Tests of In-Situ Formation Scenarios for Compact Multiplanet Systems
开普勒已经确定了600多个多行星系统，其中许多行星的轨道距离小于水星-与太阳系完全不同。由于这些系统可能很难用核心吸积和盘迁移的范式来解释，因此有人认为它们是在具有高固体表面密度的原行星盘内原位形成的。巨行星的出现和恒星金属丰度之间的紧密联系被认为与富含金属的恒星周围的圆盘中固体表面密度的增强有关，因此巨行星的存在可以是高固体表面密度圆盘中行星形成的可检测迹象。我制定的定量预测的频率长周期巨行星在这些原位模型的行星形成通过翻译提出的增加磁盘质量到一个等效的金属丰度增强。重新推导了巨行星产状与金属丰度的比例关系为P_gp = 0.05_{-0.02}^{+0.02} x 10^{（2.1 +/- 0.4）[M/H]} = 0.08_{-0.03}^{+0.02} x 10^{（2.3 +/- 0.4）[Fe/H]}，并表明在最小质量太阳系外星云假设和观测上限之间存在着巨大行星的频率。这一事实表明，仅凭高质量盘无法解释近距离开普勒多行星系统的观测特性，迁移仍然是其形成的必要因素。更投机的是，我结合最近公布的小行星发生率的巨行星发生率的金属丰度标度来估计银河系中太阳系类似物的数量。我发现在银河系中可能有4 x 10^6个真正的太阳系类似物，其中一颗FGK恒星在宜居带中拥有一颗类地行星和一颗长周期巨行星伴星。
2014-03-03 astro-ph.EP astro-ph.GA
The formation efficiency of close-in planets via Lidov-Kozai migration: analytic calculations
恒星双星中行星的Lidov-Kozai振荡，加上潮汐耗散，可以导致热彗星（HJ）的形成或行星的潮汐破坏。最近的星族合成研究发现，产生HJ的系统分数（F_HJ）强烈地依赖于行星质量、宿主恒星类型和潮汐耗散强度，而总迁移分数F_mig = F_ HJ + F_dis（包括HJ的形成和潮汐耗散）的依赖性要弱得多。本文提出了一种计算Lidov-Kozai偏移情景下F_HJ和F_mig的解析方法。我们的方法的关键成分是确定临界初始行星双星倾角，驱动行星达到足够大的偏心率有效的潮汐耗散或中断。这个计算包括了八极位能和短程力对行星的影响。我们的分析方法再现了由此产生的行星迁移/破坏分数从人口合成，并可以很容易地实现各种行星，恒星/同伴类型，并为不同的分布的初始行星半长轴，二进制分离和偏心率。我们扩展我们的计算，在超地球质量范围内的行星，并讨论了这些行星生存Lidov-Kozai迁移和形成接近岩石行星的条件。
2016-01-21 astro-ph.EP
Trapping of Low-Mass Planets Outside the Truncated Inner Edges of Protoplanetary Discs
本文利用二维粘性流体动力学模拟研究了低质量行星（$\lesssim 10 M_\oplus$）在原行星盘内缘附近的迁移。我们采用了一个内边界条件表示截断的光盘在恒星的共转半径。如Tsang（2011）所述，内盘边界的波反射改变了行星上的I型迁移扭矩，使迁移在行星到达盘的内边缘之前停止。对于低粘度盘（$α\lesssim 10^{-3}$），行星可能被困与半长轴一样大的$3-5$倍的内部磁盘半径。一般来说，行星被困在更接近内边缘的行星质量或光盘粘度参数$α$增加，和远离内边缘的光盘厚度增加。这种行星捕获机制可能会影响紧密多行星系统的形成和迁移历史。
2017-10-27 astro-ph.EP
Migration of Planets Into and Out of Mean Motion Resonances in Protoplanetary Discs: Overstability of Capture and Nonlinear Eccentricity Damping
许多多行星系统被观察到包含非常接近平均运动共振的行星，尽管没有精确共振对的显著堆积。我们目前的理论和数值研究的结果捕获到一阶平均运动共振（MMR）使用参数化的行星迁移模型，考虑到非线性偏心阻尼由于行星盘相互作用。这种参数化是基于数值流体动力学模拟，比以前的分析研究中广泛使用的简单的线性参数化更现实。我们发现，非线性偏心阻尼可以显着影响的稳定性和结果的共振捕获。特别地，被捕获到MMR的行星的平衡偏心率变得更大，并且被捕获的MMR状态与基于简单迁移模型的预测相比趋于更稳定。此外，当迁移是足够快或/和行星质量比是足够小，我们观察到一个新的现象偏心率过冲，行星的偏心率变得非常大，然后才安定下来，以较低的平衡值。如果小行星的偏心率在过冲期间接近于1，这可能导致小行星被抛出。这可能有助于解释与温暖的彗星相比，热彗星缺乏低质量的行星伴侣。
2018-05-19 astro-ph.EP
Where Do Hot Jupiters Come From? Revisiting Tidal Disruption and Ejection in High-Eccentricity Migration
School of Physics and Astronomy, Sun Yat-sen University（中山大学物理学院）；CSST Science Center for the Guangdong-HongKong-Macau Great Bay Area, Sun Yat-sen University（中山大学中国空间站科学中心粤港澳大湾区分中心）
研究通过三维水动力模拟揭示了具有真实致密核心的巨行星在高偏心迁移中的行为，发现核心质量对潮汐破坏和抛射有重要影响，改写了传统模型的结论。
2026-05-14 astro-ph.EP
HD 28471: a near-resonant compact multiplanet system with a possible cold giant planet
通过19年基线的HARPS径向速度测量及kima算法分析，探测到HD 28471拥有三颗近共振短周期致密行星（超级地球/亚海王星），还发现可疑长周期信号，为行星系统形成演化提供线索。
2025-08-25 astro-ph.EP
Stellar Spin-Orbit Misalignment in a Multiplanet System
拥有热彗星的恒星通常被观测到具有高的太阳能，而拥有多个共面行星的恒星则被观测到具有低的太阳能。这被解释为热木星的形成与动力学破坏有关的证据，而不是行星通过原行星盘的迁移。我们使用星震学来测量开普勒56的大曲率，开普勒56是一颗拥有两颗共面行星的红巨星。这些观测结果表明，自旋-轨道错位并不局限于热木星系统。在更广泛的一类系统中，由于来自宽轨道伴星的扭矩，已经预测到了不对准，实际上径向速度测量揭示了开普勒-56系统中宽轨道上的第三个伴星。
2013-10-21 astro-ph.EP astro-ph.SR
Disruption of co-orbital (1:1) planetary resonances during gas-driven orbital migration
靠近恒星的行星被认为是在更远的地方形成的，并由于与气体原行星盘的角动量交换而向内迁移。这个过程可以产生共轨（特洛伊或1：1）共振的行星系统，其中两个行星共享同一轨道，通常相隔60度。在开普勒任务发现的行星系中，可以直接或通过凌日时间变化探测到共轨系统。然而，在数千颗开普勒行星和候选行星中没有发现共轨系统。在这里，我们研究嵌入在一个原行星盘使用网格为基础的流体动力学代码的共轨行星的轨道演化。我们发现，在大规模的轨道迁移过程中，同轨共振的类似质量的行星对被破坏。当一颗或两颗行星接近临界质量时，不稳定就会发生，这需要在气体盘中打开一个缺口。一个封闭的间隙被打开，跨越行星之间的60度方位角分离。这改变了圆盘施加在每个行星上的扭矩--将领先的行星向外推，将落后的行星向内推--并破坏了共振。这个机制适用于两颗行星质量相差2倍或更少的系统。在一个简单的耀斑盘模型中，间隙打开的临界质量从盘内边缘的几个地球质量到5 AU的1个土星质量不等。一对质量在这个范围内的共轨行星迁移将进入行星处于间隙开放极限的区域。在这一点上，共振被破坏。因此，我们预测没有行星的共轨配置与质量在超级地球到土星质量范围内具有类似的质量。
2014-05-19 astro-ph.EP
Are WASP-107-like Systems Consistent with High-eccentricity Migration?
本研究通过种群合成模拟验证了WASP-107系统符合高偏心率迁移假说，推测其初始轨道在雪线内、质量损失不超20%，预测两行星相互倾角至少25-55°，该机制或适用于同类构型行星系统。
2024-07-09 astro-ph.EP
Evidence for Primordial Alignment II: Insights from Stellar Obliquity Measurements for Hot Jupiters in Compact Multiplanet Systems
本文通过 RM 效应测量紧凑多行星系统中热木星 TOI-5143 c 的恒星倾角，发现其自转-轨道排列一致，为原初排列假说提供了有力支持，表明巨大倾角源于盘后动力学相互作用。
2025-03-05 astro-ph.EP astro-ph.SR
Breaking the Chains: Hot Super-Earth systems from migration and disruption of compact resonant chains
“热超级地球”（或“迷你海王星”）的大小是地球的1到4倍，周期短于100天，围绕30- 50%的太阳类恒星运行。它们的轨道结构-以多行星系统中相邻行星的周期比分布来衡量-是形成模型的一个强有力的约束。在这里，我们使用N体模拟与合成力从一个潜在的不断发展的气体盘模型的形成和长期的动力学演化的超级地球系统。当气盘存在时，行星胚胎生长并向内迁移，形成一个固定在气盘内缘的共振链。这些共振链比观测到的超级地球系统要紧密得多。一旦气体消散，共振链可能变得动态不稳定。它们经历了一个巨大的撞击阶段，将系统扩展开来。圆盘湍流对结果没有可测量的影响。如果一小部分共振链保持稳定，而大多数超级地球经历后期动力学不稳定，我们的模拟与观测结果相匹配。我们的统计分析限制了稳定系统的贡献小于$25\%$。我们的研究结果还表明，观测到的大部分单行星系统并不一定意味着任何二分法的行星系的架构。最后，我们利用开普勒数据中共振的低丰度来论证，在现实中，共振链的生存可能只发生在$\sim 5\%$的情况下。这就引出了一个谜团：在我们的模拟中，只有50- 60%的共振链变得不稳定，而至少75%（可能90- 95%）必须是不稳定的，以匹配观察结果。
2017-05-24 astro-ph.EP
From Fragments to Flares: Migration, Tidal Disruption, and Observable Bursts in Massive Protostellar Disks
Universität Duisburg-Essen（杜伊斯堡-埃森大学）；University of Costa Rica（哥斯达黎加大学）；Thüringer Landessternwarte Tautenburg（图林根州陶滕堡天文台）
研究大质量原星盘内几天文单位的解析如何影响碎片向内迁移、破坏及吸积特征，探讨碎片爆发强度和持续时间是否依赖于所采用的sink cell大小，通过三维辐射-水动力模拟比较不同模型下的结果。
2026-04-13 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
The effect of close-in giant planets' evolution on tidal-induced migration of exomoons
假设的系外卫星围绕着近距离的巨行星，可能会在恒星、行星和月球潮汐相互作用的相互作用下向内和/或向外迁移。这些过程可能导致月球系统的破坏，卫星与行星的碰撞，或者可能提供形成驱逐的机制。已经开发了几个模型来确定外卫星在受到其宿主行星潮汐影响时的命运。他们都没有考虑到行星进化在这一过程中可能发挥的关键作用。本文将外卫星潮汐轨道演化的数值模型、行星演化的结果和内部结构模型结合起来，研究了演化中的近距离气体巨星周围外卫星的最终命运。我们发现行星演化不仅显著影响系外卫星迁移的时间尺度，而且影响其最终命运。因此，如果行星半径、内部质量分布和自转的任何变化发生在低于或相当于轨道演化的时间尺度上，那么系外卫星可能只会向外迁移，防止潮汐中断或与行星碰撞。如果未来在近距离巨行星周围发现系外卫星，我们的研究结果可能有助于约束行星演化和内部结构模型。
2019-11-28 astro-ph.EP
Enhanced Size Uniformity for Near-resonant Planets
本研究对比加州开普勒巡天的近共振与非共振多行星系统，发现近共振构型的系统内尺寸均匀性更强，为行星形成演化研究提供了新观测约束。
2023-08-15 astro-ph.EP
Tidal Downsizing model. I. Numerical methods: saving giant planets from tidal disruptions
潮汐缩小（TD）是近年来发展起来的一种行星形成理论，它补充了经典的引力盘不稳定（GI）模型，提出了行星向内迁移和盘内GI碎片的潮汐破裂。这里介绍了TD行星详细种群合成的数值方法。作为一个应用实例，考虑了GI片段塌陷速度快于它们迁移到内部$a\sim$少数AU盘的条件。它被发现，大多数气体碎片潮汐或热中断，除非（a）他们的不透明度是$\sim 3$数量级小于星际尘埃不透明度在金属丰度典型的观察到的巨行星，或（b）的不透明度是高的，但碎片吸积大尘埃颗粒（卵石）从光盘。情况（a）模型产生非常低质量的固体核心（$M_{\rm core} < 0.1$地球质量），并遵循巨行星频率与宿主恒星金属丰度的负相关性。相比之下，情况（b）模型产生了巨大的固体核心，与宿主金属丰度呈正相关，并自然地解释了巨型气体行星的金属过剩。
2014-11-19 astro-ph.EP
Primordial migration of co-orbital satellites as a mechanism for the horseshoe orbit of Janus-Epimetheus
我们分析了两颗天然卫星的轨道运动，最初是在共轨配置与第三（指导）卫星嵌入到一个环行星的气体盘，并进行潮汐与中央行星的相互作用。通过求解包含耗散效应和相互引力扰动的精确运动方程，研究了在轨道衰减过程中，当导航卫星与中心行星越过Roche极限时，导航卫星被破坏后系统的构型。该应用程序是由土星和两个小的共轨卫星Janus和Epimetheus组成的系统。我们进行了大量的数值模拟，不同的质量的假设指导卫星，土星的潮汐品质因数和初始配置和质量的小卫星。分析了引导卫星被破坏后不久的Janus和Epimetheus的轨道构型，我们得到相互的马蹄形共轨轨道出现作为数值模拟的自然结果。
2019-05-21 astro-ph.EP
Colliding in the shadows of giants: Planetesimal collisions during the growth and migration of gas giants
巨行星迁移是行星系演化过程中的重要现象。最近的工作表明，巨行星生长和迁移可以塑造小行星带，但这些工作没有考虑微行星之间的相互作用。我们计算了气体巨行星生长和迁移过程中星子盘的演化，包括星子-星子碰撞。这些碰撞的数量、位置和碰撞速度取决于具体的生长和迁移路径，我们发现巨行星生长本身对碰撞速度的影响很小，并且大部分被生长中的巨行星散射的星子在生长期间不会相互碰撞。与此相反，我们发现，巨行星迁移诱导大量的高速碰撞的星子。这些撞击有足够的速度引起冲击波引起的水冰和星子的硅酸盐成分的蒸发，并导致身体的灾难性破坏。撞击碎片可能会形成新的物体。碰撞演化降低了小行星通过巨行星生长和迁移注入小行星带的效率。植入小行星带的一小部分最大的星子可能是通过碰撞处理的。我们确定了重要的后果，行星吸积模型中没有考虑的星子碰撞。在巨行星迁移过程中高速碰撞的普遍性，以及它们与陨石性质和球粒形成的潜在联系，使得撞击蒸发成为一个至关重要的现象。小行星成分蒸发的后果需要进一步的详细研究。需要新的星云内碰撞结果模型和新的星子形成模型。
2020-08-12 astro-ph.EP
Apsidal Alignment and Anti-Alignment of Planets in Mean-Motion Resonance: Disk-Driven Migration and Eccentricity Driving
在出生盘中迁移的行星可以被捕获到平均运动共振（MMR）中，其中行星的周期与整数比相关。最近的观测表明，MMR中的行星可以是近轴排列的，也可以是反轴排列的。这些不同的配置是如何产生的尚不清楚。本文研究了迁移行星的MMR捕获过程，重点研究了被捕获行星的拱线角性质。我们表明，MMR捕获的标准图片，其中行星进行收敛迁移和经历偏心阻尼由于行星盘的相互作用，总是导致拱反对齐的捕获的行星。然而，当行星从盘受到偏心驱动时，MMR中可以产生径向对准的配置。在这种配置中，两个行星的共振角都是循环的，但是一个“混合”共振角使行星在标称共振位置附近自由振动并被捕获。在存在盘偏心驱动的情况下，MMR捕获过程通常是复杂且不规则的，并且可以导致各种结果，包括拱点对准和反对准，以及共振的破坏。我们认为，在K2-19系统中的两个共振的行星，与他们的中等偏心率和对齐的拱点，经历了偏心率驱动从他们的出生盘在过去。
2022-06-09 astro-ph.EP
Hot Super Earths: disrupted young jupiters?
最近的{ \em Kepler}观测显示，在$0.02-0.2$ AU的内部，有大量的地球大小到海王星大小的“热”行星。我们认为，这些较小的行星是大质量巨行星的残余物，它们向内迁移的速度比它们收缩的速度要快。我们表明，这种破坏自然发生在行星形成的潮汐缩小假说的框架。我们发现，这种“热破裂”发生的特征行星-恒星分离是$R \approx 0.03-0.2$ AU。这个结果与行星的胚胎质量无关，但取决于圆盘中的吸积速率。在高增长率下，$\dot M \simgt 10^{-6}\msun$ yr $^{-1}$，胚胎不能足够快地收缩并被破坏。在后期，当生长速率下降到$\dot M \simlt 10^{-8} \msun$ yr $^{-1}$时，胚胎迁移足够慢而不被破坏。这些“迟到者”也许可以解释众所周知的热木星人口。如果I型迁移机制效率低下，那么我们的模型预测，当迁移率突然从II型转换到I型时，在$R\sim 0.1$ AU处会有行星堆积。
2011-03-09 astro-ph.EP
Possible Outcomes of Coplanar High-eccentricity Migration: Hot Jupiters, Close-in Super-Earths, and Counter-orbiting Planets
我们研究了近共面偏心分层三元系统中近距离行星的形成，通过内部行星和外部扰动之间的长期相互作用（共面高偏心率迁移，CHEM）。通过考虑内行星的有限质量效应，我们推广了以前关于仅通过引力相互作用的点质量的成功CHEM的分析条件的工作。我们发现有效的CHEM要求系统的m_1<<m_0和m_1<<m_2。除了点质量的重力，我们研究的重要性，短程力，并提供了一个分析估计的迁移时间尺度。我们进行了一系列的数值模拟CHEM系统组成的一个太阳般的中心恒星，巨大的气体内行星和行星外扰动，包括短程力和恒星和行星耗散潮汐。我们发现，大多数这样的系统最终与潮汐中断，一小部分的系统产生的逆热扰动（HJ），但没有逆行的。此外，我们将CHEM扩展到超地球质量范围，并表明在近地轨道上形成超地球也是可能的。最后，我们进行了CHEM模拟所观察到的分层三重和反轨道HJ系统。我们发现CHEM可以解释部分前系统，但它通常是很难重现反轨道HJ系统。
2016-12-19 astro-ph.EP
First-order mean motion resonances in two-planet systems: general analysis and observed systems
本文主要研究处于一阶$(q+1):q$平均运动共振并在圆盘中经历I型迁移的双行星系统。我们提出了一个详细的分析有效的任何值的$q$的共振。在光滑收敛偏移的情况下，导出了平衡偏心率、平均运动和偏离精确共振的表达式。我们表明，这种偏离，不假设是小的，是这样的周期比通常超过，但也可以小于，$ (q+1)/q.$偏离精确共振作为时间的函数的系统开始在共振和进行发散迁移计算。我们讨论了两个低质量行星接近一阶共振的观测系统。我们认为，数据是一致的，只有一小部分的系统已被捕获的共振。此外，当捕获确实发生时，它通常不是在通过盘的平滑会聚迁移期间，而是在行星到达盘内部之后。我们表明，虽然共振可能会被破坏时，内行星进入一个中心腔，这本身不能解释所观察到的分离的蔓延。破坏被发现导致系统移动内部的共振百分之几，或获得另一个共振。我们假设两个人口的低质量行星：一个小的广泛顺利迁移发生，和一个较大的，形成近似原位非常有限的迁移。
2018-09-26 astro-ph.EP
Chaotic Tides in Migrating Gas Giants: Forming Hot and Transient Warm Jupiters via High-Eccentricity Migration
高偏心率运移是形成热储层的重要通道。特别是，Lidov-Kozai（LK）振荡的轨道偏心率/倾斜度引起的一个遥远的行星或恒星的同伴，结合潮汐摩擦，已被证明产生HJs的陀螺时间尺度上，提供有效的潮汐耗散在行星上运行。我们重新审视这种情况下，包括动态潮汐。当行星的轨道处于高离心率阶段时，来自恒星的潮汐力会激发行星中的振荡f模和r模。对于足够大的偏心率和小的近心点距离，模式可以在多个近心点通道上混乱地增长，并最终非线性地消散，从轨道中汲取能量并迅速收缩半长轴。我们研究这种混乱的潮汐对行星轨道演化的影响。我们发现，这条途径产生非常偏心（$e\gtrsim 0.9$）温暖的温度（WJ）在短时间尺度（几个到100万年）。这些WJ有效地循环成为HJ由于其持续小的近心点距离。混沌潮汐也可以通过截断LK偏心率振荡，使一些行星免于潮汐破坏，从而显着增加行星质量和半径范围内的HJ形成分数。利用星族综合计算，我们确定了这种情况下产生的WJ和HJ的特征，包括最终的周期分布，轨道倾角和恒星质量。混沌潮汐赋予LK迁移几个有利的功能来解释观测到的HJ。我们预计，混沌潮汐在其他高$e$迁移类型中也很重要。
2018-12-13 astro-ph.EP
Widespread disruption of resonant chains during protoplanetary disk dispersal
该研究模拟了低质量行星在原行星盘消散过程中的演化，发现磁层反弹导致共振链破坏，最终周期比分布与开普勒观测吻合，表明行星周期分布主要在盘消散期确定。
2024-07-18 astro-ph.EP
Saving Doomed Planets: Mass Loss and Angular Momentum Return Boost Hot Jupiter Survival Rates
UCLA（加州大学洛杉矶分校）
研究通过改进潮汐扰动行星的质量损失和角动量返回机制，发现热木星存活率提升约2-3倍，结果与观测一致，并指出高偏心迁移结合潮汐质量损失可能是热木星形成的主要途径。
2026-03-13 astro-ph.EP
Planet formation and migration near the silicate sublimation front in protoplanetary disks
越来越多的新发现的短轨道周期系外行星提出了关于其形成和迁移历史的问题。开普勒任务的一个关键结果引起了一个需要解释的特殊难题，即轨道周期长达10天的F，G，K和M星的行星出现率增加。研究了类太阳恒星周围原恒星盘尘埃升华锋附近行星形成和迁移的条件。对于这种分析，我们使用迭代的二维辐射流体静力盘模型，其中包括恒星的照射，尘埃升华和沉积取决于当地的温度和蒸汽压。我们通过改变磁化湍流起始温度、吸积应力、尘埃质量分数和质量吸积率来进行参数研究。我们的模型具有一个只有气体的内部磁盘，硅酸盐升华前和尘埃边缘开始在0.08金左右，电离过渡区与相应的密度跳跃，和压力最大值，作为卵石陷阱在0.12金左右。迁移扭矩图显示，地球和超级地球质量的行星在我们的模型磁盘中停留在10到22天的轨道周期。这样的周期与多行星系统中最内层行星的推断位置以及开普勒样本在10天内行星出现率的突破都非常一致。特别是，小颗粒耗尽的模型产生一个位于10天轨道周期的陷阱，而具有更高丰度的小颗粒的模型则在17天轨道周期左右产生一个陷阱。雪线位于1.6天文单位，接近巨行星出现率的峰值。我们的结论是，尘埃升华区是形成近距离行星的关键，特别是当考虑到紧密堆积的超级地球系统时。
2019-10-09 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
Consequences of the Ejection and Disruption of Giant Planets
在母恒星附近的近轨道上发现了质量为200亿的行星，这对行星形成的模型提出了挑战。最近的观测表明，这些行星中有一些有着高度倾斜的轨道，有时甚至是逆行的轨道，这促使人们对它们的起源进行了许多猜测。众所周知，迁移本身不能解释观察到的这些未对准的热微扰粒子的数量，这表明气盘消散后的动力学过程在产生观察到的倾斜和偏心分布中起着重要作用。一个特别有希望的候选者是行星-行星散射，这是不是很好地理解在潮汐的非线性制度。通过三维流体动力学模拟的多轨道遇到，我们表明，行星分散到一个轨道上的最接近的距离小于约三倍的潮汐半径的母恒星被摧毁或完全从系统中弹出。我们发现，少至5和多达18个目前已知的热彗星有一个最大的初始apastron散射，位于冰线内，这意味着这些行星必须迁移之前或之后的散射事件，使他们到目前的位置。如果恒星潮汐不重要，$(Q_\ast \gtrsim 10^7)$，磁盘迁移是必要的，以解释在这些系统中存在的热彗星。此外，我们发现，破坏和/或喷射的质量为1000亿美元的行星存款太阳的角动量到主机恒星的价值。对于行星-行星散射很常见的系统，我们预测行星宿主有高达35%的机会拥有相对于大于90度的不变平面的平行度。
2010-12-10 astro-ph.EP astro-ph.SR
Formation of Hot Jupiters through Secular Chaos and Dynamical Tides
短周期轨道上的巨行星的数量可能可以用一些高偏心率迁移的味道来解释。在本文中，我们调查这样一个机制，涉及“长期混沌”，其中至少有三个巨行星之间的长期相互作用，推动内行星的高度偏心轨道，其次是潮汐循环和轨道衰变。除了平衡潮汐摩擦，我们将耗散由于动力学潮汐内激发的巨行星。使用高斯环的方法来考虑行星-行星的相互作用，我们探讨了极端偏心率激发通过长期混沌的条件和在这个迁移通道中形成的热超导体的属性。我们的计算表明，一旦内行星达到足够大的偏心率，动力潮汐很快就会耗散轨道能量，产生一个偏心的温暖木星，然后通过平衡潮汐在半长轴上衰变，成为一个热木星。动态潮汐有助于行星避免潮汐破坏，增加形成热木星的机会，尽管不是所有行星都能在这个过程中幸存下来。我们发现，最后的轨道周期通常在2-3天的范围内，比观测到的热木星人口略短。我们耦合行星迁移到恒星的自旋演化预测最终的自旋轨道失调。我们得到的失准角的分布表明，与观测相比，缺乏逆行轨道。我们的研究结果表明，通过长期混沌的高偏心率迁移只能占所观察到的热木星人口的一小部分。
2019-01-15 astro-ph.EP
Formation and disruption of resonant chains of super-Earths: Secular perturbations from outer eccentric embryos
Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao Tong University（上海交大李政道研究所）；School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学物理与天文学院）；Department of Physics, Kurume University（久留米大学物理学系）
本研究通过N体模拟、解析公式与轨道计算，揭示外侧偏心星子的长期摄动可瓦解超级地球共振链，解释观测到的轨道周期比分布特征及动力学不稳定性诱因。
2025-11-14 astro-ph.EP
WASP-121 b: a hot Jupiter in a polar orbit and close to tidal disruption
我们提出了WASP-南调查的发现，与欧拉和TRAPPIST望远镜密切合作，WASP-121 b，一个新的显着的短周期凌日热木星，其行星性质已被统计验证的PASTIS软件。这颗行星的质量为$1.183_{-0.062}^{+0.064}$ $M_{\mathrm{Jup}}$，半径为1.865 $\pm$ 0.044 $R_{\mathrm{Jup}}$，每$1.2749255_{-0.0000025}^{+0.0000020}$天经过一颗活跃的F6型主序星（$V$ =10.4，$1.353_{-0.079}^{+0.080}$ $M_{\odot}$，1.458 $\pm$ 0.030 $R_{\odot}$，$T_{\mathrm{eff}}$ = 6460 $\pm$ 140 K）。WASP-121 b的一个显着特性是其轨道半长轴仅为$\sim$的1.15倍，这表明该行星可能接近潮汐破裂。此外，它的大尺寸和极端辐射（$\sim$ $7.1\:10^{9}$ erg $\mathrm{s}^{-1} \mathrm{cm}^{-2}$）使其成为通过二次日食观测进行大气研究的绝佳目标。使用TRAPPIST望远镜，我们确实检测到它的发射在$z'$ -波段优于$\sim$ 4 $σ$，测得的掩星深度为603 $\pm$ 130 ppm。最后，从测量Rossiter-McLaughlin…
2015-06-08 astro-ph.EP
Giant planets and brown dwarfs on wide orbits: a code comparison project
在巨大的引力不稳定的星周盘中形成的气体团块是气体巨行星、棕矮星和伴星的潜在种子。模拟显示，三个过程之间的竞争-迁移，气体吸积和潮汐破坏-确定了从给定的种子中生长出来的东西。在这里，我们调查的鲁棒性数值模拟的块状迁移和吸积的代码PHANTOM，GADGET，SPHINX，SEREN，GIZMO-MFM，SPHNG和FARGO。测试问题包括一个团块嵌入在一个巨大的光盘在初始分离的120 AU。代码之间存在总体定性一致性，但行星迁移率的定量一致性范围从$\sim 10$ %到$\sim 50$ %，具体取决于数值设置。我们发现，人工粘度处理和下沉颗粒处方可能占代码之间的差异很大。为了了解我们的工作的更广泛的影响，我们还试图从我们的流体动力学模拟与处方从三个以前的人口合成研究再现行星演化轨迹。我们发现，人口合成模型之间的分歧远远大于我们的流体动力学模拟之间的分歧。因此，我们的代码比较项目的结果是令人鼓舞的，在给定的问题中的不确定性可能是由物理尚未包括在代码中，而不是由流体动力学是如何在他们的建模。
2019-01-23 astro-ph.EP
Early evolution of clumps formed via gravitational instability in protoplanetary disks; precursors of Hot Jupiters?
虽然引力不稳定性（GI）应该发生在原行星盘演化的早期阶段，但由盘碎片产生的团块的命运及其在行星形成中的作用仍然不清楚。在本研究中，我们调查半解析的演化收缩后的合成人口的团块与不同的初始结构和轨道，再加上周围的磁盘和中央恒星。我们的模型是基于最近发表的国家的最先进的3D崩溃模拟团块与不同的热力学。考虑到各种进化机制，并探讨其影响单独和与其他人相结合：迁移和潮汐破坏，质量吸积，间隙开放和磁盘粘度。研究发现，一般来说，至少有50%的初始团块在潮汐中幸存下来，在盘中演化约10^5年后留下潜在的气体巨星祖先。其余的可能会被破坏或产生超级地球和其他低质量行星，前提是一个固体核心可以在足够短的时间内组装，我们在本文中没有讨论这种可能性。外推到百万年的时间尺度，我们所有幸存的原行星都将导致接近的气体巨星。这一结果可能部分反映了所采用的迁移模型的局限性，并使人想起在没有对迁移率进行微调的情况下，在核心增生模型中发现的类似结果。然而，它表明，由引力不稳定性形成的团块中有很大一部分可能是热彗星的前身。
2013-10-03 astro-ph.EP
An Analytic Criterion for Turbulent Disruption of Planetary Resonances
多行星系统中的平均运动不确定性是原行星盘驱动迁移的预期结果，它们在观测数据中的相对缺乏对当前的行星形成和动力学演化模型提出了重要挑战。一个可以导致可压缩性消失的自然机制是随机轨道强迫，由星云内的湍流密度波动引起。虽然这一过程在质量上是有希望的，但在何种条件下可以打破平均运动共振还没有很好地理解。在这项工作中，我们推导出一个简单的分析标准，阐明了系统的物理参数之间的关系，并找到必要的条件，驱动行星的共振。随后，我们证实了我们的研究结果与数值积分进行的微扰制度，以及直接N体模拟。我们的计算表明，湍流共振破坏最敏感地依赖于行星-恒星质量比。具体来说，对于一个具有与早期太阳星云$α=0.01$相当的性质的盘，只有累积质量比小于$(m_1+m_2)/M\lesssim10^{-5}\sim3M_{\oplus}/M_{\odot}$的行星对才容易在$a\sim0.1\,$ AU级的半长轴上发生共振破坏。虽然湍流有时会损害共振对，但需要一种额外的机制（例如通过磁盘偏心率抑制共振捕获概率）来充分解释太阳系外行星系的大部分非共振轨道结构。
2017-01-26 astro-ph.EP math.DS
The Exoplanet Orbit Database
我们提出了一个数据库，以及确定的系外行星的轨道参数。这个数据库包括光谱轨道要素测量427行星绕363颗恒星的径向速度和过境测量报告中的文献。我们还编制了基本的过境参数，恒星参数，以及用于行星发现的方法。这个系外行星轨道数据库包括同行评审文章中报告的所有具有可靠，测量良好的轨道参数的行星。该数据库可以通过Exoplanets Data Explorer Table在 http://exoplanets.org上以可搜索、可过滤和可排序的形式提供，数据可以通过Exoplanets Data Explorer Plotter绘制和探索。我们使用的数据资源管理器生成出版准备图给出三个例子的签名的系外行星迁移和动力学演化：我们说明的字符的质量和周期的系外行星轨道，径向速度和过境调查之间的选择不同的偏差，和多行星系统显示出明显的半长轴分布从单点系统。
2011-02-11 astro-ph.EP astro-ph.SR
Characterisation of the hydrospheres of TRAPPIST-1 planets
上下文行星质量和半径数据显示，低质量系外行星的密度存在很大差异。这包括亚海王星，其低密度可以用富含挥发物层的存在来解释。水是最丰富的挥发物之一，根据行星表面的条件，它可以以不同的相态存在。为了限制它们的组成和内部结构，需要开发精确计算水在不同阶段的性质的模型。目标。我们提出了一个内部结构模型，其中包括一个多相水层蒸汽，超临界和冷凝相。我们推导出行星组成参数和它们的不确定性的约束，专注于多行星系统TRAPPIST-1，它提出了温暖和温带行星。方法.我们使用一个一维的蒸汽大气中的辐射对流平衡与内部的水层是在超临界相自洽。对于温和的表面条件，我们在水圈中实施液体和冰Ih到冰VII相。我们采用MCMC反演方案来获得岩心和水成分参数的概率分布结果。我们改进了所有行星的组成，并推导出行星b和c的大气参数。后者将处于失控后的温室状态，并且可以扩展到足以被JWST等太空任务探测。行星d到h呈现凝结冰相，最大水团比例低于20%。结论. TRAPPIST-1行星的水含量随着半长轴的增加而增加，除了行星d。这种偏离趋势可能是由于形成机制，例如在行星d形成的区域中的水的迁移和富集，或者扩展的富含CO $_{2}$的大气。
2021-01-20 astro-ph.EP
Diffusive Tidal Evolution for Migrating hot Jupiters
我考虑一颗类木行星围绕其主星的高度偏心轨道，这种情况是由其行星或恒星同伴的长期相互作用产生的。每一次近星点通过时的潮汐相互作用都是轨道与行星2阶基本模态之间的能量交换。从零能量开始，如果f模的一次反冲能量增益大于轨道能量的10^-5，则f模可以扩散增长到大振幅。这需要近心点距离< 4潮汐半径（或1.6罗氏半径）。如果f模式具有不可忽略的初始能量，则扩散演化可以在较低的阈值处发生。第一个效应可以阻止长期迁移，因为f模式可以吸收轨道能量，使行星与长期扰动脱钩，将所有迁移的木星安全地停放在潮汐干扰区之外。第二个效应导致快速轨道圆化，因为它允许激发的f模式随着轨道偏心率的减小而持续吸收轨道能量。因此，在没有任何明显耗散的情况下，除了f模在振幅达到1时会非线性衰减的事实之外，这颗行星可以在大约10^4年内从几个天文单位转移到大约0.2天文单位。如此快速的圆化相当于耗散因子Q ~ 1，它解释了观测到的超偏心类木行星的不足。最后，重复的f模式破坏可能会在外层包层中储存能量和角动量，并避免热烧蚀行星。总的来说，这项工作促进了通过高偏心率长期迁移形成热彗星的情况。
2018-01-18 astro-ph.EP
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
Capture of Irregular Satellites via Binary Planetesimal Exchange Reactions in Migrating Planetary Systems
通过记录星子和行星之间的相遇，我们计算了在一个数值积分的两行星系统，是由于迁移与外部星子带的相互作用遇到的分布。只有当双星微行星与行星缓慢而近距离相遇时，才有可能通过与双星微行星的交换反应捕获围绕行星运行的不规则卫星。在我们的模拟中，我们发现星子和行星之间的近距离缓慢相遇主要发生在最外层而不是最内层的行星上。考虑到行星轨道穿越双星微星首先会被潮汐破坏，我们估计了潮汐破坏和不规则卫星捕获的概率。我们估计，一个二进制的小行星被捕获，并成为一个不规则的卫星海王星质量外行星的概率是大约1/100的质量和分离类似的transneptunian小行星二进制的二进制。如果年轻的系外行星碎片盘上有一个双星小行星群，那么向外迁移的外行星应该有被捕获的不规则卫星群。我们讨论解释发射与系外行星北落师门b的碰撞演化捕获的不规则卫星人口补充，由于行星迁移。
2011-12-02 astro-ph.EP
Binaries migrating in a gaseous disk: Where are the Galactic center binaries?
银河系中心内弧秒的大质量恒星与所谓的热彗星具有类似的性质。这些年轻的恒星大多数都有高度偏心的轨道，可能不是在原地形成的。有人提出，这些恒星获得目前的轨道，从潮汐中断紧凑的大质量双星分散向中央附近的超大质量黑洞。假设一个双星形成在一个薄的气体盘超过0.1 pc的中心对象，我们调查的相关性磁盘卫星相互作用硬化的结合能的二进制，并推动其向内迁移。一颗质量相等的大质量双星在向中心黑洞迁移时，被发现缠绕得更紧。迁移时间尺度与相同质量的单星卫星非常相似。双星的硬化是由于在希尔半径内的恒星后面形成了螺旋尾巴。我们表明，硬化时标主要是由二进制的希尔半径内的气体的质量，它是远远短于迁移时标。我们讨论了一些影响的二进制的硬化过程。当密近双星中质量较大的（主）成分通过超新星爆炸喷射出大部分质量时，它们的副恒星可能会达到一定的偏心率和倾角。这样的过程可能会提供一个替代的统一方案的起源的中央集群和S-星在银河系中心以及高速恒星的运动学性质的星系晕。
2010-11-01 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Formation and Stellar Spin-Orbit Misalignment of Hot Jupiters from Lidov-Kozai Oscillations in Stellar Binaries
观测到的热木星（HJ）系统表现出广泛的恒星自旋轨道失调角。这些HJs的起源仍然不清楚。本文研究了由一个遥远的（100-1000 AU）恒星伴星引起的Lidov-Kozai（LK）振荡引起的巨行星向内迁移。我们进行了一个大的人口综合研究，包括八极引力位从恒星的伴星，主恒星的自旋轴和行星轨道轴的相互岁差，在行星的潮汐耗散，和恒星自旋在主恒星由于磁制动。我们考虑了一系列的行星质量（$0.3-5\,M_J$）和初始半长轴（$1-5$ AU），不同的属性为主机恒星，和不同的潮汐耗散强度。导致HJ的系统比例取决于行星质量和恒星类型，对于$M_p=1\,M_J$，有$f_{\rm HJ} = 1-4\%$（取决于潮汐耗散强度），对于更大质量的行星，有更大的（高达$8\%$）。“热土星”（$M_p=0.3M_J$）的生产效率要低得多，因为大多数迁移行星都受到潮汐干扰。我们发现，无论是HJ的形成或潮汐破坏，系统的分数，$f_{\rm mig} \simeq 11-14\%$是大致恒定的，有小的变化与行星质量，恒星类型和潮汐耗散强度。这个“通用”的迁移分数可以从分析迁移标准的基础上的八极LK振荡的性质定性地理解。最终的HJ恒星质量的分布表现出复杂的行星质量和恒星类型的依赖。对于$M_p = (1-3)M_J$，分布总是双峰的，峰值在$30^{\circ}$和$130^{\circ}$周围。$5M_J$…
2016-01-19 astro-ph.EP astro-ph.SR
Dynamical Evolution of Planetary Systems
该研究探讨行星系统在形成后的动力学演化，分析共振链的形成与破坏机制，结合观测与理论说明年轻与年老系统的轨道差异，强调长期动力学对理解行星系统轨道分布的重要性。
2025-06-12 astro-ph.EP
Dynamical Tides in Highly Eccentric Binaries: Chaos, Dissipation and Quasi-Steady State
高偏心率双星系统出现在许多天体物理学背景下，从稠密星团的潮汐捕获，大质量黑洞破坏恒星的前兆，到巨行星的高偏心率迁移。在高偏心双星系统中，当近心通过时，一个天体的潮汐位能激发另一个天体的振荡模，导致振荡模与双星轨道之间的能量交换。这些模式在多个通道表现出三种行为之一：低振幅振荡，大振幅振荡对应于轨道频率和模式频率之间的共振，和混沌增长。我们研究这些现象与迭代映射，充分探索模式的演变如何依赖于近心距离和其他参数。此外，我们表明，模式能量的耗散结果在准稳态，逐渐轨道衰减打断共振，即使在系统中的模式振幅最初会增长随机。一个新捕获的恒星周围的黑洞可以经历显着的轨道衰减和加热，由于模振幅和耗散的混沌增长。一颗被推入高偏心率轨道的巨大行星可能会经历类似的效应，成为热或温暖的木星。
2018-02-01 astro-ph.EP astro-ph.SR
Secular chaos in white-dwarf planetary systems: origins of metal pollution and short-period planetary companions
多行星系统中的长期振荡可以通过非线性共振扰动驱动小内部物体的混沌演化。这种“长期混沌”很容易将内部天体推向极端偏心率，引发潮汐相互作用或与中心恒星碰撞。我们提出了一个数值研究的长期混沌系统中的两个行星和测试粒子使用环平均法，重点是行星的属性和混沌扩散的时间尺度和效率之间的关系。我们发现，长期混沌可以激发极端的偏心率的时间尺度上跨越几个数量级在一个给定的系统。我们将我们的结果应用于白矮星（WD）周围的行星系的演化，特别是星子和行星的潮汐破裂和高偏心率迁移。我们发现，长期的混沌在一个小行星带驱动的大（$\gtrsim 10 M_{\oplus}$），遥远的（$\gtrsim 10 \, {\rm au}$）行星可以维持金属吸积到WD超过Gyr时间尺度。我们约束的星子的总质量最初存在于混乱的区域内，要求预测的质量输送率的罗氏限制与观察到的金属吸积率的WD与大气污染在整个冷却序列是一致的。基于长周期系外行星和系外小行星带的出现，我们得出结论，长期混沌可以是一个重要的（也许是占主导地位的）渠道污染孤立WD。长期混沌也可以产生短周期的行星和星子周围的WD与各种循环机制。我们讨论了利用直接成像和微透镜探测驱动WD周围长期混沌的系外行星的前景。
2022-04-26 astro-ph.EP astro-ph.SR
Forming short period sub-stellar companions in 47 Tucanae -- II. Analytic expressions for the orbital evolution of planets in dense environments
在$\sim 1$ %的本地场恒星周围发现了短周期的大质量行星，称为热彗星（HJ）。由于原始盘中的扭矩，产生HJ所必需的向内迁移可能是“低偏心率”，或“高偏心率”（HEM）。后者涉及令人兴奋的高轨道偏心率，允许与主星足够近的通道，以提高行星中的循环潮汐。我们提出了一个分析框架，量化的作用，在高密度环境中的动态遭遇在HEM。我们发现，遇到可以增强或抑制HEM，这取决于当地的恒星密度和初始半长轴$a_0$。对于中等密度，外部扰动可以激发大的偏心率，使行星在恒星寿命内循环。在极高的密度下，这些扰动反而会导致行星的潮汐破坏，从而不会产生HJ。这可能解释了M67中的HJ明显超过了它们的本地场星丰度，而47 Tuc中的HJ明显不足。应用我们的分析框架，我们表明，对于一个初始的大规模行星人口类似的领域，预期的HJ发生率在47图克是$f_\mathrm{HJ}=2.2\times 10^{-3}$，这仍然符合目前的限制。未来的大型（样本大小$\gtrsim 10^5$）或敏感的过境调查的恒星在球状星团需要驳斥的假设，即初始行星人口是类似的太阳邻域平均。在这样的调查中没有检测到行星将对行星形成理论产生广泛的影响，这意味着球状星团中的行星形成率必须在广泛的$a_0$范围内受到抑制。
2022-06-27 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
