Spiral patterns in planetesimal circumbinary disks
行星形成的情景和观测到的双星系统中的行星动力学提出了许多理论挑战,特别是在环双星行星系方面。我们探讨了行星环双星盘在气体成分消失时的动力学搅动。为此,我们遵循Heppenheimer(1978)和Moriwaki and Nakagawa(2004)的理论方法,发展了环双星盘中微行星动力学的长期理论。如果双星是偏心的,并且其组成部分的质量不相等,就会产生螺旋密度波,在长期时间尺度上吞没盘,根据问题参数,可能超过10^7年。螺旋模式是短暂的,因此,它的存在可能会背叛系统的年轻。我们探索模式分析和数值实验。推导出的解析螺旋是一个修改lituus,它完全匹配的数值密度波在无气体的情况下。利用SPH格式,我们研究了残余气体对波传播的影响。
2015-03-19 astro-ph.EP
The scattering outcomes of Kepler circumbinary planets: planet mass ratio
最近的研究表明,Kepler-34 b和Kepler-413 b的自由偏心率远大于它们的强迫偏心率,这意味着它们的形成过程中可能发生了散射事件。观测到的开普勒-34b的轨道配置不能很好地再现在磁盘驱动的迁移模型,而两个行星散射的情况下可以发挥重要作用的塑造行星配置。这些研究表明,开普勒发现的环双星行星可能经历了散射过程。在这项工作中,我们广泛的调查散射的结果,环联行星的行星质量比的影响为重点。我们发现,行星质量比和行星的初始相对位置是影响幸存行星偏心率分布的两个重要参数。作为模型的应用,我们讨论了观测到的Kepler-34 b和Kepler-413 b的轨道构型。我们首先采用盘驱动模型的结果作为初始条件,然后模拟了发生在环双星行星演化后期的散射过程。结果表明,当考虑两颗不等质量行星的抛射模型时,Kepler-34 b和Kepler-413 b的当前轨道构型可以很好地再现。我们的工作进一步表明,目前发现的一些环双星单行星系统可能是原始多行星系统的幸存者。盘驱动的迁移和后期发生的散射事件对最终系统的塑造起着不可替代的作用。
2017-09-13 astro-ph.EP
On the Fate of Unstable Circumbinary Planets: Tatooine's Close Encounters with a Death Star
轨道变得不稳定的环联行星可能会被其中一颗恒星抛出、吸积,甚至被捕获。我们量化这些渠道的相对速率,为二次星的质量分数0.1与轨道的1AU。最常见的结果是射血,发生率约为80%。如果双星系统轻易而草率地形成环双星行星,这个过程可能会使银河系充满自由漂浮的行星。在很大一部分时间里,大约20%,不稳定的行星会撞击主星或副星。我们跟踪了一个类似于彗星的行星是否会在近距离通道中经历潮汐剥离事件,并发现这些事件不足以改变行星的轨迹,尽管这可能是从一个由这个过程产生的自由浮动行星的结构变化中观察到的。
2015-11-10 astro-ph.EP
Modelling circumbinary protoplanetary disks II. Gas disk feedback on planetesimal dynamical and collisional evolution in the circumbinary systems Kepler-16 and 34
目标。本文研究了在进动偏心气体盘引力影响下,围绕观测系统Kepler- 16和Kepler-34的环双星原行星盘中小行星生长的可能性。方法.我们嵌入我们以前的流体动力学模拟的结果,原行星盘周围的二进制到N体代码执行3D,高分辨率,粒子间引力启用模拟的星子生长和动力学,包括由气体赋予的引力。结果包括完整的,进动的不对称气体盘产生高偏心率轨道的微行星轨道在边缘的circumbinary腔,气体表面密度和偏心率有其最大值。气盘能够有效地调整在某些区域的星子近心点,从而形成相控的、不相互作用的轨道。在这些区域之外,偏心的微行星轨道变得错位和重叠,导致微行星碰撞时轨道交叉和相对速度高。这可能导致侵蚀性碰撞数量的增加,远远超过导致增长的碰撞数量。来自静态轴对称气体盘的引力聚焦是弱的,并且不显著改变来自无气体情况的碰撞结果。结论.由于气盘的不对称性,微行星受到强烈的扰动而进入高度偏心的轨道。在微行星轨道没有很好地对齐的地方,轨道交叉导致侵蚀性碰撞的数量增加。这使得在开普勒-16 b和开普勒-34 b的位置很难发生持续的小行星吸积,因此我们排除了原位生长。这进一步支持了我们最初的建议,即大多数环双星行星应该在盘的更远处形成并向内迁移。
2016-04-06 astro-ph.EP
Recent Kepler Results On Circumbinary Planets
在美国宇航局开普勒光度计的一长串令人兴奋的发现中,排名靠前的是发现凌日的环双星行星。在短短一年多的时间里,这样的行星数量从零增加到七个,其中包括一个多行星系统,其中一颗行星位于宜居带(开普勒-47)。我们正在迅速学习如何更好地探测和描述这些行星,包括识别它们的过境时间和持续时间变化的“确凿证据”。即使只有少数这样的行星,一些令人兴奋的趋势正在出现。
2013-08-28 astro-ph.EP
An Algorithm For Photometric Identification Of Transiting Circumbinary Planets
凌日行星通过其主恒星周期性地变暗一个固定的量来表现自己。另一方面,凌日环联星(CB)行星的光变曲线在凌日期间既不是周期性的,也不是单一深度的。这些性质使得目前流行的凌日发现算法BLS几乎失效,因此开发了一种用于识别CB行星的BLS改进版本- CB-BLS。我们表明,使用这种算法,有可能找到CB行星的食双星的光变曲线的残差,有1%以上的噪声水平-质量是常规实现目前的地面过境调查。以前使用CM Dra和其他地方的日食时间最小值的变化来搜索CB行星与径向速度的关系比过境搜索更密切,因此与CB-BLS非常不同。探测CB行星预计将对我们对系外行星的理解产生重大影响,特别是系外行星的形成。使用CB-BLS将允许轻松地利用操作中的大规模地面和空间光度测量来寻找这些难以找到的物体。
2008-05-08 astro-ph astro-ph.EP
Kepler-16: A Transiting Circumbinary Planet
我们报告探测到一颗行星,其轨道围绕着一对低质量恒星。来自开普勒太空船的数据显示,除了两颗恒星的相互食之外,这颗行星还穿过两颗恒星,对所有三个天体的绝对尺寸进行了精确的限制。这颗行星的质量和大小与土星相当,并且围绕其两颗母星运行近229天的圆形轨道。食星的质量是太阳的20%和69%,并且有一个偏心的41天轨道。所有三个天体的运动都被限制在一个平面的0.5度之内,这表明该行星是在一个环双星盘内形成的。
2011-09-15 astro-ph.EP
No circumbinary planets transiting the tightest Kepler binaries - a possible fingerprint of a third star
开普勒任务已经发现了8个环双星系统,它们都是在周期大于7 d的食双星周围发现的。这比开普勒发现的典型食双星周期要长,因此在最近的双星周围缺乏行星。在本文中,我们建议如何解释这种缺乏可能是由一个遥远的恒星第三同伴的存在下,缩小了内部的双轨道的过程中的Kozai周期和潮汐摩擦,一种机制,已被牵连产生大多数的双星周期低于7天。我们表明,这些不断发展的三星系统的几何形状和轨道动力学是高度限制性的环双星行星,这是受本身的Kozai调制,一方面,并可以屏蔽两个内部的恒星从他们的Kozai周期和随后的收缩,另一方面。只有在宽而倾斜的轨道上的小行星才可能形成,存活下来,并允许内部的双星收缩。很难被发现。
2015-08-14 astro-ph.EP astro-ph.SR
Formation of polar terrestrial circumbinary planets
目前发现的所有环联星行星的轨道几乎与联星轨道共面。虽然不对齐的环联星行星更难探测,但对偏心联星周围的极性对齐的环联星气体和碎片盘的观测表明,极性行星形成是可能的。极向行星的稳定轨道与双星的轨道平面成90度角,其角动量矢量与双星的偏心率矢量一致。在n体模拟中,我们利用流体动力学气盘模拟来模拟极地类地行星形成,以激发初始粒子分布。围绕偏心双星形成的类地行星更可能是极线排列而不是共面排列。类似的行星系在偏心双星周围形成极线排列,在圆双星周围形成共面排列。极地行星系即使在广义相对论的影响下也是稳定的。偏心双星的行星轨道在所有倾角上都表现出倾斜和偏心振荡,但共面情况下的振荡比极面情况下的大。我们认为,极向排列的类地行星将在未来被发现。
2021-09-23 astro-ph.EP
Formation of circumbinary planets in a dead zone
环联星行星已经在轨道半径上观测到,在这些半径上,双星扰动可能对气盘结构、微行星速度色散以及湍流和微行星之间的耦合产生重大影响。在这里,我们注意到,所有这些影响的行星形成的影响是定性的改变,如果环双星盘结构分层,与非湍流中面层(死区)和强烈的湍流表面层。对于近距离双星,我们发现,死区通常从半径接近内盘边缘的半径约10-20 AU的二进制的质量中心。表面密度的峰值出现在死区内,远离内部盘边缘,接近雪线,并且可以作为空气动力学耦合固体的陷阱。我们认为,环联行星形成可能更容易在这个优先位置附近比磁盘周围的单星。然而,在宽双星周围的死区是不太可能的,因此行星形成可能会更困难。
2013-06-21 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
The Role of Disc Self-Gravity in Circumbinary Planet Systems: I. Disc Structure and Evolution
我们提出了2维流体动力学模拟的结果,自引力的circumbinary光盘周围的参数相匹配的circumbinary行星托管系统开普勒-16,-34和-35。先前的工作表明,这些系统中的非自引力盘由于双星的潮汐截断而形成了一个偏心的进动内腔,并且在大半径处形成的行星会迁移,直到在这个腔中停滞。虽然这种情况似乎为观测到的环联星行星的轨道位置提供了一个自然的解释,但以前的模拟未能与观测到的行星轨道参数相匹配。这项工作的目的是检查的作用,在修改circumbinary光盘结构作为光盘质量的函数,在考虑嵌入式circumbinary行星的演变。与以前的工作一致,我们发现,对于盘质量的1- 5倍的最小质量太阳星云(MMSN),盘的自引力影响的结构和演变的环双星盘适度的变化。将椎间盘质量增加到10或20 MMSN会导致椎间盘结构发生两个显著变化。首先,内腔的规模大幅缩小,使其外缘更接近双星。第二,除了偏心内腔之外,在盘的外部区域中形成了附加的旋进偏心环状特征。如果行星形成在盘的生命早期就开始了,这些变化将对行星和前体物质的形成和演化产生重大影响。
2016-10-25 astro-ph.EP
1:1 orbital resonance of circumbinary planets
最近对开普勒-47中第三颗行星的探测表明,双星可以在环双星轨道上拥有几颗行星。为了了解这样的系统的演变,我们进行了二维流体动力学模拟的circumbinary光盘与两个嵌入式行星的几个开普勒系统。在开普勒-47和开普勒-413这两个例子中,行星在圆盘内缘附近的行星停车位置以1:1的平均运动共振被捕获。轨道完全对齐,平均偏心率约为0.25至0.30,行星以马蹄形运动纠缠。随后的n体模拟没有光盘显示的配置是稳定的。我们的研究结果指出,存在一类新的稳定的共振轨道的双星。这样的轨道在现实中是否存在还有待观察。
2019-08-27 astro-ph.EP
Assembly of Protoplanetary Disks and Inclinations of Circumbinary Planets
开普勒卫星已经发现了许多围绕近距离双星运行的行星。这些环双星系统有高度对齐的行星和双星轨道。本文探讨了行星和双星轨道之间的相互倾角如何反映原行星盘组装的物理条件以及原双星和环双星盘之间的相互作用。由于形成恒星的分子云的湍流性质,落在环双星盘和中央原恒星双星盘外部区域的气体可能有不同的旋转轴。因此,新组装的环二进制磁盘可能会相对于二进制文件错位。然而,来自双星的引力扭矩会使星盘产生扭曲,反作用扭矩会使星盘和双星轨道平面对齐。我们提出了一个新的,分析计算这种对齐扭矩,并表明,二进制磁盘倾角可以明显减少后,二进制吸积的百分之几,其质量从磁盘。我们的计算表明,在没有其他干扰的情况下,环绕双星盘和行星周围的近(亚AU)恒星双星,其中质量吸积到原二进制是非常可能发生的,预计将高度对准的二进制轨道,而磁盘和行星周围的宽二进制可能会错位。测量环联行星系的相互倾角可以为这类系统的诞生环境提供线索。
2013-04-18 astro-ph.EP
Orbital stability of two circumbinary planets around misaligned eccentric binaries
利用$n$体模拟方法研究了由两颗非零质量行星组成的倾斜环联行星系的稳定性。行星最初是在圆形轨道上,彼此共面,如果它们形成在一个平坦但倾斜的环双星气体盘中,并且在一个远小于盘节进动周期的时间差内与盘脱离,这是可以预期的。我们限制稳定的多行星环双星系统的参数。行星与行星之间以及行星与双星之间的相互作用都可能导致复杂的行星倾斜振荡,从而使其中一颗或两颗行星的轨道不稳定。由于这两种相互作用之间的相互作用,该系统比这些单独相互作用的影响要不稳定得多。系统的稳定性对双星的偏心率、轨道倾角和两颗环双星行星的半长轴都很敏感。如果外行星位于$5\,a_{\rm b}$,超过与内行星2:1的平均运动共振,系统通常是稳定的。对于较大的内行星半长轴,系统不太稳定,因为冯-蔡佩尔-科扎伊-利多夫机制起着重要的作用,特别是对于低偏心率的双星。在不稳定的情况下,最可能的结果是一颗行星被抛出,另一颗行星仍然被束缚在一个高度偏心的轨道上。因此,我们认为这种不稳定性是产生自由浮动行星的有效机制。
2023-03-13 astro-ph.EP
Birth Locations of the Kepler Circumbinary Planets
开普勒任务已经发现了大约12个环双星行星系,所有这些行星都在大约1个天文单位的轨道上。我们把边界的位置在环联原行星盘,这些行星可能已经形成了通过碰撞凝聚开始从小(公里大小或更小)的星子。首先,我们提出了一个长期的星子动力学模型,说明(1)由于偏心进动双星的扰动,以及(2)重力和(3)气体从一个进动偏心盘拖曳。它们的同时作用导致了丰富的动力学,在盘中出现了(多个)长期共振。我们推导出大小相关的微行星偏心率的解析结果,并证明了盘重力的环双星动力学的关键作用。然后,我们将这些结果与碰撞结果的一个简单模型相结合,发现在开普勒16这样的系统中,从10-100米的微行星开始的微行星增长可能在几个AU之外。发生这种情况的外部确切位置对磁盘偏心率,密度和岁差率以及第一代微行星的大小很敏感。来自盘内部双星的强烈扰动,加上几个天文单位的长期共振,抑制了双星2 - 4天文单位内千米大小的微行星的生长。在开普勒环双星系统中,只有在1天文单位处表面密度小于500 g/cm^2的低质量盘中的大型(几公里大小)天体才有可能原位生长出小行星。
2015-05-04 astro-ph.EP
Tatooine's Future: The Eccentric Response of Kepler's Circumbinary Planets to Common-Envelope Evolution of their Host Stars
受最近开普勒发现的环绕九颗近距离双星的行星的启发,我们探索了前者的命运,因为后者从主序星演化出来。我们将双星演化模型与动力学模拟相结合,研究这些行星的轨道演化,因为它们的宿主经历了共同的包络阶段,在这个过程中失去了大量的动力学时间尺度上的质量。其中五个系统至少经历了一个罗氏瓣溢出和共包络阶段(开普勒1647经历了三个),双星要么收缩到非常短的轨道,要么合并;两个系统触发了双简并超新星爆炸。开普勒发现的环联星行星在共包络相的末期仍然受到引力的束缚,迁移到更大的轨道,并可能获得显著的离心率;它们的轨道膨胀可能超过一个数量级,并可能发生在单个行星轨道的过程中。这些行星可以到达的轨道在性质上与目前已知的后共包络、食时变化的环双星候选者一致。我们的研究结果还表明,环双星行星可以经历两种模式的轨道膨胀(绝热和非绝热),如果他们的主机二进制经历一个以上的共同信封阶段;多行星环双星系统,如开普勒-47可以在同一个共同信封阶段经历两种模式。此外,与水星绕太阳运行不同,一颗半长轴相同的环联星可以在总质量为1 MSun的近距离双星的共同包层演化中幸存下来。
2016-10-11 astro-ph.EP
Kepler-413b: a slightly misaligned, Neptune-size transiting circumbinary planet
我们发现了一颗绕开普勒K + M双星系统KIC 12351927(Kepler-413)公转约66天的凌日行星(Rp = 4.347 +/-0.099RE),其偏心轨道为ap = 0.355 +/-0.002AU,ep = 0.118 +/-0.002。这两颗恒星的质量分别为:MA = 0.820 +/-0.015MSun,RA = 0.776 +/-0.009RSun和MB = 0.542 +/-0.008MSun,RB = 0.484 +/-0.024RSun,公转周期分别为10.11615 +/-0.00001天,轨道近似为圆形(eEB = 0.037 +/-0.002)。EB的轨道平面稍微倾斜于视线(iEB = 87.33 +/-0.06度),而在参考历元,行星的轨道平面倾斜于双星平面约2.5度。周期约为11年的轨道岁差导致后者对天平面的倾角不断变化。因此,这颗行星经常无法在下合点凌过主星,导致数百天没有凌日(对应于多个行星轨道周期)。我们预测下一次凌日要到2020年才会发生。该系统的轨道结构使这颗行星比扩展的宜居带的内边缘更靠近其宿主恒星。此外,该系统的轨道配置使得CBP可能会在EB的影响下经历卡西尼态动力学,其中行星的进动速度与其轨道进动速度相当。根据CBP的角进动频率,它可能会在进动时间尺度上经历数十度(和复杂的季节性周期)的波动。
2014-01-28 astro-ph.EP
Kepler-1661 b: A Neptune-sized Kepler Transiting Circumbinary Planet around a Grazing Eclipsing Binary
本文报道了开普勒测光中发现的一颗海王星大小(R_p = 3.87 +/-0.06R_Earth)的凌日环联星Kepler-1661 b。这颗行星的公转周期约为175天,其轨道进动周期仅为35年。岁差导致轨道平面的排列发生变化,从地球上看,这颗行星只有约7%的时间处于凌日状态。与其他几颗开普勒环联星行星一样,开普勒-1661 b的轨道接近稳定半径,并且靠近宜居带的(热)边缘。这颗行星的轨道是一个单线掠食双星系统,包含一对0.84 M_Sun和0.26 M_Sun的恒星,在一个轻微偏心(e=0.11),28.2天的轨道上。该系统相当年轻,估计年龄约为1-3 Gyrs,并表现出显著的星点调制。掠食配置意味着系统对双星倾角的变化非常敏感,这表现为日食深度的变化。恒星黑子污染了日食测光,但不是以通常的方式引起虚假的日食时间变化。相反,星点改变了光曲线的标准化,从而改变了日食深度。这可能导致虚假的日食深度变化,然后错误地归因于双星轨道岁差。
2020-01-09 astro-ph.EP astro-ph.SR
Orbital Evolution of a Circumbinary Planet in a Gaseous Disk
在近距离双星系统中发现的次木星类环联星行星,其轨道刚好在动力学不稳定区域之外,而动力学不稳定区域由宿主双星的偏心率和质量比决定。这些行星被认为是在雪线之外形成的,并迁移到目前的轨道,而不是在原地形成。我们提出了一个方案,其中一颗行星形成的雪线以外,并迁移到环双星盘的内边缘,这是在不稳定的区域,然后通过向外运输移动到当前的轨道。这种向外的传输是由引力不稳定区域内中心恒星的轨道激发和气体拖曳力的阻尼平衡驱动的。利用耗散环双星原行星盘对不同偏心率和质量比的双星系统进行了N体模拟。在偏心率较小的双星系统中,行星更有可能在不稳定区域之外达到稳定的轨道。这个结果对质量比的敏感性不如对偏心率的敏感性。这些依赖关系与观测到的拥有环双星行星的双星系统的数据是一致的。我们发现CBPs的轨道靠近不稳定边界,我们的轨道演化方案解释。
2019-07-23 astro-ph.EP
Sculpting the circumbinary planet size distribution through resonant interactions with companion planets
两个行星的共振锁定是会聚盘迁移的预期结果。行星随后迁移到一起作为一个共振对。在环联星行星的背景下,圆盘被联星内部截断。如果只有一颗行星,那么这个内部圆盘边缘将提供一个天然的停车位。然而,当两颗行星在共振中一起迁移时,在停止在圆盘边缘的内行星和继续向内扭转的外行星之间将存在张力。在本文中,我们研究了这种效应,结果是一个函数的行星-行星质量比。较小的外行星倾向于与内行星保持稳定的外部2:1或3:2共振,内行星本身保持在圆盘边缘附近。质量相等或更大的外行星倾向于将内行星推过盘边缘,过于靠近双星,导致它被弹出或有时翻转到外部轨道。我们的模拟显示,这个过程可以解释观测到的小型(< 3个地球半径)环联行星的缺乏,因为小型行星经常被抛出或留在长周期轨道上,因此凌日探测的可能性较小。这也可能是产生自由漂浮行星和像Oumuamua这样的星际闯入者的有效机制。
2022-03-14 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
Terrestrial Planets Formation around Circumbinary Habitable Zone: Inward Migration in the Planetesimal Swarm
根据核心吸积理论,环双星胚只能在临界半长轴(CSMA)之外形成。然而,由于相对较高的密度的固体物质在内部磁盘,显着数量的小星子必须存在于内部区域时,胚胎形成的外部这个CSMA。因此,在气盘耗尽后,由星子群诱导的胚胎迁移是可能的。通过数值模拟,我们发现:(1)散射驱动的胚胎向内迁移是稳健的,如果采用类MMSN盘的质量分布,行星可以在宜居带形成;(2)内部区域的星子总质量和胚胎-胚胎连续散射是导致胚胎显著迁移的两个关键因素;(iii)分散驱动的胚胎迁移是一种自然的水分输送机制。我们建议,行星探测应集中在其宜居带靠近CSMA的密近双星。
2012-11-29 astro-ph.EP
The polar debris disc around 99 Herculis: A potential signpost for polar circumbinary planets
本研究通过N体模拟证明,99 Herculis的极地碎片盘狭窄结构最可能由两颗牧羊极地环绕双星行星塑造,而非单一行星,并提出了可检验的模型。
2025-10-09 astro-ph.EP
On the Detection of Habitable Trojan Planets in the Kepler Circumbinary Systems
本文介绍了在开普勒宜居带环联行星系(开普勒-16,-47,-453,-1647,-1661)中探测可居住特洛伊行星的前景研究结果。我们整合了10,000个独立的N体系统(N= 4,6)的轨道,每个系统都有一个地球质量的天体,位于宿主HZ环双星行星的L4和L5拉格朗日点附近的随机选择的轨道上。我们发现,稳定的特洛伊行星被限制在一个狭窄的范围内的半长轴在所有五个系统和有限的小偏心率在开普勒-16,-47,和-1661。为了评估探测这些可居住的特洛伊行星的前景,我们计算了它们在其宿主天体的过境时间中引起的变化幅度。结果表明,凌日时间变化(TTV)的平均幅度与凌日行星的质量相关,范围从开普勒-16 b的70分钟到开普勒-47 c的390分钟。我们的分析表明,由这些特洛伊机构造成的环联行星的TTV落在开普勒望远镜的长节奏数据获得的定时精度的可检测范围内。后者指出开普勒数据是寻找可居住的特洛伊行星的可行来源。
2021-03-05 astro-ph.EP