Exoplanets synchronization in the habitable zone: Learning from Venus' retrograde rotation
Institute of Astronomy, Geophysics and Atmospheric Sciences, Universidade de São Paulo（圣保罗大学天文、地球物理和大气科学学院）
研究通过分析金星的逆行自转，探讨了太阳型恒星适居带中行星自转逆转的机制，发现大气形成过程可使行星自转逆转，无需碰撞或剧烈扰动。
2026-03-06 astro-ph.EP
Photoevaporative Flows From Exoplanet Atmospheres: A 3-D Radiative Hydrodynamic Parameter Study
光电离驱动的行星大气蒸发已经成为短周期轨道行星的一个潜在的基本过程。虽然一维研究已经证明了恒星通量在改变亚木星质量行星的大气质量和组成方面的有效性，但对于这种“行星风”流的更大规模、多维度性质仍有许多不确定性。本文采用一种新的辐射-流体动力学平台来模拟大气蒸发流动。使用AstroBEAR AMR多物理场代码在一个共同旋转的框架中心的行星，我们模拟电离光子到大气中的传输，随后发射的风和风的大尺度演变受潮汐和非惯性力。我们对质量为0.263和0.07木星的行星以及$2 \times 10^{13}$和$2 \times 10^{14}$光子/cm ^2/s的恒星通量进行了模拟。我们的研究结果揭示了新的，潜在的可观察到的行星风流动模式，包括在某些情况下，在其轨道上落后于行星的延伸中性尾巴的发展。
2018-11-22 astro-ph.EP
Grain alignment and rotational disruption by radiative torques in exoplanet atmospheres
尘埃云在热彗星的大气中无处不在，并影响它们的可观测特性。尘埃颗粒在云中的排列和由此产生的尘埃极化是研究系外行星磁场的一种很有前途的方法。此外，大气中的颗粒尺寸分布在大气中的物理和化学过程中起着重要的作用，这是相当不确定的。本文首先利用辐射力矩（RATs）研究了热尘埃大气中尘埃粒子的排列。我们发现，硅酸盐颗粒可以对齐的RAT与磁场（B-RAT）由于强磁场的热超导体，但碳颗粒的抗磁性材料往往是与辐射方向（k-RAT）。在低海拔$r<2R_{\rm p}$（$R_{\rm p}$是行星半径），只有大颗粒可以排列，但$a\sim 0.01μ$ m的微小颗粒可以在高海拔$r>3R_{\rm p}$排列。然后，我们研究了尘埃颗粒的旋转破裂的辐射扭矩破坏（RATD）机制。我们发现，大颗粒可以被RATD破坏成较小的尺寸。高抗拉强度的晶粒在$r>3R_{\rm p}$的高度被破坏，但弱晶粒在较低的高度被破坏。我们认为，大颗粒分裂成较小的颗粒可以促进尘埃云由于较低的重力逃逸到高海拔地区，并可以解释热木星中高海拔云的存在以及超级喷气式大气。
2021-08-23 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
The evolution of catastrophically evaporating rocky planets
本文构建耦合压力、密度与热演化的岩质行星内部模型，揭示灾难性蒸发行星近全固态且尘埃源自昼侧薄熔岩池，并据此约束亚地球质量近距类地行星的出现率。
2024-01-15 astro-ph.EP
Star-planet interaction through spectral lines
对系外行星系统的光谱观测的增长使得有可能测试理论模型和研究系外行星大气与恒星风和高能光子的相互作用。在这项工作中，我们提出了一套数值三维模拟的HD 209458 b的谱线观测其蒸发大气。不同的模拟旨在再现恒星与行星相互作用的不同场景。用我们的模型，我们重建了Ly $α$线在过境和比较与观测。这些结果使我们能够分析这些不同情况下的线轮廓的形状，与观测结果的比较表明，HD 209458 b可能具有小于1 G的磁场。我们还探讨了模型的镁线的行为与无磁场。
2019-12-08 astro-ph.EP astro-ph.SR
Estimating photoevaporative mass loss of exoplanets with PLATYPOS
我们开发了PLATYPOS（PLAneTarY Photoevaporation Simulator），这是一个Python代码，用于对在类似地球的岩石核心上具有氢氦包层的近距离行星进行行星光蒸发质量损失计算。以物理和模型参数作为输入，PLATYPOS计算大气质量损失以及行星半径随时间的演变，同时考虑到行星的热冷却和随后的半径演变。特别是，我们实现不同的恒星活动随时间的演变轨迹。我们的设置允许预测一颗行星是否可以保留其大气的很大一部分，或者完全蒸发，只留下裸露的岩石核心。用户提供有关感兴趣的恒星-行星系统的信息，包括行星和宿主恒星的参数，以及恒星的旋转和活动演变。此外，蒸发质量损失率估计的几个细节可以选择。这包括高能量光子的有效吸收截面、蒸发效率和流体动力学逃逸模型。
2022-01-06 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Repercussions of thermal atmospheric tides on the rotation of terrestrial planets in the habitable zone
半日大气热潮汐对于位于主星宜居带的类地系外行星是非常重要的。在固体潮汐的作用下，它们扭转这些行星，从而有助于确定它们的旋转状态和气候。鉴于热潮汐的复杂动力学，分析模型对于理解其对行星大气的结构和旋转以及潮汐频率的依赖性至关重要。在这种情况下，由Lindzen和Chapman在60年代提出的最新模型很好地解释了类地快速旋转体渐近状态下热潮汐的性质，但预测了自旋轨道同步附近的非物理发散潮汐扭矩。在这项工作中，我们提出了一个新的模型，通过考虑耗散过程，通过牛顿冷却来解决这个问题。首先，我们恢复潮汐扭矩最近获得的数值模拟使用大气环流模式（GCM）。其次，我们表明，潮汐响应是非常敏感的大气结构，特别是对流的稳定性。强稳定层结能够消除大气潮汐扭矩，导致同步，而对流大气将受到强扭矩，导致非同步旋转状态。
2017-10-19 astro-ph.EP
Pathways of Survival of Exomoons and Inner Exoplanets
本研究探讨了系外卫星在严苛动力学条件下的长期幸存路径，发现大质量卫星可通过同步母行星自转压制恒星潮汐作用，从而阻止内侧系外行星坠入恒星并延长其寿命。
2023-03-30 astro-ph.EP
Three-Dimensional Disk-Satellite Interaction: Torques, Migration, and Observational Signatures
卫星与气体盘的相互作用导致螺旋密度波的激发，从而从轨道中去除角动量。此外，如果轨道与圆盘不共面，三维效应将激发弯曲波和偏心波。我们进行了三维流体动力学模拟研究非线性盘卫星相互作用的无粘原行星盘的各种轨道倾角从$0^\circ$ $180^\circ$。众所周知，即使对于零倾角，三维效应也是重要的。在这项工作中，我们（1）表明，对于小倾角的行星，（如在太阳系中），总扭矩和迁移率等效应强烈依赖于倾角，并且有显著差异（约小2.5倍），（2）给出了偏移率，倾斜阻尼，（3）给出了相对于原行星盘倾斜轨道的行星的观测特征。对于错位的行星，我们发现很好的协议与线性理论的限制小倾角，并与动态摩擦估计中间倾角。我们发现，在后一种情况下，动力摩擦力是不平行的相对行星速度。总的来说，推导的公式将是重要的研究系外行星的双折射。
2018-02-06 astro-ph.EP
Dynamical evolution and spin-orbit resonances of potentially habitable exoplanets. The case of GJ 581d
GJ 581d是一个潜在的适合居住的超级地球，在绕着附近的M矮星运行的多系外行星系统中。我们调查这颗行星的长期动态，重点是它可能的最终旋转状态通过潮汐与主机的相互作用。用基准行星探测算法重新分析了已公布的恒星径向速度，以确认没有证据表明最近提出的另外两颗行星（f和g）。限制的范围，最初检测到的四个行星，我们评估系统的动力学稳定性，并发现有界的轨道运动的混沌。对于行星d，特征李雅普诺夫时间是38年。长期的数值积分表明，四颗行星的系统是稳定的，行星d的偏心率在0.27左右的小范围内准周期性变化，其半长轴变化很小。GJ 581d与其主星的自旋轨道相互作用主要是由主星对行星施加的潮汐所控制。我们模拟这种相互作用，假设地幔的地球组成。除了通常包括的三轴引起的扭矩和潮汐扭矩的长期部分之外，我们还包括这些扭矩的振荡分量。事实证明，取决于地幔温度，行星被困在2：1或更高的自旋轨道共振中。这颗行星不可能达到1：1的共振。这增强了地球适合持续生命生存的可能性。
2013-01-21 astro-ph.EP physics.geo-ph
Weakened Magnetic Braking in the Exoplanet Host Star 51 Peg
本研究通过估算风制动力矩，结合分光偏振测量、X射线和星震学分析，证实系外行星宿主星飞马座51处于减弱磁制动状态，这对该系统的空间天气环境具有重要意义。
2024-01-03 astro-ph.EP astro-ph.SR
Magnetic field of gas giant exoplanets and its influence on the retention of their exomoons
该研究分析气态巨系外行星的磁场演化及磁-潮汐相互作用，揭示磁场强度、行星轨道位置对系外卫星留存的影响规律，并估算相关射电信号的FAST探测距离上限。
2024-03-11 astro-ph.EP astro-ph.SR
Effects of Extreme Obliquity Variations on the Habitability of Exoplanets
我们探讨了在假设的系统与高的相互倾斜的行星可居住性的影响，行星质量的变化。我们发现，类地系外行星上的大振幅、高频率的冰性振荡可以抑制冰-冰反馈，增加宜居带的外缘。我们将探索限制在由一颗太阳质量的恒星，一颗地球质量的行星和1个或2个更大的行星组成的假设系统。我们验证了这些系统是稳定的$10^8$年的N体模拟，并计算了由地球质量的行星的轨道演化和来自主星的扭矩引起的引力变化。我们在类地行星上运行一个简化的能量平衡模型，以评估行星表面的地面温度和冰覆盖率，并计算出行星快速变化的宜居带外缘的差异。对于每一个假设的系统，我们计算了两个条件下的可居住性的外缘：1）行星自旋和轨道的完全演化，以及2）偏心率和偏心率固定在它们的平均值。我们恢复了以前的结果，较高的固定密度和偏心率值扩大了宜居带，但也发现，密度振荡进一步扩大在所有情况下的宜居轨道。在宜居带外缘附近的类地行星可能更有可能支持生命，而不是固定自旋的行星。这类行星可能是最容易用太空望远镜直接描述的。
2014-04-14 astro-ph.EP
Evolution of angular-momentum-losing exoplanetary systems : Revisiting Darwin stability
我们评估的重要性，潮汐演变和它的相互作用与磁制动的人口热木星行星系。通过在恒星角动量损失的约束下使给定系统的总机械能最小化，严格地找到了动力学平衡态存在的条件。我们估计他们的持续时间，特别是当风扭矩旋转下来的明星几乎是由潮汐扭矩旋转起来补偿。我们引入无量纲变量来描述观测到的热木星系统的潮汐演化，并讨论了它们的自旋和轨道状态，使用广义达尔文图的基础上，我们的新方法。我们表明，它们的轨道性质与其宿主恒星的有效温度有关。由于磁制动和潮汐耗散的共同作用，围绕F型和G型恒星运行的行星的长期演化是显著不同的。在短周期行星的情况下，准静止状态的存在可以显着延迟它们的潮汐演化，否则会使行星落入其宿主恒星。目前发现大多数已知绕F型恒星运行的行星都在这个静止状态附近，可能与它们的主星在零年龄主序星上时的配置相差不远。考虑到角动量损失在恒星演化早期阶段的重要性，我们的研究结果表明，在适当检验行星系形成的迁移情景时，也必须考虑角动量损失。
2014-11-30 astro-ph.EP astro-ph.SR
Young Planets around Young Accreting Stars: I. Migration and Inner Stalling Orbits
本文通过三维MHD模拟量化年轻行星在湍流盘中的迁移机制，发现低密度盘使地球质量行星迁移时标超过哈勃时间而停滞于死区边界，巨行星则停滞于磁层截断半径，且恒星质量影响行星停滞位置，与观测统计一致。
2025-05-06 astro-ph.EP
Assessing magnetic torques and energy fluxes in close-in star-planet systems
在近轨道上的行星与其宿主恒星的磁化风相互作用。这种磁相互作用被认为是恒星色球层中增强辐射的来源，并参与设定近距离行星的迁移时间尺度。已知磁相互作用的效率取决于宿主恒星、行星的磁性，以及相互作用的磁拓扑。我们使用一个全球性的，三维的数值模型，在接近的恒星行星系统，磁流体动力学近似的基础上，计算网格的模拟不同性质的轨道行星。我们提出了一个简单的参数化的磁力矩，适用于行星，和相互作用所产生的能量通量。行星属性和风属性的依赖性被清楚地确定在派生的标度律，它可以用于长期的演化代码，考虑到行星迁移的磁相互作用的效果。它们还可以用来估计观测到的近距离恒星行星系统中增强发射的潜在磁源，以限制观测上可能存在的系外行星磁场。
2016-10-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
Dynamics of Colombo's Top: Tidal Dissipation and Resonance Capture, With Applications to Oblique Super-Earths, Ultra-Short-Period Planets and Inspiraling Hot Jupiters
本文对行星在潮汐耗散和外部伴星引力扰动共同作用下的自旋演化进行了全面的理论研究。这样的“自旋+伴星”系统（称为科伦坡顶）出现在许多行星环境中。潮汐力矩（驱动自旋-轨道对齐和同步）和来自伴星的引力力矩（驱动行星的轨道进动）之间的竞争产生了两种可能的自旋平衡（“潮汐卡西尼平衡”，tCE），它们是稳定和吸引的：“简单”tCE 1，通常具有较低的自旋重复性，和“共振”tCE 2，可以具有显著的重复性。后者是由自旋轨道共振引起的，当潮汐对准力矩强于伴星的岁差力矩时，它会被打破。我们描述了任意初始自旋方向的行星自旋的长期演化（包括星等和旋度），并发展了一种新的理论方法来解析地获得由潮汐耗散驱动的共振俘获几率.将我们的一般理论结果应用于系外行星系统，我们发现具有外部伴星的超级地球（SE）可能有很大的概率被困在高密度tCE 2中，假设SE具有广泛的原始密度。我们还评估了最近提出的“潮汐”的超短周期地球质量的行星的形成和热木星WASP-12 b的轨道衰变的情况。我们发现，在这两种情况下，共振捕获到tCE 2的概率一般是低的，这样一个高的dielity状态可以很容易地打破所需的轨道衰变。
2021-11-03 astro-ph.EP
Trapping low-mass planets at the inner edge of the protostellar disc
多个近距离低质量系外行星的形成仍然是一个谜。挑战是建立一个系统，其中最外层的行星距离恒星超过0.2 AU。在这里，我们调查如何处方I型行星迁移影响的能力，以捕获多个行星在一个共振链附近的原恒星盘的内边缘。一个尖锐的边缘建模为一个双曲正切函数加上超音速修正经典的I型迁移扭矩的结果在最里面的行星被推腔内通过共振相互作用与更远的行星，因为迁移是starward在略超音速偏心。低于几个地球质量的行星通常被困在一个共振链中，最外面的行星靠近圆盘边缘，但长期稳定性不能保证。对于更大质量的行星，迁移是如此之快，以至于最里面的共振对的偏心率被激发到高度超音速的水平，这是由于最里面的行星被推入空腔时阻尼减少;碰撞频繁发生，系统由一个或两个中等质量的行星组成，它们比圆盘的内缘更靠近恒星。我们发现了一个整洁的堆积外盘边缘的共振行星，只有当共转扭矩不迅速减少在高偏心率。我们呼吁详细研究行星迁移附近的磁盘的内边缘，这仍然是不确定的，并为更好地了解偏心阻尼和磁盘扭矩在超音速制度。
2018-08-14 astro-ph.EP
Outward Migration of a Gas Accreting Planet: A Semi-Analytical Formula
Institute of Science Tokyo（东京科学大学）；Westlake University（西湖大学）；Shanghai Astronomical Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海天文台）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Princeton University（普林斯顿大学）；University of California, Santa Cruz（加州大学圣克鲁兹分校）；Tsinghua University（清华大学）
该研究推导出一种半解析公式，揭示了气体吸积行星向外迁移的条件，并解释了其在塑造气态巨行星分布中的作用。
2025-11-29 astro-ph.EP
Magnetic Origins of the Stellar Mass-Obliquity Correlation in Planetary Systems
对凌日系外行星系统的详细观测特征表明，大质量（M > ~1.2太阳质量）恒星的自旋轴往往与其所在行星的轨道存在很大的偏差。相反，低质量恒星往往只有有限的相似度。最近在年轻恒星磁场强度的观测数据集中也出现了类似的趋势：大质量的T-Tauri恒星往往具有比质量较小的恒星弱10倍的偶极场。在这里，我们表明，相关的恒星质量的磁星盘扭矩的依赖性，自然解释了观察到的自旋轨道错位的趋势，只要错位是在磁盘托管阶段。磁力矩的作用是使低质量恒星的自旋轴与盘平面重新对准，其时间尺度明显短于典型的盘寿命，而同样的作用对大质量恒星的时间尺度要长得多。累积起来，我们的研究结果指出，太阳系外的自旋轨道错位的原始激发，信号与磁盘驱动的迁移作为短周期行星的主要运输机制的一致性。此外，我们预测，在系统中，近距离行星显示动态的签名，后星云就位的自旋轨道失调将不会遵循所观察到的与恒星质量的相关性。
2015-08-10 astro-ph.EP
Circum-planetary discs as bottlenecks for gas accretion onto giant planets
随着数百颗系外行星的发现，有必要重新审视巨行星吸积模型以解释它们的质量分布。特别是，由于大质量大气层的失控吸积时间很短，亚类木行星的形成仍然不清楚。然而，气体需要通过一个环绕行星的圆盘。如果后者具有低粘度（正如行星在“死区”形成所预期的那样），它可能会成为气体吸积的瓶颈。我们调查的最小吸积率是一个行星的极限假设下，行星盘是完全无粘性的，角动量的运输发生完全是因为从恒星的引力摄动。为了估计吸积率，我们提出了一个稳态模型的无粘环行星盘，垂直气体流入和外部扭矩的明星。在行星中心坐标系中，以恒星作为外部扰动物，在2D中进行了绕行星盘的流体动力学模拟，以测量恒星对盘施加的扭矩。圆盘显示了由恒星潮汐引起的双臂螺旋波，从圆盘的外缘向行星传播。恒星扭矩很小，相当于木星质量行星的两倍时间，大约为500万年。在极限假设下，这显然是真实吸积率的下限。这一结果表明，气体吸积到一个巨大的行星可以调节环行星盘。这表明太阳系外行星质量的多样性可能是这些圆盘中不同粘度的结果。
2012-11-08 astro-ph.EP
Migration of Jupiter mass planets in discs with laminar accretion flows
近年来，人们研究了巨行星在低粘度盘中的迁移。迁移速度和盘的粘性之间的比例关系被出现在行星引起的间隙边缘的涡流所打破。我们的目标是调查涡流驱动的迁移在低粘度光盘中存在的径向平流的气体，预期从角动量去除磁化盘风。我们使用基于网格的代码FARGOCA进行三维模拟。我们模拟了盘风的影响，方法是在盘的表面层上施加一个合成扭矩，其特征是指定的柱密度Sigma_A，因此它导致盘的吸积速率为每年10^-8太阳质量。具有这种结构的盘被称为“分层”，并且施加扭矩的层被表示为“主动”。我们还考虑了吸积的情况下，集中在光盘的中平面附近，模仿输运性质引起的大霍尔效应或弱欧姆扩散。我们观察到两个迁移阶段：在第一阶段，行星的迁移是由涡旋驱动的，并指向内部。当漩涡消失时，这个阶段结束。迁移取决于来自行星的扭矩阻止吸积流的能力。当流动快速且不受阻碍（小Sigma_A）时，迁移非常缓慢。当吸积流被完全阻塞时，迁移速度更快，速度由吸积流重新填充迁移行星后面的间隙的速率控制。巨行星在层状原行星盘中的迁移速度取决于吸积层的厚度。如果吸积层足够薄，允许通过盘不受阻碍地吸积，那么大多数巨型系外行星明显经历的大规模迁移的缺乏可以解释。
2021-11-08 astro-ph.EP
Dynamics of Rotation of Super-Earths
我们用数值方法研究了几个近地系外行星候选者的旋转动力学。在我们的模型中，由于行星的不对称平衡图形，行星的旋转受到中心恒星的扭矩的干扰。我们用金斯椭球体来模拟行星的形状。我们使用表面的截面和频谱分析，探索采用不同的参数和初始条件接近的主要自旋轨道共振态的系统的旋转相空间的数值。其中一个参数，轨道偏心率，在这里严格讨论的域内的有效性的轨道圆化时间尺度的潮汐模型。我们发现，依赖于一些参数的系统，如行星的半径和质量，偏心率等，旋转可以强烈扰动和混沌层周围的同步状态可能会占据一个显着的相空间区域。55 Cnc e就是一个例子。
2013-06-05 astro-ph.EP
A Novel Method to Constrain Tidal Quality Factor from A Non-synchronized Exoplanetary System
本文提出一种从非同步星-行星系统约束潮汐品质因子的新方法，通过对比系统观测状态与演化禁区约束 $Q'$，在 NGTS-10 系统中得到 $Q' \gtrsim 10^8$，表明现有理论不足，需引入抑制潮汐相互作用的机制。
2024-07-25 astro-ph.EP astro-ph.SR
Atmospheric tides in Earth-like planets
大气潮汐会强烈影响行星的旋转动力学。在类地行星家族中，如金星，这种物理机制与固体潮汐相结合，使得角速度在很长的时间尺度上演化，并决定了它们自旋的平衡构型。与固体内核相反，大气层同时受到来自恒星的潮汐引力势和日射通量的影响。气体的复杂响应与其物理性质有着内在的联系。这种依赖性必须加以表征和量化，以研究太阳系外的各种各样的行星系。我们开发了一个理论上的全球模型，辐射损失，这是占主导地位的缓慢旋转的大气中，考虑到。解析计算了压力场、密度场、温度场和速度场的潮汐扰动，并由此导出了大气勒夫数和恒星潮汐力矩的表达式。大气潮汐的动力学取决于潮汐扰动的频率机制：同步附近的热机制和快速旋转行星的动力机制。对类地和类金星系外行星的潮汐频率的扭矩的依赖性进行了量化，并与全球气候模型（GCM）模拟的结果吻合得很好。引入耗散过程，如辐射，规范化的潮汐响应的大气，否则它是奇异的同步。我们展示了超级地球大气的物理和动力学特性（如科里奥利，分层，背景压力，密度，温度，辐射发射）所发挥的重要作用，并指出了定义潮汐制度的关键参数（如惯性，布伦特-Väisälä，辐射频率，潮汐频率）和表征的行为与耗散的流体壳。
2016-11-15 astro-ph.EP
Asteroseismology and Spectropolarimetry of the Exoplanet Host Star $λ$ Serpentis
本研究针对系外行星宿主恒星$λ$ Ser，结合TESS星震观测、分光偏振数据等多波段观测，表征系统属性并约束演化路径，发现年龄不确定性限制属性解释，其角动量损失率高于同罗斯比数恒星，未来星震观测可提升年龄精度。
2023-08-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
Thermal tides in neutrally stratified atmospheres: Revisiting the Earth's Precambrian rotational equilibrium
本文通过构建中性分层大气热潮汐从头算模型，研究热潮汐对行星自转演化的影响，发现扩散过程会削弱兰姆共振处的加速效应，并指出该共振在前寒武纪不足以使地球达到自转平衡。
2023-09-22 astro-ph.EP physics.ao-ph physics.geo-ph
Magnetically controlled mass loss from extrasolar planets in close orbits
我们认为磁场的作用，引导和控制质量损失，通过蒸发流出的太阳系外行星，经历紫外线照射。首先，我们提出了分析结果，占行星和恒星磁场，以及从恒星和行星的质量损失。然后，我们进行了一系列的气体巨行星的数值模拟，并改变行星场强度，背景恒星场强度，紫外加热通量，和行星质量。这些模拟表明，对于中等场强甚至最高的UV通量，即，行星表面场$B_P\gtrsim 0.3$高斯和通量$F_{UV}\sim10^{6}$ erg s $^{-1}$。因此，我们的结论是，从所有的热超导体与温和的表面场的外流是磁控。包含磁场高度抑制流出从夜侧的行星。只有磁极附近的磁场线是开放的，并允许流出发生。开放场线的比例敏感地依赖于恒星背景磁场的强度（和几何形状），以及紫外线加热速率。磁场的净效应是将质量损失率抑制（大约）一个数量级。最后，一些开放的场线不允许流动顺利通过音速点;沿这些流线的流动不会达到稳定状态，导致随时间变化的质量损失。
2014-08-15 astro-ph.EP astro-ph.SR
Gas accretion onto Jupiter mass planets in discs with laminar accretion flows
研究表明，嵌入粘性原行星盘（PPD）中的木星质量行星可以通过间隙有效地吸积气体，并使其质量在$\sim 0.1$ Myr中增加一倍。这颗行星也以$\sim 0.1$ Myr的时间尺度向内迁移。与PPD的寿命相比，这些时间尺度很短，并提出了关于寒冷巨型系外行星起源的问题。然而，PPD不太可能是全球性的湍流，相反，它们可能会发射磁化风，使得朝向恒星的吸积发生在位于盘表面附近狭窄层的层流吸积流中。这项研究的目的是研究气体在嵌入分层PPD的木星质量行星上的吸积速率。我们使用3D流体动力学模拟嵌入在PPD的行星，其中一个恒定的径向质量通量对恒星的${\dot m} = 10^{-8}$ M $_{\odot}$年$^{-1}$是持续的。我们考虑一个经典的粘性α模型，也模型中施加一个外部扭矩在狭窄的表面层，以模仿磁化风的影响。吸积层的参数化的列密度$Σ_{\rm A}$，我们认为在0.1至10克厘米$^{-2}$的值。粘性模型给出的结果与以前的研究。我们发现，在分层模型的行星上的吸积率至关重要地取决于行星的能力，以阻止风引起的质量流。对于$Σ_{\rm A}=10$ g cm $^{-2}$，行星扭矩可以阻止通过圆盘的质量流，行星上的吸积缓慢，并且获得10 Myr的质量倍增时间。对于$Σ_{\rm A}=0.1$ g cm $^{-2}$，吸积是快速的，质量倍增时间为0.2百万年。虽然通过分层…
2022-12-15 astro-ph.EP
The initial physical conditions of Kepler-36 b & c
开普勒行星系由两颗距离相似（0.115和0.128 AU）的系外行星组成，它们的密度截然不同。内行星的密度与地球的成分一致，而外行星的密度极低，因此它必须包含大量的H/He包层。如果它们的电流密度代表它们在形成时的组成，则这种密度差异将对任何形成机制造成问题。然而，这两颗行星的距离足够近，在过去经历了显着的蒸发。我们约束的核心质量，核心成分，初始的质量，和初始冷却时间的每个行星蒸发模型的条件下，他们现在的质量和半径，从开普勒测光和过境时间分析推断。内行星是一个蒸发剥离的核心，而外行星由于其较高的核心质量而保留了一些最初的外壳。因此，这两颗行星可能有类似的形成路径，内侧行星的初始质量分数为$\lesssim 10\%$，核心质量为$\sim4.4$ M $_\oplus$，而外侧行星的初始质量分数为15-30\%，核心质量为$\sim7.3$ M $_\oplus$。最后，我们的研究结果表明，外行星有一个很长的（$\gtrsim30$百万年）初始冷却时间，比从简单的时间尺度参数天真地预测要长得多。较长的初始冷却时间可能是一个戏剧性的早期冷却事件，如最近提出的“蒸发”过程的证据。
2016-02-09 astro-ph.EP astro-ph.SR
Towards a holistic magnetic braking model from the evolution of cataclysmic variables to stellar spin-down -- I: the spin-down of fully convective M-dwarfs
本文扩展了激变变星的磁制动模型以研究全对流M型矮星的自转演化，通过引入α-Ω发电机与风质量损失参数化，成功匹配了多个星团观测数据并解释了场星长自转周期现象。
2023-09-13 astro-ph.EP astro-ph.SR
Coupled Thermal and Compositional Evolution of Photo Evaporating Planet Envelopes
光蒸发质量损失塑造了紧轨道亚海王星质量系外行星的大气演化。到目前为止，温暖的海王星质量损失模型假设大气丰度在行星的整个演化过程中保持不变。然而，由扩散分离和氢的优先损失调制的数十亿年逃逸的累积效应可能导致氦和金属相对于氢增强的行星包层（Hu et al. 2015）。我们已经进行了第一次自洽计算的耦合热，质量损失，和成分的演变氢氦信封周围的亚海王星质量的行星。我们扩展了MESA（恒星天体物理学实验模块）恒星演化程序来模拟光蒸发行星的演化包层丰度。我们发现，GJ 436 b，最初启发Hu等人（2015）提出氦增强行星大气形成的行星，需要一个太大的原始包层才能成为氦增强。尽管如此，我们表明，氦增强是可能的行星质量类似于GJ 436 b后，只有几个陀螺仪的质量损失。这些行星有$R_p\lesssim 3.00~R_\oplus$，初始$f_{\rm env} < 0.5\%$，辐射通量$\sim$ 10 $^1$-10 $^3$倍于地球，并获得最终氦分数超过Y=0.40在我们的模型。优先包络损失的结果可能会有可观察到的后果的质量半径关系和大气光谱的亚海王星人口。
2020-02-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
Dynamical Evolution of Closely Packed Multiple Planetary Systems Subject to Atmospheric Mass-Loss
研究紧密堆积多行星系统在光蒸发和巨型撞击引起的大气质量损失下的动力学演化，发现稳定保留系统需较宽初始间距或质量损失上限，且紧凑共振链系统对此约束更严格。
2023-03-01 astro-ph.EP
A New Model of Roche-lobe Overflow for Short-Period Gaseous Planets and Binary Stars
一些接近的气态系外行星几乎处于罗奇瓣接触状态，先前的研究表明，潮汐衰变可以在其宿主恒星的主序期间驱动热彗星接触。改进以前的模型，我们提出了一个修正的模型，在半分离的二元系统，采用了扩展的气氛周围的捐助者，并允许任意的质量比的传质。我们应用这种新的形式主义假设，确认，和候选行星系估计质量损失率和蒸发质量损失模型进行比较。对于热海王星来说，溢出可能是显著的，周期为$\sim$ 2天，而对于热海王星来说，它可能只在0.5天内是重要的。我们发现，CoRoT-24 b可能正在以超过地球质量的速度失去质量。热木星WASP-12 b可能在百万年内失去地球质量，而围绕T-Tauri恒星PTFO 8 -8695运行的假定行星可能在几百万年内失去其大气层。我们指出，伴随质量转移的轨道膨胀可能比以前认为的更有效，因为由宿主恒星吸积的气体从轨道中去除了系统的角动量，但简单的缩放参数表明，罗氏瓣溢出可能保持稳定。因此，最近发现的超短周期（$<$ 1天）的小行星可能不是热彗星/海王星的残留物。这里提出的新模型已被纳入恒星天体物理学实验模块（MESA）。
2016-12-13 astro-ph.EP astro-ph.SR
Magnetic and tidal migration of close-in planets. Influence of secular evolution on their population
在过去的二十年里，在各种各样的宿主恒星周围发现了大量的近距离行星。这些系外行星很可能通过磁场和潮汐相互作用进行行星迁移。我们的目标是通过同时考虑潮汐和磁矩，沿着其宿主恒星的结构和旋转演化来跟踪行星的轨道演化，以解释观测到的近距离行星分布的一些特性。我们依赖于一个共面圆形恒星行星系统的数值模型，考虑到恒星结构的变化，风制动和恒星行星的相互作用，称为ESPEM。我们浏览恒星行星系统的配置参数空间，并评估长期演化的相对影响的磁场和潮汐力矩。然后，我们综合恒星行星人口和面对他们的分布在轨道和恒星旋转周期开普勒卫星数据。首先，我们发现，在原行星盘消散后，这两种类型的相互作用可以主导长期的演化取决于系统的初始配置和考虑的演化阶段。此外，根据行星显著迁移的演化阶段，恒星-行星系统的不同种群来自两种相互作用的联合作用。这可能会显著影响恒星-行星系统的可探测性，以及陀螺学的有效性。总的来说，恒星-行星相互作用显著影响了主序星轨道周期的全球分布，而恒星自转周期的全球分布受到的影响很小。更确切地说，恒星-行星的磁相互作用显著影响了缓慢旋转恒星周围超级地球的分布，而潮汐效应则被发现塑造了巨行星的分布。
2021-04-16 astro-ph.EP astro-ph.SR
Alignment of the stellar spin with the orbits of a three-planet system
太阳的赤道和行星的轨道平面几乎是对齐的，这可能是它们形成于一个旋转的气体盘的结果。对于系外行星系统来说，这种排列良好的配置并不能保证：动力学相互作用可能会使行星轨道倾斜，或者恒星可能会通过混乱的吸积、磁相互作用或来自邻近恒星的扭矩而与原行星盘错位。事实上，孤立的“热彗星”经常是错位的，甚至是逆行的。在这里，我们报告了一个分析的行星凌日的恒星黑子上的类日恒星开普勒-30，并表明其三颗行星的轨道与恒星赤道对齐。此外，轨道彼此对齐到几度之内。这种结构类似于我们的太阳系，与孤立的热彗星形成对比。在开普勒-30系统中看到的有序排列表明，高准数仅限于经历破坏性动力学相互作用的系统。如果这一点被其他共面多行星系统的观测所证实，那么恒星盘的不对准将被排除作为热彗星高折射率的解释，动力学相互作用将被认为是热彗星的起源。
2012-07-24 astro-ph.EP
The effect of dynamic temperatures on pebble dynamics and planet formation
针对超级地球与迷你海王星形成机制未明确的问题，本研究构建大参数空间模型，探究温度结构与卵石尺寸的简化假设对卵石密度及行星形成的影响，纳入动态温度方案追踪盘内物质演化与行星生长过程。
2024-10-30 astro-ph.EP
Outer-planet scattering can gently tilt an inner planetary system
混沌动力学预计在行星形成期间和之后，解释巨大气体系外行星大偏心率的主要机制是行星-行星引力散射。同样的散射也被用来解释行星轨道平面相对于其主恒星自旋的不对准。然而，开普勒-56提出了一个观测难题，它有两颗内行星（b和c），它们几乎彼此共面，但与恒星赤道的倾斜度超过45度。因此，自旋-轨道错位可能是最原始的。相反，我们进一步发展了发现论文中的假设，即在更宽轨道上的行星通过散射产生不对准，并因此轻轻扭转内行星远离恒星的赤道平面。我们整合了开普勒-56 b和c的运动方程，以及一个不稳定的外部系统，该系统初始化有两个或三个质量为1000亿的行星。我们在这里讨论的是，产生巨大相互倾斜的剧烈散射是否能使内部系统保持完整，使其轻轻倾斜。在几乎所有最初有两颗外行星的情况下，内行星要么在恒星的赤道平面上保持几乎共面，要么它们剧烈地分散到高的相互倾斜和高的自旋轨道错位。相反，在有三颗不稳定外行星的系统中，共面内行星有28%的时间会产生足以解释观测结果的自旋-轨道错位，这与迄今为止报道的这种现象的观测频率一致。我们的结论是，在系统的外部多行星散射可能占这个新的人口共面行星斜星托管。
2016-07-28 astro-ph.EP
Tides and angular momentum redistribution inside low-mass stars hosting planets: a first dynamical model
我们介绍了一个通用的数学框架来模拟内部运输的角动量在一个恒星托管一个接近的行星/恒星伴侣。通过假设潮汐和旋转的扭曲是小的，并且由恒星风和潮汐扭矩引起的角动量的沉积/提取仅通过依赖于径向坐标的有效涡粘性来重新分配，我们可以用完全解析的方式来制定模型。它使我们能够同时计算伴星轨道的演化以及恒星的自旋和径向微分自转。一个说明性的应用程序的情况下，一个F-型主序星托管热木星。我们的模型，以测试更复杂的数值动力学模型和研究的内部旋转配置文件的系外行星主机，提交潮汐和恒星风的综合影响，通过asteroseismology的一般相关性进行了讨论。
2016-06-28 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Hot super-Earths and giant planet cores from different migration histories
嵌入气态原行星盘中的行星胚胎经历I型轨道迁移。迁移可以是向内或向外，这取决于当地的磁盘属性，但一般来说，只有行星质量超过几个$M_\oplus$可以向外迁移。在这里，我们提出，胚胎的迁移历史决定了它是成为一个炎热的超级地球还是一个巨大行星的核心。当胚胎向内迁移并在盘的内边缘堆积时，热的超级地球（或迷你海王星）系统就形成了。当向内迁移的胚胎变得足够大而转向向外迁移时，巨大的行星核心就形成了。我们提出了这个过程的模拟使用修改后的N体代码，从一群行星胚胎。热的超级地球系统形成共振链，最里面的行星位于圆盘的内边缘或内部。共振链被破坏的后期动力学不稳定性所触发的气体盘的分散。巨大的行星核心向外迁移到零扭矩区域，这些区域向内移动，最终随着磁盘的分散而消失。巨大的行星核心随着这些区域向内迁移，并滞留在约1-5 AU处。我们的模型再现了观测到的太阳系外行星种群的几个特性。当固体中的质量增加时，巨行星核心的频率会强烈增加，这与观测到的巨系外行星-恒星金属丰度相关性一致。热超级地球的频率不是恒星金属丰度的函数，也与观测结果一致。我们的模拟可以再现观测到的超级地球人口的广泛特征。
2014-12-09 astro-ph.EP
Thermal tides on rocky planets through a novel fully analytical solution
本文提出一种从第一性原理推导的岩石行星热潮汐响应全解析解，可捕捉GCM预测的关键特征，并准确预测地球半日热潮汐响应及前寒武纪日长演化。
2024-10-21 astro-ph.EP physics.geo-ph
K2-146: Discovery of Planet c, Precise Masses from Transit Timing, and Observed Precession
K2-146是一颗中M矮星（$M_\star = 0.331 \pm 0.009 M_\odot$ ; $R_\star = 0.330 \pm 0.010 R_\odot$），在K2任务的第5、16和18次活动中观测到。在Campaign 5的数据中，发现了一颗轨道周期为$2.6$ ~天的行星，由于未知的扰动，其凌日时间变化很大。在这里，我们分析了第16和18次活动的数据，探测到第二颗行星c的凌日，其轨道周期为$4.0$ ~天，与行星b以3：2的共振振动。由于它们的共振扰动，这两颗行星存在着巨大的反相关时间变化。这两颗行星的相互倾角为$2.40^\circ\pm0.25^\circ$，这使得行星c更接近我们的视线。行星c在第5次活动中吃草，因此在以前的搜索中错过了;在第16次和第18次活动中，它完全过境，其过境深度是三倍。我们利用Gaia DR 2的数据改进了恒星的性质，并利用动力学拟合发现这两颗行星都是亚海王星：它们的质量分别为$5.77\pm0.18$和$7.50\pm0.23 M_{\oplus}$，半径分别为$2.04\pm0.06$和$2.19\pm0.07$ R $_\oplus$。这些质量限制为小型系外行星设定了精度记录（一些气体巨星具有可比的相对精度）。当在半径周期空间中观察时，这些行星位于光蒸发谷，但由于低光度的M矮星，当在半径辐射空间中观察时，它们位于大气层行…
2019-07-24 astro-ph.EP
Effect of wind-driven accretion on planetary migration
行星迁移是联系行星形成模型和观测到的系外行星统计数据的关键环节。到目前为止，迁移理论的重点是行星与无粘性或粘性演化盘的相互作用。湍流粘性被认为是盘演化的主要驱动力，并且已知会影响迁移过程。最近，风驱动的吸积的主题正在经历一个复兴，越来越多的证据表明，PPD可能比以前认为的湍流，和3-D非理想MHD建模的风发射过程正在成熟。目的：我们希望研究风驱动的吸积如何影响迁移。我们的目标是对主要影响进行定性探索，而不是定量预测。方法：采用FARGO 3D软件，在$(r,ϕ)$平面上进行二维水动力学模拟。垂直坐标和风的发射没有明确处理。相反，到磁盘上的风的扭矩处理使用一个简单的2参数公式治疗风的质量损失率和杠杆arm. Results：我们发现，风驱动的吸积过程有不同的方式补充的共轨区域比粘性吸积。前者总是从共轨区域的外缘注入质量并从内缘去除质量，而后者则根据圆盘中的径向密度梯度从共轨区域注入或去除质量。迁移行为可能差异很大，在某些条件下，它可以驱动快速的III型向外迁移。我们推导出的参数下，这种向外迁移发生的解析表达式。结论：如果风驱动的吸积在PPD的长期演化中发挥作用，则迁移研究也必须包括这一过程，因为它会强烈影响由此产生的迁移速率和方向。
2019-10-28 astro-ph.EP
New migration patterns in high planet-star mass ratio systems in disks with low viscosity
针对低粘滞盘内高行星-恒星质量比巨行星的迁移机制不明问题，通过FARGO3D流体模拟与解析推导，发现了迁移反转、向外迁移及停滞的新规律，为系外行星形成研究与观测提供理论支撑。
2025-09-19 astro-ph.EP
A Possible Alignment Between the Orbits of Planetary Systems and their Visual Binary Companions
天文学家并没有一个完整的图片的影响，宽双同伴（半长轴大于100天文单位）的形成和演化的系外行星。我们使用来自盖亚EDR3和TESS任务的新数据来研究这些影响，以表征具有凌日系外行星的宽二元系统。我们确定了一个样本的67个系统的过境系外行星候选人（具有明确的，边缘上的轨道倾角），居住在广泛的视觉二元系统。我们推导出宽双星系统的轨道参数的限制，并测量双星和行星轨道之间的轨道倾角的最小差异。我们确定，与对照样本相比，具有凌日行星的宽双星系统的倾角分布在统计上存在显著差异，两种分布相同的概率为0.0037。这意味着在双星系统中有过多的行星，它们的轨道与双星系统的轨道对齐。过剩的对齐系统似乎主要有半长轴小于700 AU。我们调查了一些影响，可能会导致对齐，并得出结论，一个扭矩所造成的未对齐的双同伴的原行星盘是最有希望的解释。
2022-01-31 astro-ph.EP astro-ph.SR
Oort cloud (exo)planets
通过N-body模拟研究巨行星动力学不稳定性，发现1-10%的抛出行星被捕获在类奥尔特云轨道，估计每200-3000颗恒星有一颗可能拥有奥尔特云行星。
2023-06-19 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Tidal Dissipation in Planet-Hosting Stars: Damping of Spin-Orbit Misalignment and Survival of Hot Jupiters
对轨道周期非常短（~天）的太阳型恒星周围的热行星的观测表明，这种恒星中的潮汐耗散不是太有效，因此这些行星可以在快速的轨道衰变中生存下来。这与最近的理论工作是一致的，这些理论工作表明，行星宿主恒星的潮汐Q确实可以比从恒星双星推断的值大得多。另一方面，最近对凌日热木星系统的罗西特-麦克劳克林效应的测量不仅揭示了许多这样的系统相对于轨道轴有不对准的恒星自旋，而且还表明具有较冷的宿主恒星的系统倾向于有对准的自旋和轨道轴。温恩等人认为，这种温度-温度的相关性可以用恒星内部的潮汐耗散对恒星温度的有效衰减来解释。然而，这种解释显然与这些短周期热中子的存在相矛盾。我们发现，在太阳型的近距离系外行星系统的母星，有效的潮汐Q控制的阻尼恒星的引力可以远远小于管理轨道衰减。这是因为对于未对准的系统，潮汐势包含频率等于恒星自旋频率的傅立叶分量（在恒星的旋转框架中）。这个分量可以在恒星的对流包层中激发惯性波，惯性波的耗散会导致自旋-轨道对准力矩，但不会导致轨道衰减。相比之下，对于对齐的系统，这样的惯性波激发是禁止的，因为潮汐强迫频率比恒星的自旋频率大得多。我们推导出一个一般的有效潮汐演化理论错位双星，考虑到不同的潮汐响应和耗散率为不同的潮汐强迫分量。
2012-06-19 astro-ph.EP astro-ph.SR
Evolution of Protoplanetary Discs with Magnetically Driven Disc Winds
目的：我们调查的演变与磁驱动盘风和粘性加热的原行星盘（PPD以下）。方法：我们考虑一个最初巨大的光盘~0.1 Msun跟踪从早期阶段的PPD的演变。我们解决了表面密度和温度的时间演化，考虑到粘性加热和损失的质量和角动量的磁盘风的框架内的标准α模型吸积盘。我们的模型参数，湍流粘性，盘风质量损失，盘风扭矩，这是通过本地磁流体动力学模拟和约束的全球能量的引力吸积，在很大程度上取决于物理条件的PPD，特别是在弱电离PPD的垂直磁通量的演变。结果如下：虽然仍然有不确定性的演变的垂直磁通量剩余，表面密度显示出很大的变化，这取决于这三个参数的组合，其中一些是非常不同的表面密度预期从标准吸积。在垂直磁场保持的情况下，当PPD处于“风驱动吸积”状态时，在<1-10 au的内部区域，表面密度的径向依赖性可以是正的。质量吸积率与观测结果一致，即使在非常低的磁流体动力学湍流水平。这种正的表面密度径向斜率对行星形成有很大的影响，因为（i）它抑制了卵石/巨砾大小的固体向内漂移，甚至导致向外漂移，（ii）它也使原行星向内的I型迁移变慢，甚至逆转。结论：我们计算的PPD的多样性应该产生各种各样的系外行星系统。
2016-10-01 astro-ph.EP astro-ph.SR
Evolution of star-planet systems under magnetic braking and tidal interaction
随着过去20年来发现了大量不同的系外行星系统，现在最重要的是确定恒星-行星相互作用的特征以及这些系统如何演变。我们通过研究由类太阳恒星和近距离行星形成的系统来解决这个问题。我们着重于恒星风旋转下来的恒星沿其主序星相和潮汐相互作用引起的轨道演化的系统。尽管最近在这些领域取得了重大进展，但所有当前模型都使用参数描述来研究这些效应中的至少一种。我们的目标是同时介绍潮汐和制动力矩的从头算处方，以提高我们对基础物理的理解。我们开发了一个共面圆形恒星行星系统的一维数值模型，考虑到恒星结构的变化，风制动和潮汐相互作用，并实现它在一个代码称为ESPEM。我们遵循长期的演化恒星旋转假设一个双层的内部结构，和半长轴的轨道。在将我们的预测与最近的观测和模型进行比较后，我们进行了测试，以强调从头算处方的贡献。我们的恒星风制动长期模型很好地再现了最近在疏散星团中恒星自转的观测。我们的研究结果表明，一颗行星可以影响其宿主恒星的旋转，所产生的自旋向上或向下取决于轨道半长轴和磁场和潮汐效应的联合影响。我们使用的潮汐耗散的从头计算公式预测了围绕快速旋转的年轻恒星运行的大质量行星的快速向外迁移。最后，我们为读者提供了一个标准的基础上，系统的特性，使我们能够评估是否行星将经历轨道衰减，由于潮汐相互作用。
2018-11-15 astro-ph.EP astro-ph.SR
Dynamical tide in stellar radiative zones. General formalism and evolution for low-mass stars
[摘要]迄今为止探测到的大多数系外行星都是近距离行星，它们很可能受到宿主恒星中潮汐耗散的影响。为了得到恒星-行星系统演化的完整图像，我们需要考虑恒星辐射带和对流带内潮汐的影响。我们的目标是提供一个一般的形式主义，以评估潮汐耗散在恒星辐射区的所有光谱类型，允许整个恒星演化的动力学研究的给定系统。研究了恒星结构和演化对低质量恒星辐射核潮汐耗散的影响。通过对恒星绝热振荡的研究，我们计算了由渐进的内部重力波传输的能流和引起的潮汐力矩。然后，我们研究了从主序前（PMS）到红巨星支（RGB）恒星结构和演化对太阳型恒星潮汐耗散的影响。对于一个给定的恒星-行星系统，所有恒星质量的潮汐耗散在主序前达到最大值。在主层序（MS）上，它减少到几乎恒定。F型星的耗散比G型和K型星小几个数量级。在次巨星阶段和RGB阶段，随着恒星包层的膨胀，潮汐耗散增加了几个数量级。我们发现，动力潮在对流区的耗散占主导地位的PMS和开始的主序列的大部分系统的演变。辐射区的潮汐耗散则成为亚巨星阶段和RGB期间最强的贡献。我们还发现，在PMS、次巨星阶段和RGB阶段，贫金属星的耗散比富金属星的耗散更强。
2021-04-12 astro-ph.EP astro-ph.SR
