Asteroids in retrograde resonance with Jupiter and Saturn
我们在半人马座和达摩克洛星中发现了一组小行星，它们的轨道与太阳系的共同运动方向相反，并与木星和土星发生共振。它们的轨道倾角I >= 140度，半长轴a < 15天文单位。目前有两个天体与木星处于逆行共振：2006 BZ 8处于2/-5共振，2008 SO 218处于1/-2共振。其中一个天体，2009 QY 6，目前与土星处于2/-3逆行共振。这些是太阳系天体逆行共振的第一个例子。目前的共振配置持续了几千年。在20，000年的整合时间跨度内，也可能短暂捕捉到与土星的逆行共振，特别是在1/-1共振（2006 BZ 8）和9/-7共振（1999 LE 31）。
2013-08-01 astro-ph.EP
On the orbital evolution of a giant planet pair embedded in a gaseous disk. II. A Saturn-Jupiter configuration
我们进行了一系列高分辨率（1024 × 1024）的流体动力学模拟研究嵌入气体盘中的土星-木星对的轨道演化。本工作通过探索一种不同的轨道构型-木星位于土星外（q<1，其中q= M_i/M_o是内外行星的质量比），扩展了我们以前的工作结果。我们重点研究了两颗行星之间不同的初始间距（d）和盘的不同表面密度分布的影响，其中σ \propto r^{-α}。我们还比较了行星对的不同轨道配置的结果。我们的研究结果表明：（1）当初始距离相对较大（d> d_{iLr}，其中d_{iLr}是木星与其第一个内林德布拉德共振之间的距离）时，两颗行星发生发散迁移。然而，当木星压缩土星嵌入的内盘时，土星的向内迁移可能会停止。(2)当初始间距较小时（d< d_{iLr}），盘的密度斜率接近平坦（α<1/2），则发生会聚迁移。当这两颗行星被困在平均运动共振（MMR）中时，土星会被木星迫使向内迁移，土星可能会非常接近中央恒星。(3)在q<1的情况下，MMR可以将土星的偏心率激发到很高的值（e_{S} ~0.4-0.5），系统可以保持稳定。这些结果解释了外行星系统中MMR的形成，其中外行星比内行星更大。这也有助于我们理解“热木星/土星”经历高偏心轨道的起源。
2010-07-26 astro-ph.EP
Tilting Jupiter (a bit) and Saturn (a lot) During Planetary Migration
我们研究了行星晚期迁移对气态巨星的影响。我们考虑Nesvorny & Morbidelli（2012）的行星不稳定性模型，其中木星和土星的不稳定性可以在自旋轨道共振发生时被激发。当$s_7$和$s_8$的频率随着行星的迁移而改变，并与木星和土星的自旋矢量的进动频率相匹配时，就会发生最显著的共振。我们表明，木星可能已经获得了它目前的木星通过交叉的$s_8$共振。这将在早期阶段对移徙的性质规定严格的限制。当接近$s_7$共振时，在木星迁移的最后时刻，预计会对木星的质量产生额外的影响。这些效应的大小取决于木星岁差常数的精确值。土星的巨大引力很可能是被捕获到$s_8$共振中而激发的。这可能发生在行星迁移的后期，此时$s_8$频率的演化非常缓慢，并且满足捕获到与$s_8$的自旋轨道共振的条件。然而，土星是否与$s_8$处于自旋轨道共振目前尚不清楚，因为现有的土星自旋岁差观测和内部结构模型存在很大的不确定性。
2015-05-12 astro-ph.EP
Chemical Constraints on the Oxygen Abundances in Jupiter and Saturn
我们进行了比较分析的化学动力学的CO和$\rm PH_3$在木星和土星，以评估在两个巨大的行星对流层水丰度的全套限制。对于一氧化碳，我们采用了一个广泛使用的CO动力学方案从永等人，和一个新确定的CO化学方案从Visscher和摩西。对于$\rm PH_3$化学方案，我们使用与Visscher和Fegley相同的化学方案。杨的CO化学方案得出木星上的水丰度是太阳丰度的0.95 - 23.0倍，土星的上限是14.0倍。相比之下，维舍尔的化学方案在木星产生了0.24 - 2.6倍太阳丰度的水富集，而土星的水富集上限为8.0。从这个计划，它利用了最先进的最新动力学，我们排除高水富集木星和土星，并表明动力学方法产生木星散装丰度中的C/O值升高相对于太阳能是允许的。我们的结果与最近对伽利略探测器数据的重新解释是一致的，伽利略探测器数据中木星形成于原行星盘的一个缺水部分（Mousis等人）。
2012-06-25 astro-ph.EP
Depth Dependent Dynamics Explain the Equatorial Jet Difference Between Jupiter and Saturn
本研究利用三维深对流模拟证明大气深度决定木星与土星赤道纬向喷流的强度和纬度宽度，从而解释二者观测差异。
2024-10-29 astro-ph.EP
The fuzzy cores of Jupiter and Saturn
基于新内部模型，木星和土星具有模糊核，即富含重元素但与深部内部无明确区分的中心区域，其研究为行星形成演化及系外行星表征提供关键约束。
2024-03-18 astro-ph.EP
Capture and migration of Jupiter and Saturn in mean motion resonance in a gaseous protoplanetary disc
我们研究了木星和土星嵌入在一个气态的，太阳星云型盘的流体动力学模拟与FARGO2D1D代码的动力学演化。我们研究了行星轨道的不同初始间隔Δ a_SJ的演变，以调查它们是否被捕获在平均运动共振（MMR）中以及行星随后的迁移方向（向内或向外）。我们还提供了一个评估的行星的轨道动力学在不同时期的土星的增长。我们发现初始紧轨道构型的演化依赖于Δ aSJ的值。这意味着，大塔克模型中提出的演化取决于木星和土星的精确初始轨道及其形成的时间尺度。在1：2 MMR中捕获和向内或（几乎）停滞的迁移非常有利。在其限度内，我们的工作表明，与木星和土星的共振捕获相关的反向迁移可能是一种低概率的进化情景，因此其他拥有巨行星的行星系预计不会经历类似于大追踪的进化路径。
2020-01-25 astro-ph.EP
Theory of Figures to the 7th order and the interiors of Jupiter and Saturn
木星和土星的内部建模已经发展到了一种状态，其中生成了数千个模型，涵盖了许多参数的不确定性空间。这种方法需要一种快速的方法来计算它们的重力场和形状。此外，在土星的卡西尼号任务和正在进行的朱诺号任务提供了高达J12的引力谐波。在这里，我们报告了图形理论的扩展，这是一种用于重力场和形状计算的快速方法，到7阶（ToF 7），这允许计算高达J14。我们应用三种不同的代码来比较使用多变模型的准确性。我们将ToF 7与CMS-19 H/He-EOS一起应用于木星和土星内部模型。对于木星，我们发现，J6是最好的匹配过渡，从氦贫富信封在2-2.5毫巴。然而，大气金属丰度只有在大气层向低密度方向扰动，或者地面温度比伽利略值提高~14 K时才能达到1倍太阳能。我们的土星模型意味着在一个小的核心上有一个1.5- 4倍太阳能的Z包络。扰动的地球轨道产生金属丰度分布与扩展，重元素丰富的深内部（扩散核心）到0.4 RSat，如木星。只要内部深处富含重元素，致密、稀核或无核的经典模型都是可能的。包括一个热成风拟合观测到的风速，代表性的木星和土星模型是一致的，所有观测到的Jn值。
2021-10-28 astro-ph.EP
The Shape of Jupiter and Saturn Based on Atmospheric Dynamics, Radio Occultations and Gravity Measurements
本研究结合Juno、Cassini的重力与无线电掩星数据，通过精确形状计算与联合优化分析木星、土星的动力学高度范围，发现土星结果与观测匹配良好，木星的偏差或源于云层上方非正压流，可由后续观测验证。
2023-05-04 astro-ph.EP
Tilting Saturn without tilting Jupiter: Constraints on giant planet migration
在我们的太阳系中，巨行星的迁移和相遇历史可以受到木星和土星的限制。我们已经进行了长期的模拟与强加的迁移和N体模拟与星子研究预期的迁移行星的初始条件类似的平滑迁移模型，共振尼斯模型和两个模型，最初在共振（一个紧凑和一个松散的配置）的巨行星的质量分布。对于平滑的迁移，长期自旋轨道共振机制可以倾斜土星的自旋轴到当前的轨道，如果迁移时间尺度和轨道倾角的产品是足够大的（超过30百万度）。对于共振的尼斯模型，由于初始系统的紧密性，使得土星的倾斜频率高于木星的自旋进动频率，导致木星的自旋轨道共振交叉，因此很难重现今天的轨道密度值。迁移的时间尺度足够长，足以使土星倾斜，通常足以使木星倾斜得比观测到的更大。完整的N体模拟讲述了一个有点不同的故事，木星通常像土星一样经常倾斜，但平均而言具有更高的倾斜度。主要的障碍是巨行星的最终轨道间距，再加上海王星迁移的尾巴。共振尼斯的情况下，几乎无法同时再现巨行星的{轨道和自旋}属性，概率约为0.15%。松散的五行星模型无法满足我们所有的限制（概率<0.08%）。紧凑的五行星模型具有最高的机会同时匹配轨道和行星数约束（概率约为0.3%）。
2015-09-23 astro-ph.EP
Outward migration of Jupiter and Saturn in 3:2 or 2:1 resonance in radiative disks: implications for the Grand Tack and Nice models
嵌入气体原行星盘中，木星和土星自然陷入3：2共振并向外迁移。这是Grand Tack模型的基础。然而，以前的流体动力学模拟仅限于等温磁盘，具有中等的纵横比和粘度。在这里，我们模拟的气体巨星的轨道演化盘粘性加热和辐射冷却。我们发现木星和土星在中等质量（$M_{disk} \approx M_{MMSN}$，MMSN是“最小质量太阳星云“）盘中以3：2共振向外迁移，粘性应力参数$α$介于$10^{-3}$和$10^{-2} $之间.在相对低质量的圆盘（$M_{disk} \lesssim M_{MMSN}$）中，木星和土星以2：1的共振被捕获，甚至可以在低粘度圆盘（$α\le 10^{-4}$）中向外迁移。这种盘具有非常小的纵横比（$h\sim 0.02-0.03$），其有利于在2：1共振中捕获后向外迁移，如通过等温运行所证实的，其导致$h \sim 0.02$和$α\le 10^{-4}$的类似结果。我们还从我们的流体动力学模拟结果开始，包括2-3个冰巨星，进行了外太阳系的N体运行。气体盘扩散后，一个尼斯模型的不稳定性开始与木星和土星在2：1共振的结果在良好的太阳系的类似。我们的结论是，在一个寒冷的太阳星云，木星和土星之间的2：1共振可以导致系统向外迁移，这可能代表了太阳系演化的另一种情况。
2014-10-02 astro-ph.EP
Embryo impacts and gas giant mergers I: Dichotomy of Jupiter and Saturn's core mass
在土星、天王星和海王星的气体包层内部，有质量大于10个地球质量的高密度核心。根据传统的连续吸积假说，这种巨大的核心是需要有效的吸积的气体信封的开始。然而，木星的气体包层质量更大，而核心的质量可能比土星的小。为了解释木星和土星的结构多样性和超太阳金属丰度，我们研究了它们可能与其他气体巨星合并或在其封套快速吸积期间或之后消耗几个地球质量的原行星胚胎的可能性。一般来说，撞击地球质量以下的微行星在气体巨星的包层中解体，将重元素沉积在核心之外，并局部抑制对流。因此，它们的碎片沉积以促进岩心的生长。通过一系列的数值模拟，我们证明了碰撞的超地球质量胚胎到达气体巨星的核心是可能的。直接的抛物线碰撞也会导致气体巨星的合并和核心的合并。在这些情况下，撞击释放的能量导致整个包层的强烈对流运动和核心的侵蚀。这种二分法有助于观察到木星和土星以及其他气体巨行星和其他地方之间的内部结构和大气成分的分散。
2010-07-27 astro-ph.EP
NEOWISE: Observations of the Irregular Satellites of Jupiter and Saturn
我们提出的热模型适合11木星和3土星不规则卫星的测量的基础上从WISE/NEOWISE数据集。我们的配合确认航天器测量的直径与现场观测（Himalia和Phoebe）的对象，并提供直径和12个以前未测量的对象，10木星和2土星不规则卫星。最适合的热模型光束参数是可比的观察到的其他小天体在外太阳系，而可见光，W1和W2光束跟踪以前建立在文献中的分类。测量的不规则卫星的反射率特性与木星特洛伊和希尔达人口相似，这意味着共同的起源。
2015-05-28 astro-ph.EP
Structures of the Planets Jupiter and Saturn
氢、氦和含有较重元素的化合物的新状态方程（EOS）被用来构建木星和土星行星结构的模型。与引力矩J2和J4很好的协议是用一个模型，该模型使用两层气体包层，其中内部区域比外部区域更致密，以及一个小的，致密的核心。可以将J2与均匀包络匹配，但是需要具有更密集内部区域的包络来匹配两个时刻。两层包层也给出了很好的协议与木星的全球振荡数据。在木星中，内层和外层之间的边界出现在319 GPa，密度增加了8%。在土星，它发生在227 GPa，密度增加了69%。这两颗行星之间的差异表明，需要增加密度并不是由于EOS错误。氦的富集不是密度增加的原因。这一现象可以解释为在行星形成过程中分散并与气体混合的小行星中的重元素富集的结果。这一结论与Pollack等人的行星形成模型相一致。
2013-06-26 astro-ph.EP
Resonance locking as the source of rapid tidal migration in the Jupiter and Saturn moon systems
木星和土星的内卫星由于行星内部的潮汐能量耗散而向外迁移，其细节仍然知之甚少。我们证明了卫星之间的共振锁定和行星的内部振荡模式可以产生快速的潮汐迁移。共振锁定是由于行星内部结构的演化而产生的，通常会产生与太阳系年龄相当的向外迁移速率。共振锁定预测一个类似的迁移时间尺度，但不同的有效潮汐品质因数$Q$管理每个月亮的迁移。它还预测了几乎恒定的迁移时间尺度的半长轴的函数，从而有效的$Q$值在过去更大。最近对木星和土星的卫星系统的测量发现，有效的$Q$值比预期的要小（并且在卫星之间是不同的），并且对应于$\sim$ 10 Gyr的迁移时间尺度。如果得到证实，这些测量结果与共振锁定作为木星和土星潮汐耗散的主要来源基本一致。共振锁定也提供了解决目前的测量所带来的几个问题：它自然地解释了异常小的$Q$管理土卫五的迁移，它允许土卫二的大加热率，以实现在平衡偏心配置，它解决了进化问题所产生的现代迁移/加热率。
2016-09-10 astro-ph.EP
Compositional Measurements of Saturn's Upper Atmosphere and Rings from Cassini INMS
卡西尼号航天器的最后一次轨道直接采样土星的热层，并揭示了一个比以前认为的更复杂的化学环境。卡西尼号上的离子和中性质谱仪（英语：Ion and Neutral Mass Spectrometer，INMS）提供了这一区域的成分测量结果，并发现大量物质从土星环流入土星上层大气。我们在这里提出了一个深入的分析CH $_4$，H $_2$ O，NH $_3$信号从INMS和提供进一步的证据，外部物质进入土星的大气层从环。我们使用一种新的质谱去卷积算法来确定光谱中观察到的每种物质的量，并使用这些值来确定这些物质的流入和质量沉积速率。
2020-05-13 astro-ph.EP
Long slit Spectropolarimetry of Jupiter and Saturn
我们提出了基于地面的木星和土星的临边偏振测量，包括波长为7300 A的全圆盘成像偏振测量和覆盖波长范围为5200至9350 A的空间分辨（长缝）偏振光谱。对于木星的极区，我们发现wl=6000 A时有一个非常强的径向偏振，其视宁度校正最大值在南方约为+11.5%，在北方约为+10.0%。我们的模型计算表明，高的肢体偏振可以解释为强偏振（p~1.0），高散射（Ω ~0.98）的雾粒子与散射不对称参数g~0.6预期的聚集粒子。与低纬度地区相比，推导出的粒子参数明显不同。木星的分光偏振显示，与邻近的连续谱相比，极肢偏振向较长波长方向减少，强甲烷带的偏振显著增强。对于低纬度地区，分数偏振很小，为负，除了在8870 A处的强CH 4波段外，它几乎不依赖于波长。土星的南极显示出比木星两极更低的极化（p~1.0-1.5%）。土星的分光偏振信号随波长迅速下降，并且在吸收带中的分数偏振没有显着增强。这些特性可以用垂直延伸的平流层霾区来解释，霾区由小于100 nm的小颗粒组成。此外，我们发现了一个以前没有观察到的强偏振功能（p=1.5-2.0%）附近的土星赤道。这种偏振信号的来源尚不清楚，但可能与季节效应有关。
2011-01-26 astro-ph.EP
On the Migration of Jupiter and Saturn: Constraints from Linear Models of Secular Resonant Coupling with the Terrestrial Planets
我们研究了木星和土星的晚期发散迁移可能对类地行星产生了扰动。我们确定了木星和土星的nu_5近点本征频率与类地行星的四个本征频率（g_{1-4}）之间的六个长期共振。我们推导出解析上限的偏心率和轨道迁移时间尺度的木星和土星时，这些共振遇到，以避免扰动的偏心率的类地行星的值大于观察到的。如果木星和土星的迁移与它们现在的离心率相当，那么具有星子驱动迁移的指数时间尺度特征的平滑迁移（τ~5-10 Myr）将使类地行星的离心率扰动到远远超过观测值的值。如果木星的偏心率在迁移时期很小，迁移非常迅速（例如τ<~ 0.5百万年，可能是通过行星-行星散射或不稳定性驱动的迁移），或者观测到的j= 2，3地球模式的小偏心率振幅是由于几个大振幅贡献的低概率抵消而产生的，那么这种激发可能会减轻。此外，轨道积分的结果显示，极短的迁移时间尺度（τ<0.5百万年），不稳定性驱动的迁移的特征，也可能扰动类地行星的偏心率的数量与它们的观测值相当。我们讨论了这些限制的相对时间的类地行星形成，巨行星迁移，和所谓的月球晚重轰炸的起源3.9+/-0.1 Ga前的影响。我们认为，满足这些动力学约束的最简单的方法可能是任何巨行星迁移的大部分在太阳系历史的第一个30- 1亿年完成。
2011-11-10 astro-ph.EP
Temperature Distributions in the Protosatellite Disks of Uranus, Jupiter, Neptune and Saturn and Common Structure in Their Satellite Systems
我们在天王星、木星和海王星的卫星和环系统的轨道半径中观察到类似的结构。这激发了一项调查，即这些系统和土星系统的演化是由一种共同的机制引发的，这种机制涉及辐射与其子星云（原卫星盘）的相互作用。提出了一种模型，其特征在于通过受激辐射分子缔合（SRMA）反应产生的共振。在这个模型中，热能是从一个原行星盘在特定距离的原行星，只要有一个匹配的本地热能的磁盘和光子撞击磁盘的能量。天王星、木星和海王星盘的辐射由氢分子光谱的一部分提供，土星盘的辐射由氢原子光谱的一部分提供。这些发现揭示了卫星系统的早期演化和结构，包括复杂的土星环系统。他们还链接卫星轨道半径大小分布的形状的温度分布（TD的）在原卫星盘。在天王星（Mousis 2004）和土星（Mousis Gautier和Bockelee-Moran，2002）的原卫星盘理论上确定TD的是必不可少的，目前的调查。
2022-03-05 astro-ph.EP
Atmospheric Circulation of Brown Dwarfs and Jupiter and Saturn-like Planets: Zonal Jets, Long-term Variability, and QBO-type Oscillations
棕矮星和直接成像的巨行星显示了活跃的大气环流的重要证据，这导致了云结构中的大规模斑块，随着时间的推移显着演变，如红外线曲线和多普勒地图所证明的那样。这些观测结果提出了关于环流的基本性质，其时间变化以及与木星和土星环流的整体关系的关键问题。木星和土星本身在云层中也有许多强劲的纬向（东西向）喷流;此外，这两颗行星都有长期的平流层振荡，包括纬向风和温度的扰动，这些扰动会在约4年（木星）和约15年（土星）的时间尺度上向下传播。这些振荡被称为木星的准四年振荡（QQO）和土星的半年振荡（SAO），被认为类似于地球上的准两年振荡（QBO），这是由对流层赤道波向上传播驱动的。为了研究这些问题，我们在这里提出了全球性的，三维的，高分辨率的数值模拟流在分层的大气-覆盖对流内部-褐矮星和类星体行星。内部对流的影响参数化诱导小尺度，随机变化的扰动的辐射对流边界的基础上的模型。在模拟中，对流扰动产生大气波和湍流，与旋转相互作用，产生大量的纬向喷流。此外，赤道平流层呈现出堆叠的东向和西向喷流，随着时间的推移向下迁移，正是发生在地球的QBO，木星的QQO，土星的SAO。这是第一次在巨行星的3D数值模拟中展示类似QBO的现象。
2019-08-02 astro-ph.EP
Reflected Light Curves, Spherical and Bond Albedos of Jupiter- and Saturn-like Exoplanets
观察到的系外行星反射光变曲线表明，其中一些行星上有明亮的云。我们估计如何光变曲线和总恒星加热的行星取决于前向和后向散射的云层的基础上先锋号和卡西尼号飞船的木星和土星的图像。我们适合分析功能，以当地的反射亮度的木星和土星取决于行星的阶段。这些观测包括0.59-0.72和0.39-0.5 μm的宽带，以及0.938（大气窗口）、0.889（CH 4吸收带）和0.24-0.28 μm的窄带。我们用光线追踪模型模拟行星的图像，并对它们进行圆盘积分以产生全轨道光变曲线。对于木星，我们还将模拟的光变曲线与观测到的全圆盘亮度相拟合。我们推导出木星，土星，和朗伯和瑞利散射的大气层的行星的球面的反射率。在凌日时有相同的几何曲率，类朗伯行星的大气层可以产生比朗伯行星在半相位时暗两倍的光变曲线。球型行星的半径通常比朗伯行星低1.5倍。朗伯假设会低估恒星光的吸收和行星大气的平衡温度。我们还将我们的光变曲线与固体物体的光变曲线进行了比较：土卫二和木卫四。它们强烈的反向散射峰值在几度的反对（二次日食）可能导致更严重的低估恒星加热。
2016-02-24 astro-ph.EP
Saturn's formation and early evolution at the origin of Jupiter's massive moons
这四颗巨大的伽利略卫星被认为是在木星形成的最后阶段形成的。虽然环木星盘的存在得到了流体动力学模拟的支持，但关于形成卫星的组成部分的起源和传递机制还没有达成共识。在环绕太阳的圆盘上打开一个缺口，将有效地将木星与固体物质的主要来源隔离开来。然而，在木星间隙的外缘应该存在着一个微行星的储存库，在那里固体被捕获并随着时间的推移而积累。在这里，我们表明，土星的核心在这个水库的形成，或其迅速向内迁移，允许微行星从这个水库重新分配到木星和内太阳系，从而提供足够的材料形成伽利略卫星和填充主带与原始小行星。我们发现，捕获的行星内的circumjovian磁盘的轨道是圆形的，通过摩擦与气体在一个紧凑的系统相比，目前的伽利略卫星的径向范围。土星在传递机制中的决定性作用对太阳系外巨行星周围的大质量卫星的出现有很强的影响，因为它们会优先在多行星系统中的行星周围形成。
2018-04-09 astro-ph.EP
Two phase, inward-then-outward migration of Jupiter and Saturn in the gaseous Solar Nebula
最近的研究表明，如果巨行星经历了向内然后向外的迁移，类地行星和小行星带可以重现（“大钉”; Walsh et al 2011）。向内迁移发生在木星打开一个缺口时，II型向内迁移。当土星到达质量间隙并与木星发生3：2共振时，行星会向外移动。其目的是测试Grand Tack模型的可行性，并研究木星和土星从10个地球质量的核心成长过程中的动态演变。我们已经进行了数值模拟，使用基于网格的流体动力学代码。我们大多数的模拟假设一个等温状态方程的磁盘，但一个子集使用完全辐射版本的代码。对于一个等温盘，木星和土星的两相迁移是非常强大的，并独立于这些行星的质量增长的历史，如果磁盘是足够冷。对于辐射盘，我们发现一些结果与两相迁移和其他更复杂的行为。我们构建了一个简单的，1-D模型的不断发展的粘性磁盘计算磁盘的辐射特性的演变：磁盘从辐射到等温从其最外层区域向内的时间过渡。我们表明，一个两相迁移是一个自然的结果，即使在有限的假设下，等温条件是必需的。因此，我们的模拟提供了强有力的支持，大塔克的情况。
2011-07-28 astro-ph.EP
Forming Jupiter, Saturn, Uranus and Neptune in Few Million Years by Core Accretion
巨行星形成过程至今仍不完全清楚。目前最被接受的范例，核心不稳定性模型，解释了太阳系巨行星的几个观测性质，但迄今为止，面临着困难，以解释形成时间短于观测估计的原行星盘的寿命，特别是对天王星和海王星的情况。在这个模型的背景下，并考虑到最近提出的原始太阳系轨道结构，我们进行了巨大的行星形成的数值计算。我们的研究结果表明，如果吸积星子遵循的大小分布，其中大部分的质量在于30-100米大小的机构，木星，土星，天王星和海王星可能已经形成根据核不稳定的情况。每个行星的形成都发生在时间限制内，它们最终的核心质量与目前的估计非常一致。
2009-10-02 astro-ph.EP
Born eccentric: constraints on Jupiter and Saturn's pre-instability orbits
动力学不稳定性被认为塑造了外太阳系的轨道结构。在模拟这种不稳定性时，一个关键的约束来自木星的第五偏心模式（由其振幅M55量化），这是太阳系长期演化的重要驱动力。从通常假设的近圆形轨道开始，目前的巨行星结构处于数值生成系统的极限，M55很少被激发到它的真实值。在这里，我们对大量人为触发的不稳定性进行了动力学分析，并测试了巨行星原始轨道的各种配置。除了更多的标准设置，并受到现代流体动力学模拟的结果的巨大行星的原始气体盘内的演变，我们认为木星和土星出现的可能性，从星云气体锁定在2：1共振与非零偏心率。我们表明，在这样的情况下，现代土星-土星系统代表了一个典型的模拟结果，和M55通常匹配。此外，我们表明，天王星和海王星的最终轨道是由在原始柯伊伯带的质量和喷出的冰巨人的组合。
2020-09-23 astro-ph.EP
Stable stratification of the helium rain layer yields vastly different interiors and magnetic fields for Jupiter and Saturn
本研究基于氢氦相图发现木星和土星内部均存在稳定的氦雨层，但两者的内部结构、演化特征及磁场差异显著，土星可能具有更广阔的氦雨区域并依靠下沉氦滴传输绝大部分内禀热通量。
2024-09-20 astro-ph.EP
Conditions for radiative zones in the molecular hydrogen envelope of Jupiter and Saturn: The role of alkali metals
本研究通过计算木星和土星分子氢包层最新的辐射不透明度表，发现大气中K、Na和NaH的存在控制着千巴级辐射区的形成，且形成该辐射区所需的K和Na元素丰度须分别低于太阳丰度的约$10^{-3}$和$10^{-4}$倍。
2025-01-07 astro-ph.EP
Relation of Gravity, Winds, and the Moment of Inertia of Jupiter and Saturn
本文利用同心麦克劳林椭球方法构建巨行星内部模型，研究重力系数、纬向风与转动惯量的关系，发现较差自转是转动惯量不确定性的主要来源，并给出木星和土星的转动惯量预测值。
2023-08-09 astro-ph.EP
The Interiors of Jupiter and Saturn
探测我们太阳系中气体巨行星的内部并不是一件容易的事。它需要一套精确的测量数据，并结合理论模型来推断行星的组成及其深度依赖性。木星和土星的质量分别是317.83和95.16地球质量，几十年来，我们知道它们主要由氢和氦组成。重元素（所有比氦重的元素）的质量以及它们在行星中的分布还没有很好的确定。虽然重元素不是木星和土星的主要物质，但它们是我们了解它们形成和演化历史的关键。行星的内部结构是从理论模型中推断出来的，这些模型通过使用氢、氦、它们的混合物和较重元素（通常是岩石和/或冰）的理论状态方程（EOSs）来拟合现有的观测约束。然而，行星结构没有唯一的解，结果取决于所使用的EOS和建模者强加的模型假设。影响内部结构的主要模型假设包括行星的层数、行星内部的热传输机制（及其熵）、核心的性质（致密与稀释）以及两个包层之间的分离位置（压力）。替代结构模型假定层之间的不太明显的划分和/或重元素的非均匀分布。今天，随着朱诺号和卡西尼号任务对木星和土星引力场的精确测量，结构模型可以进一步受到限制。与此同时，这些测量为行星建模者带来了新的挑战。
2018-12-18 astro-ph.EP
Comet 1P/Halley Completes 15 Orbits in 1,151 Years: Commensurability with the Solar System Quasi-Period and Evidence for Jupiter-Saturn Dynamical Coupling
本文研究哈雷彗星是否参与太阳系准周期T*，发现其轨道周期与T*的比值为15.004，证明木星和土星通过不同机制影响其轨道，且长期稳定性与轨道混沌不矛盾。
2026-05-13 astro-ph.EP
Saturns, but not super-Jupiters, occur more frequently in the presence of inner super-Earths
本研究基于California Legacy Survey径向速度样本，发现土星与超级地球的出现率存在4倍的相互增强正相关，而超级木星不存在此现象，揭示了这种伴星关系的质量依赖性。
2025-06-26 astro-ph.EP
Stimulated Radiative Molecular Association in the Early Solar System: Orbital Radii of Satellites of Uranus, Jupiter, Neptune, and Saturn
目前的调查关系到天王星，木星，海王星和土星的常规卫星的轨道半径的原子和分子氢的光谱中的光子能量。为了解释这些观测结果，开发了一个模型，涉及受激辐射分子缔合（SRMA）的光子和原子之间的行星的原卫星盘的反应。在该模型中，由于在盘中的温度与光子能量之间存在匹配的半径处的共振，从每个盘提取热能。物质在这些半径上积累，最终形成卫星和环。天王星、木星和海王星卫星的轨道半径与氢分子光谱中的光子能量（$E_{PM}$值）有关。土星卫星的轨道半径与氢原子光谱中的光子能量（$E_{PA}$值）有关。这种关系存在的第一个线索是在天王星卫星轨道半径与木星卫星轨道半径的曲线图中发现的，以及在天王星卫星轨道半径与海王星卫星轨道半径的曲线图中发现的。一个表达式是确定的，它给出了温度在原卫星盘每个卫星的演变开始。这个表达式是用来找到在磁盘中的温度分布，这是发现类似于其他研究人员计算的分布。
2015-05-31 astro-ph.EP
Could Jupiter or Saturn Have Ejected a Fifth Giant Planet?
气体原行星盘消散后早期太阳系动力学演化的模型在重建巨行星目前的轨道结构方面取得了广泛的成功。从统计学上讲，一些最成功的动力学演化模拟最初包括一个假设的第五颗巨行星，冰巨星质量，在早期太阳系的不稳定阶段被一颗气体巨星喷射出来。我们调查冰巨人喷射事件的可能性，无论是木星或土星通过目前的轨道所施加的限制，其广泛的分离定期卫星木卫四和土卫八分别。我们表明，行星的遭遇，足以弹出一个冰巨人，往往提供过多的扰动的轨道木卫四和土卫八很难调和的行星弹射事件与当前的轨道卫星。定量地，我们计算的可能性，调和一个经常木星卫星轨道与木卫四的当前轨道后，冰巨星喷射木星的~ 42%，并得出结论，这样一个大的可能性支持的假设，第五个巨行星的存在。对土卫八的类似计算表明，土星喷射出一颗冰巨星并使克罗尼安卫星轨道与土卫八轨道相一致（可能性约为1%）要困难得多，尽管土卫八在其不寻常的轨道上形成的不确定性使这一结果的解释变得复杂。
2015-09-17 astro-ph.EP
The turbulent dynamics of Jupiter's and Saturn's weather layers: order out of chaos?
气体巨行星木星和土星的天气层包括浅层大气层，这些大气层受到太阳辐射和凝结物局部潜热的影响，以及来自行星内部的上升热量。它们也是这些行星中最容易直接观测的区域。牛津大学最近对木星上云迹风的分析表明，动能以与罗斯比变形半径相当的尺度注入天气层，并在卡西尼图像中放大，主要是进入热带外的纬向喷流，并缩小到最小的可分辨尺度。木星和土星上的大规模流动似乎都朝着一个接近于边缘不稳定的状态平衡，根据Arnol'd的第二稳定性定理。这一设想在巨行星天气层的一系列数值模型中得到了很大程度的再现，其中包括相对现实的模型，这些模型试图利用一整套辐射转移、内部热源甚至潮湿对流的参数来预测热力和动力结构。这类模型包括牛津大学开发的Jason GCM，它也代表了NH3、NH4SH和H2O凝结物（能量被动）云的形成和可凝结示踪物的传输。最近的结果与卡西尼号和朱诺号任务的观测结果相比显示出一些希望，但一些观测到的特征（如木星的大红斑和其他紧凑的椭圆形）尚未被任何天气层模型自发捕获。我们回顾最近的工作在这方面，并讨论了一些开放的问题，为今后的研究。
2020-04-06 astro-ph.EP
Generation of equatorial jets by large-scale latent heating on the giant planets
三维数值模拟表明，由水蒸气凝结产生的大尺度潜热加热可以产生类似于气体巨星（木星和土星）和冰巨星（天王星和海王星）的多个纬向喷流。对于合理的水丰度（木星/土星上的3-5倍太阳和天王星/海王星上的30倍太阳），我们的模拟产生了木星和土星的20个纬向喷流，天王星和海王星上的3个纬向喷流，类似于在这些行星上观察到的喷流数量。此外，这些木星/土星的情况下产生赤道超旋转，而天王星/海王星的情况下产生赤道次旋转，与观测到的赤道喷流方向一致.敏感性测试表明，水的丰度，行星自转速率和行星半径都是控制因素，其中水起着最重要的作用;适度的水丰度、大的行星半径和快速的自转速率有利于赤道超自转，而大的水丰度则有利于赤道亚自转，无论行星半径和自转速率如何。考虑到木星和土星相对于天王星和海王星具有更大的半径、更快的自转速率以及可能更低的水丰度，我们的模拟因此为木星和土星上存在赤道超自转以及天王星和海王星上缺乏超自转提供了一种可能的机制。然而，土星可能会带来困难，因为我们的模拟无法解释该行星超旋转喷流的异常高速度（约400米/秒）。在我们的模拟纬向急流表现出适度的违反正压和Charney-Stern稳定性标准。总的来说，我们的模拟虽然是理想化的，但支持这样一种观点，即潜热在产生巨行星上的喷流中起着重要作用。
2009-10-22 astro-ph.EP
The Origin and Evolution of Saturn, with Exoplanet Perspective
土星在原始太阳星云的雪线之外形成，这使得它有可能吸积很大的质量。关于土星的形成，已经提出了盘不稳定性和核吸积模型，但基于其挥发物丰度、内部结构、流体动力学模型、原行星盘的化学特征等，核吸积更受青睐。观测到的系外行星的频率、性质和模型为核吸积提供了额外的支持证据。质量大于4 He的重元素构成了土星的核心，但目前除了碳之外，几乎没有受到约束。C/H比是超太阳的，是木星的两倍。碳和其他重元素在土星和木星的富集需要特殊的挥发物输送机制。在这一章中，我们将回顾我们目前对土星及其大气的起源和演化的理解，使用多方面的方法，结合对挥发性成分和丰度的各种观测，卫星和环的相关属性，与其他气体巨行星木星的比较，太阳系外巨行星的类比，以及相关的理论模型。
2016-09-08 astro-ph.EP
Dynamics of Small Bodies in Orbits Between Jupiter and Saturn
我们研究了类似于彗星29 P/Schwassmann-Wachmann 1的轨道上的小天体的动力学，即木星和土星之间的近圆形轨道。截至2019年底，该地区还有14个已知的天体位于类似的轨道上。先前的研究表明，太阳系的这个区域，在这项工作中我们称之为“近半人马座区域”（NCR），是不稳定的，这表明在其中发现的任何天体的寿命都很短。我们对无质量粒子的演化进行了2000万年的高精度数值模拟，这些粒子最初位于柯伊伯带，但靠近海王星，近日点略低于33 au（“海王星交叉点”）。其中一些粒子迅速向内迁移，在成为木星家族彗星之前穿过NCR。我们发现，在NCR中的对象确实通常通过它非常快。然而，我们的模拟显示，在这个区域的共振行为是有点常见的，可以捕获对象高达100 Kyr。我们总结了该地区29 P和其他观测到的天体的动力学-其中两个似乎明显表现出共振行为-并使用我们的模拟来限制海王星交叉点的水库大小，这在当时决定了柯伊伯带的水库大小。最后，我们把一些限制目前的人口半人马座，特别是NCR人口的基础上，所需的注入率，以保持观测到的人口木星家族彗星在稳定状态。
2020-11-03 astro-ph.EP
Accretion of Uranus and Neptune from inward-migrating planetary embryos blocked by Jupiter and Saturn
重现天王星和海王星仍然是模拟太阳系形成的一个挑战。这两颗冰巨人的奇特的相似性表明，它们在形成过程中都经历了巨大的碰撞。因此，在原始的外太阳系中，一定有一个以大行星胚胎碰撞为主的吸积时期。我们测试这个想法使用N体数值模拟，包括气体原行星盘的影响。一个强有力的限制是冰巨星的质量非常相似-海王星/天王星的质量比是$\sim1.18$。我们发现，类似大小的冰巨人确实是由土星以外的行星胚胎之间的碰撞形成的。成功模拟的比例取决于系统中行星胚胎的初始数量，它们的个体和总质量。相似大小的冰巨星在模拟中一直被复制，从5-10个行星胚胎开始，初始质量为$\sim$ 3-6 ${\rm M_\oplus}$。我们的结论是，从人口的行星胚胎吸积是一个合理的情况下，天王星和海王星的起源。
2015-06-09 astro-ph.EP
The radiation belts of Jupiter and Saturn
外行星轨道飞行器（伽利略、朱诺和卡西尼）的时代正在推进我们对木星和土星辐射带的结构、形成和演变的理解，远远超出了飞越飞行任务和地面观测时代的可能性。在对地球辐射带进行详细和长期观测的背景下，这些飞行任务将近20年的数据集突出表明，在将粒子加速到相对论性动能并限制其通量强度的过程中，哪些过程可以被认为是更普遍的，因此对大多数地外磁层来说是关键的，哪些过程反映了每个行星及其磁层系统的独特方面。在本章中，我们集中在现场辐射带观测的理论，模拟和地球观测站的相关测量的背景下。我们描述了木星和土星辐射带的平均状态和时间变化，并将它们与特定的物理过程联系起来。
2020-06-25 astro-ph.EP physics.space-ph
WASP-147b, 160Bb, 164b and 165b: two hot Saturns and two Jupiters, including two planets with metal-rich hosts
我们报告了在WASP调查中发现的四个凌日热彗星，WASP-147，WASP-160 B，WASP-164和WASP-165。WASP-147 b是一个半径为$ 1.11 \, R_{J}$的近土星质量（$M_P = 0.28 M_{J}$）天体，围绕一颗周期为$ 4.6 $ d的G4恒星运行。WASP-160 Bb的质量和半径（$ M_p = 0.28 \, M_J $，$ R_p = 1.09 \, R_J$）与WASP-147 b几乎相同，但辐射较少，轨道是一颗富金属（[Fe/H] = 0.27）K 0恒星，周期为$3.8$ d。WASP-160 B是一个质量接近相等的可见双星的一部分，天空距离为28.5角秒。WASP-164 b是一颗质量更大的热木星（$M_P = 2.13 \, M_J$，$R_p = 1.13 \, R_J$），在一个近距离（$P=1.8$ d）但潮汐稳定的轨道上绕着一颗G2恒星运行。WASP-165 b是一颗典型的热木星（$M_p = 0.66 \, M_J$，$R_P = 1.26 \, R_J$），其轨道为$3.5$ ~d周期，围绕一颗富金属（[Fe/H] = 0.33）恒星运行。WASP-147 b和WASP-160 Bb是通过透射光谱进行大气表征的有前途的目标，而WASP-164 b是发射光谱的良好目标。
2018-11-27 astro-ph.EP
Earth-based Stellar Occultation Predictions for Jupiter, Saturn, Uranus, Neptune, Titan, and Triton: 2023-2050
本研究基于Gaia DR3星表与2MASS近红外K波段测光数据，给出2023-2050年六颗外太阳系天体的地基恒星掩星预测，统计了事件数量、可观测区域等信息，为外太阳系大气与环系统的十年尺度演化研究提供支撑。
2023-07-25 astro-ph.EP
Planetary Formation and Evolution Revealed with a Saturn Entry Probe: The Importance of Noble Gases
确定土星大气中惰性气体的丰度对于理解土星和巨行星的形成和演化至关重要。这些测量只能使用入口探针进行。土星探测器将解决重惰性气体的增强是否像在木星中发现的那样是巨行星的一般特征，它们的比例将是它们如何形成的一个强大约束。氦的丰度将显示氦在行星内部深处与氢相分离的程度。木星惊人的氖耗尽也可能与氦耗尽有关，必须在土星上证实或反驳。再加上木星大气中测得的氦丰度，这两颗行星的一致进化理论，包括“氦雨”将是可能的。然后，我们将能够校准所有巨行星的演化理论，包括系外行星。此外，巨行星条件下的高压H/He混合物是凝聚态物理的一个重要领域，超出了实验的范围。
2009-11-19 astro-ph.EP
WASP-20b and WASP-28b: a hot Saturn and a hot Jupiter in near-aligned orbits around solar-type stars
我们报告了行星WASP-20 b和WASP-28 b的发现，以及它们在天空投影的轨道高度的测量结果。WASP-20 b是一颗膨胀的土星质量行星（0.31 $M_{\rm Jup}$ ; 1.46 $R_{\rm Jup}$），在一个4.9天的近对齐（$λ= 8.1 \pm 3.6^\circ$）轨道上围绕CD-24 102（$V$ =10.7; F9）运行。WASP-28 b是一颗膨胀的行星（0.91 $M_{\rm Jup}$ ; 1.21 $R_{\rm Jup}$），以3.4天的近对齐（$λ= 8 \pm 18^\circ$）轨道围绕一颗$V$ =12，F8恒星运行。作为中等质量的行星，它们在较短的轨道上围绕着年老的冷恒星（WASP-20的$7^{+2}_{-1}$ Gyr和WASP-28的$5^{+3}_{-2}$ Gyr;两者的$T_{\rm eff}$都小于6250 K），它们的轨道排列符合这样的假设，即靠近的巨行星被随机排列成偏心轨道，然后通过潮汐耗散被圆化并与它们的恒星自旋对齐。
2014-02-07 astro-ph.EP
Jupiter and Saturn as Spectral Analogs for Extrasolar Gas Giants and Brown Dwarfs
随着直接成像光谱学的出现，来自棕矮星和太阳系外气体巨星的光谱数量正在迅速增长。许多棕矮星和太阳系外的气体巨星都表现出光谱和光度的变化，这很可能是天气类型的结果。然而，在可预见的未来，点源观测将是提取褐矮星和系外行星光谱的唯一可行方法。模型已经能够再现观测到的变异性，但需要地面实况观测来验证其结果。为此，我们提供了从\emph{Cassini} VIMS仪器获得的木星和土星的可见光和近红外光谱。我们对VIMS光谱立方体进行磁盘积分，以模拟木星和土星的光谱，就好像它们是直接成像的系外行星或棕矮星一样。我们提出了六个经验盘集成光谱木星和土星的相位覆盖$1.7^\circ$到$133.5^\circ$和$39.6^\circ$到$110.2^\circ$，分别。为了了解这些磁盘集成光谱的组成部分，我们还提供了终端成员（单一功能）光谱排列的照明和云密度，以及土星的戒指。同时，这些盘积分和端元光谱提供了分析太阳系外气体巨星和棕矮星点源光谱所需的基本事实。最后，我们讨论了冰环，如土星的，对磁盘集成光谱的影响，并考虑直接成像光谱推断环的存在的可行性。
2022-08-10 astro-ph.EP astro-ph.SR
Dynamically favorable hosts for submoons around Jupiter and Saturn
Centro Interdipartimentale di Ricerca Industriale Aerospaziale, Alma Mater Studiorum, Università di Bologna（博洛尼亚大学航空航天工业跨部门研究中心）；LTE, Observatoire de Paris, Université PSL, Sorbonne Université, Université de Lille, LNE,CNRS（巴黎天文台）
该研究通过N体积分模拟测试木星和土星大量卫星周围亚卫星的存活情况，排名得出伊阿佩托斯、泰坦等6颗卫星是亚卫星的动态最有利宿主。
2026-09-04 astro-ph.EP
Where do long-period comets come from? Moving through Jupiter-Saturn barrier
本文研究了1970年以后发现的64颗1/aori = 3.0的长周期彗星的过去和未来动力学演化< 1 \times 10-4 au-1 and qosc >。对于所有这些，我们得到了一个新的，均匀的密切轨道，包括15个轨道与检测到的非引力参数。这15颗彗星中有11颗的非引力效应是首次确定的。这些数值来回传播到250天文单位的日心距离，构成了一套原始和未来的轨道连同他们的不确定性。接下来，我们跟踪了银河潮汐下的动力学演化，从过去到未来进行了一次轨道旋转，获得了上一次/下一次近日点通道的轨道要素。我们得到了一个明确的依赖最近的革命变化近日点距离相对于1/aori，证实了理论的预期。我们发现，约50%的所有调查彗星有他们以前的近日点距离低于15 AU的限制。这导致31颗彗星被归类为动态新彗星，26颗彗星被归类为动态旧彗星，7颗彗星的状态不清楚。我们还提出了几个例子彗星运动通过木星-土星障碍，其中一些与以前的近日点距离小于观察到的。根据Kaib & Quinn（2009）的建议，还讨论了长周期彗星源路径的新解释。
2011-04-03 astro-ph.EP
Features of Hypothetical Plasma Phase Transition in Interiors of Saturn and Jupiter
假设的等离子体相变（PPT）的异常特征，预计将发生在木星和土星内部的混合氢氦等离子体，正在讨论中。利用Saumon、Chabrier和VanHorn的氢氦状态方程的表格数据和一些一般的热力学关系，在Saumon和Chabrier版本的PPT中重建了氢氦等离子体在相共存边界附近的库仑和密度修正（所谓的非理想修正）的特性。基于这些结果，已经估计了所研究的PPT的两个先前未知的特征：（i）--PPT相界上静电势的跃变（伽伐尼电位），以及（ii）-本PPT的非一致性尺度（共存的氢-氦相的化学组成的差异），在木星和土星内部等离子体的典型参数下，可以预期在H2/He混合物中。虽然第一个效应--相边界的电势--被证明是在接触电化学电势的典型范围内，$Δφ$ ~ 1-2 eV，第二个量--PPT非一致性--在土星和木星条件下被证明是相当大的。
2013-12-29 astro-ph.EP physics.plasm-ph
Earths are not Super-Earths, Saturns are not Jupiters: Imprints of pressure-bump planet formation on planetary architectures
本文提出压力凸块行星形成机制可解释观测中低质量行星（地球与超级地球）和巨行星（土星与木星）的质量均匀性二分现象，并预测超级地球倾向形成长链而木星系统终止于双星或三星。
2024-01-11 astro-ph.EP
The Origin of Nitrogen on Jupiter and Saturn from the $^{15}$N/$^{14}$N Ratio
2013年2月，安装在美国宇航局红外望远镜设施（IRTF）上的德克萨斯Echelon cross Echelle Spectrograph（TEXES）被用来绘制木星和土星的中红外氨吸收特征。氨是氮在巨行星上的主要储存库，同位素体的比率（$^{15}$ N/ $^{14}$ N）可以揭示对分子载体的见解（例如，作为N $_2$或NH $_3$）的氮到形成的原行星，因此这些世界的吸积源水库。我们的目标是两个光谱间隔（900和960厘米$^{-1}$）是相对明确的陆地大气污染，并包含密切的功能$^{14}$ NH $_3$和$^{15}$ NH $_3$，使我们能够从一个单一的光谱，而不模糊的辐射校准（在这项研究中的主要来源的不确定性）的比率。我们提出了第一个基于地面的确定木星的$^{15}$ N/ $^{14}$ N比（范围从$1.4\times10^{-3}$到$2.5\times10^{-3}$），这是与以前的空间为基础的研究和原始值的原太阳星云。在土星上，我们提出了900 cm $^{-1}$通道的$^{15}$ N/ $^{14}$ N比值不大于$2.0\times10^{-3}$的第一个上限，以及960 cm $^{-1}$通道的比值不大于$2.8\times10^{-3}$的不太严格的要求（$1σ$置信度）。具体来说，这些数据排除了强烈的$^{15}$ N富集，例如在土卫…
2014-05-15 astro-ph.EP
Evidence from the asteroid belt for a violent past evolution of Jupiter's orbit
我们利用主小行星带中大（> 50 km）小行星的当前轨道结构来约束巨行星从原始轨道迁移到当前轨道时的演化。Minton和Malhotra（2009年）指出，主带中大型小行星的轨道分布可以通过巨行星在τ ~ 0.5My时间尺度上的指数衰减迁移来重现。然而，自洽的数值模拟表明，在如此短的时间尺度上，巨行星的微行星驱动的迁移与它们的半长轴的指数变化不一致（Hahn & Malhotra，1999）。实际上，典型的时间尺度是τ> 5 My。当巨行星在这个时间尺度上的迁移应用于小行星带时，所得到的轨道分布与观测到的轨道分布不一致。然而，行星间的相遇会大大加快行星迁移的速度。考虑一个演化，木星和土星都与海王星质量的行星（可能是天王星或海王星本身）近距离相遇，第三颗行星在被土星向内散射后，又被木星向外散射。这种情况导致木星和土星之间的轨道间隔非常迅速地增加，我们在这里显示对小行星带的结构只有轻微的影响。这种类型的演化被称为跳跃木星案例。我们的研究结果表明，迁移前的小行星带的总质量和动力学激发与目前观察到的相当。此外，他们暗示，在迁移之前，木星和土星的轨道比现在的轨道要小得多。
2010-09-08 astro-ph.EP
On the Instability of Saturn's Hypothetical Retrograde Co-orbitals
我们发现了一个有趣的事实，即土星的虚拟逆行共轨道，或与土星逆行1：1共振内的小天体，在我们的数值模拟中是高度不稳定的。它表明，在木星的存在下，逆行的共轨道将在1000万年的时间尺度内从土星的共轨道空间中喷出。这个场景让我们想起了土星特洛伊的不稳定性，这是由大不平等和世俗共振造成的。因此，我们对这两种机制进行了深入的研究，并证明了大不等式提出的逆行共振重叠不能解释逆行共轨的不稳定性，因为在低偏心率下与木星的逆行2：5共振很弱。然而，我们发现，$ν_5$和$ν_6$长期共振有助于偏心率的缓慢增长，因此，可能是土星逆行共轨空间内的不稳定性的主要原因。
2019-07-02 astro-ph.EP
The nature of gas giant planets
揭示我们太阳系中气体巨行星的真实性质是具有挑战性的。木星和土星的质量分别是地球质量的318倍和95倍。虽然它们主要由氢和氦组成，但较重元素的总质量和分布仍然未知，这揭示了它们的起源信息。最近对木星和土星的引力场的精确测量，以及对行星材料在高压下的行为的了解，使我们能够更好地约束它们的内部。更新的木星和土星结构模型表明，这两颗行星都有复杂的内部，包括成分不均匀性，非对流区域和模糊的核心。此外，很明显，木星和土星之间存在显着差异，每个巨大的行星都是独一无二的。这对巨型系外行星的特征描述和我们对气态行星作为一类天文物体的理解有直接的影响。在这篇综述中，我们总结了用于模拟巨行星内部的方法和巨行星结构模型的最新进展。
2022-02-21 astro-ph.EP
Simulations of Triple Microlensing Events I: Detectability of a scaled Sun-Jupiter-Saturn System
到目前为止，只有13个确定的三重微透镜事件被发现，因此微透镜双行星系统和双行星系统中行星的发生率仍然不确定。随着即将进行的天基微透镜调查，将检测到数百个三重微透镜事件。为了给未来的观测和统计分析提供线索，我们启动了一个项目来研究具有不同配置和观测设置的三透镜系统的可探测性。作为第一步，在这项工作中，我们开发了模拟软件，并调查了一个缩放的太阳-木星-土星系统的可探测性与最近提出的望远镜的微透镜观测的"地球2.0（ET 2.0）“卫星。在探测单行星和双行星的$Δχ^2$阈值相同的情况下，我们发现，无论采用何种探测$Δχ^2$阈值，缩放的太阳-木星-土星类似物的可探测性约为1%，类木行星的存在抑制了类土星行星的可探测性$\sim $ 13%。这种抑制概率可能与未来基于空间的三透镜统计样本的泊松噪声处于同一水平，因此在检测效率计算中单独对待每个行星是不合适的。
2023-02-07 astro-ph.EP astro-ph.GA
Saturn layered structure and homogeneous evolution models with different EOSs
土星的核心质量通常被假设为10-25 ME，这是由内部模型和各种状态方程（EOSs）以及旅行者重力数据预测的，因此大于木星的核心质量（0-10 ME）。在这里，我们重新分析土星的内部结构和演变，通过使用更近的重力数据从卡西尼号任务和不同的物理状态方程：从头LM-REOS，这是相当软的土星的外部区域，但在高压下僵硬，标准的芝麻EOS显示相反的行为，和常用的SCvH-i EOS。对于所有三种EOS，我们发现类似的核心质量范围，即SCvH-i和芝麻EOS为0-20 ME，LM-REOS为0-17 ME。假设大气氦质量丰度为18%，我们发现最大大气金属丰度，7倍太阳SCvH-1和芝麻为基础的模型和重元素的总质量，MZ的25-30 ME。利用LM-REOS，我们发现MZ=16-20 ME，小于木星，Zatm小于3倍太阳。对于土星，我们计算出转动惯量值λ =0.2355（5）。此外，我们确认，均匀演化导致冷却时间只有约2.5陀螺仪，独立于所应用的状态方程。我们的研究结果表明，需要准确测量大气中的氦和氧的丰度，以及更好地了解土星的结构和演变的转动惯量。
2013-04-17 astro-ph.EP
