Near Mean Motion Resonance of Terrestrial Planet Pair Induced by Giant Planet: Application to Kepler-68 System
在这项工作中，我们研究的配置形成的两个内部类地行星附近的平均运动共振（MMR）的一个遥远的气体巨星的扰动开普勒68系统，进行了数千个数值模拟。结果表明，类地行星的形成与第一类迁移的速度、行星的质量和巨行星的存在有关。这颗巨行星的质量和偏心率可能在塑造系统的最终配置方面发挥关键作用。如果巨行星以偏心轨道围绕中心恒星旋转，则内行星对可以被困在5：3或7：4的MMR中，这与开普勒-68的观测配置相似。此外，我们还发现，如果巨行星的质量大于5 $M_J$，则中间行星的偏心率可以被激发到大约0.2，否则类地行星倾向于保持近圆轨道。我们的研究可能提供一个可能的行星系的形成方案，拥有几个类地行星附近的MMR内部和一个气体巨星外部。
2020-06-25 astro-ph.EP
Low Mg/Si planetary host stars and their Mg-depleted terrestrial planets
模拟显示，根据观测到的主星元素丰度的变化，可能存在各种各样的太阳系外类地行星整体成分。根据最近的研究，预计相当大比例的宿主星可能具有低于1的Mg/Si比。在这里，我们研究这个以前被忽视的系统组。在这些系统中模拟形成的行星被发现是贫镁的（与地球相比），由硅酸盐物种组成，如辉石和各种镁晶石。行星的碳丰度也会根据宿主恒星的C/O比率而变化。预测的丰度与污染白矮星的观测结果一致，这一方法是有效的。需要进一步的研究来确定这里预测的大部分成分对行星的全面影响。
2012-01-09 astro-ph.EP
Probing the Terrestrial Regions of Planetary Systems: Warm Debris Disks with Emission Features
对碎片盘的观测可以用来研究行星系，即使是在尚未发现行星的地方。然而，碎片盘的特点往往只是未解决的红外线过剩，类似于无特征的黑体，和发射尘埃的位置是不确定的，由于与尘埃颗粒属性的简并性。在这里，我们的特点斯皮策IRS光谱的22碎片磁盘表现出10微米的硅酸盐发射功能。这些特征来自小的暖尘埃颗粒，它们的存在可大大限制发射碎片的轨道位置。我们发现，这些功能可以解释的存在下，额外的尘埃成分在陆地区的行星系，即外黄道带。除了拥有外黄尘，这些碎片盘并不是特别独特;它们的最小粒度与其系统的井喷大小一致，它们的亮度与无特征的温暖碎片盘相当。这些盘存在于不同年龄的系统中，尽管具有特征的较老系统只在A型恒星周围发现。年轻系统中的特征可能是类地行星形成的标志。分析具有发射特征的未分辨碎片盘的光谱可能是研究行星系陆地区域的最简单和最容易的方法之一。
2014-07-28 astro-ph.EP
Linking planetary embryo formation to planetesimal formation I: The impact of the planetesimal surface density in the terrestrial planet zone
行星胚胎的生长时间尺度及其形成过程对于理解行星系的形成和发展具有重要意义。它们决定了拱星盘生命阶段的后续生长机制。我们量化的时间尺度和空间分布的行星胚胎通过碰撞生长和破碎的动态形成的100公里大小的微行星。在我们的研究中，粘性盘演化和星子形成的形成时间尺度与类地行星带行星胚胎的形成有关。我们连接一个一维模型的粘性气体演化，尘埃和卵石动力学和卵石流量调节的星子形成的N体代码LIPAD。我们的框架使我们能够研究的形成，生长，破碎和演化的星子的初始尺寸为100公里的直径为第一个百万年的粘性盘。我们的研究显示了星子表面密度演化对行星胚胎形成的优先位置和时间尺度的影响。提出了一个基于局部星子表面密度演化的一维胚状体形成模型。该模型能够以N体模拟的一小部分计算成本再现行星胚胎的空间分布、形成速率和总数。在类地行星带中，行星胚胎的形成与星子的形成同时发生。局部的星子表面密度演化和行星胚胎在寡头政权的轨道间距以及约束模型行星胚胎的形成分析。我们的胚胎形成模型将是一个宝贵的资产，在未来的研究有关行星形成。
2020-08-24 astro-ph.EP
Puzzling out the coexistence of terrestrial planets and giant exoplanets. The 2/1 resonant periodic orbits
到目前为止，已经发现了数百颗巨行星，在巨行星系统中寻找系外地球变得非常有趣。在这项工作中，我们的目标是解决一个巨大的行星内部的轨道上的地球伴侣可能长期共存的问题，并探讨非共振和共振配置的稳定区域的程度。我们的研究主要集中在限制性三体问题上，其中内部的类地行星（无质量天体）在恒星和外部大质量行星的引力作用下沿圆形或椭圆形轨道运动。利用去趋势快速李雅普诺夫指标作为混沌指标，通过改变外巨行星的偏心率和内类地行星的半长轴，构造了系统的动力学稳定性映射，并确定了系统稳定域的边界.在周期轨道族计算的指导下，相空间被精心选择的稳定周期轨道解开，从而支撑稳定域。我们提供了所有可能的稳定域共面对称的配置和显示，一个类地行星，无论是在平均运动共振或不，可以与一个巨大的行星共存，当后者移动的圆形或（甚至高度）偏心轨道。新的家庭的对称和非对称周期轨道的2/1共振。结果表明，即使两颗行星的轨道都是高度偏心的，一颗内类地行星也可以在共振对称轨道上与一颗巨大的偏心外行星长时间共存。对于22个已探测到的由高偏心率巨行星组成的单行星系统，我们讨论了类地行星存在的可能性。这项研究特别适合于研究已探测到的巨行星系统中的伴星，并有助于改进观测数据。
2018-04-27 astro-ph.EP
The Impact of Planetary Rotation Rate on the Reflectance and Thermal Emission Spectrum of Terrestrial Exoplanets Around Sun-like Stars
需要建立强有力的大气和辐射转移模型，以正确解释类地系外行星的反射光和热发射光谱。这将有助于打破众多大气，行星和恒星因素之间的观测简并性，这些因素驱动行星气候。在这里，我们使用ROCKE-3D大气环流模型模拟了太阳周围类似地球的世界的气候，这些世界的旋转周期越来越慢，从类似地球到完全与太阳同步。然后，我们提供这些结果作为输入的光谱行星模型（SPM），它采用智能辐射转移模型来模拟行星的光谱，因为它将被观察到从未来的太空望远镜。我们发现，行星自转速率减慢的主要可观察影响是云分布、高度和不透明度的改变，这些变化随后通过改变生物相关气体物种的吸收带深度（例如，H2O、O2和O3）。我们还确定了一个潜在的诊断功能的同步旋转的世界中红外H2O吸收/发射谱线。
2020-04-01 astro-ph.EP
Making Terrestrial Planets: High Temperatures, FU Orionis Outbursts, Earth, and Planetary System Architectures
目前的原行星尘埃凝聚理论并不能预测与地球处于紧张状态的干燥硅酸盐星子。虽然已经提出了解决这一困境的方法，但它们通常都没有通过数值研究，或者与地球的（低，波动性依赖）挥发性和中等挥发性元素丰度存在紧张关系。在Boley等人（2014）的工作基础上，我们研究了熔融颗粒碰撞的影响，并发现它们可能为干燥的硅酸盐微行星问题提供解决方案。此外，加热的来源，无论是热的内部磁盘或FU猎户座规模吸积事件，将决定所产生的星子的位置，可能控制随后的行星系架构。我们假设，那些经历了FU Orionis尺度吸积事件的系统拥有与我们类似的行星系，而那些没有像开普勒看到的那样拥有非常接近，紧密堆积的行星的系统。
2017-04-18 astro-ph.EP
The Compositional Diversity of Extrasolar Terrestrial Planets: II. Migration Simulations
先前的工作已经发现，在已知的太阳系外行星系中，预计会出现各种各样的类地行星。但这类研究忽略了巨行星迁移的影响，这种现象被认为在外太阳系中非常普遍。在这里，我们介绍了在动力学模拟中形成的类地行星成分的计算，其中包含不同程度的巨行星迁移。我们使用的化学平衡模型的固体物质存在于磁盘的五个已知的行星宿主恒星：太阳，GJ 777，HD 4203，HD 19994和HD 213240。巨行星迁移对模拟的类地行星的组成有很大影响，因为迁移导致在一定温度范围内凝结的类地行星组成部分之间发生大规模混合。这种混合作用1）增加了类地行星馈送区中富镁硅酸盐的典型丰度，从而与静态巨行星轨道的模拟相比，增加了具有类地成分的行星的频率;以及2）显著增加了向类地行星输送含水相（水和蛇纹石）的效率，从而产生了水世界和/或湿地球。我们的研究结果表明，虽然各种各样的类地行星的成分仍然可以产生，行星与地球一样的成分应该是常见的太阳系外行星系。
2012-09-23 astro-ph.EP
The Compositional Diversity of Extrasolar Terrestrial Planets: I. In-Situ Simulations
太阳系外行星的宿主恒星被发现富含关键的行星形成元素。这些浓缩有可能彻底改变可用于形成类地行星的物质的组成。在这里，我们报告的动力学模型相结合的后期类地行星形成已知的太阳系外行星系与化学平衡模型的组成的磁盘内的固体物质。这使我们能够确定模拟的太阳系外类地行星的大量元素组成。结果发现了各种各样的行星组成，从那些基本上是“地球一样”，含有金属铁和镁硅酸盐，以石墨和SiC为主。这表明在太阳系外的行星系中可能存在着各种各样的类地行星。
2010-04-06 astro-ph.EP
Warm Debris Disks Produced by Giant Impacts During Terrestrial Planet Formation
在我们的太阳系中，在类地行星形成的最后阶段，火星大小的原行星经常相互碰撞，这一阶段被称为巨型撞击阶段。巨大的撞击将大量物质从碰撞的原行星喷射到类地行星区域，这可能形成碎片盘，并有可观察到的红外线过剩。事实上，已经观察到数十个温暖的碎片盘围绕着年轻的太阳型恒星。在这里，我们定量地估计在巨大的影响阶段喷出的物质的总质量。我们发现，在整个大撞击阶段，总喷射出地球质量的$\sim$ 0.4倍。喷射出的材料被碰撞级联研磨，直到微米级的颗粒被辐射压力吹出。这些喷射物质的耗尽时间尺度主要取决于其中最大物体的质量。我们对巨大撞击进行了高分辨率模拟，以准确获得最大喷射体的质量。然后，我们计算了一系列的巨大的碰撞产生的碎片盘的演化和碰撞级联耗尽，以获得的碎片盘的红外过量演化。我们发现，在整个大撞击阶段（$\sim$ 1亿年），红外过量几乎总是高于恒星红外通量，有时在大撞击后立即高出$\sim$ 10倍。因此，巨大的撞击阶段可以解释大多数观测到的温暖碎片盘的红外过量。观察到的具有温暖碎片盘的恒星比例表明，类似太阳系的类地行星的形成概率约为10%。
2015-08-05 astro-ph.EP
How the presence of a giant planet affects the outcome of terrestrial planet formation simulations
本文利用GENGA开展约50 Myr的N体模拟，考察不同质量、轨道半径的外侧巨行星及初始胚胎分布对类地行星形成的影响，发现巨行星会增强相互作用并使轨道更紧凑，但过近会抑制大质量岩质行星形成。
2024-05-07 astro-ph.EP
Terrestrial Planet Evolution in the Stagnant-Lid Regime: Size Effects and the Formation of Self-Destabilizing Crust
正在进行的类地系外行星的发现突出了研究各种初始条件下行星演化的重要性。我们进行热演化模拟的一般类地行星的质量范围从火星到10个地球质量的停滞盖制度，最自然的对流模式与强烈的温度依赖性粘度。由于相当大的不确定性周围的地幔流变压力的依赖性，我们选择专注于端元的情况下，压力无关的潜在粘度，粘度不随深度沿绝热温度梯度变化。我们采用主成分分析和线性回归捕捉一阶系统的可能的进化方案，从大量的模拟运行。随着行星质量的增加，地壳厚度和地幔加工的程度都预计会减少，这种尺寸效应也可以通过简单的尺度分析得出。板块构造的可能性是使用考虑到韧性和脆性变形机制的地幔流变学来量化的。与早期的尺度分析一致，岩石圈水化作用的影响主导了行星质量的影响。玄武岩榴辉岩相变的行星地壳的可能性被发现增加与行星质量，我们认为，大规模的类地行星可能会逃脱停滞盖制度，通过形成一个自我不稳定的致密榴辉岩层。
2012-10-14 astro-ph.EP
Empirical Recurrence Rates for Seismic Signals on Planetary Surfaces
我们审查的复发间隔地面运动振幅的函数在几个地球上的位置，并作出第一次行星际比较与测量月球，火星，金星和泰坦。这种经验方法为这些地点的相对地震活动性提供了直观的指导，而无需调用内部模型和具体来源：例如，Venera-14对可能的地面运动的观测表明，在嘈杂和安静的陆地位置之间存在微地震环境;平静的陆地区域看到以mm/s为单位的峰值速度幅度大致等于0.4*N（-0.7），其中N是每年观测到的事件的数量。阿波罗号的数据显示，给定重现率的信号通常比地球上安静的地点小10，000倍，而海盗号的数据在低风期间似乎与安静的陆地地点相当。从现场测量的重现率曲线图提供了一个方便的指导，对未来的行星飞行任务的地震仪器的预期：虽然小型地震检波器可以区分地球活动率，指导加速度计的观测通常是太不敏感，提供有意义的限制，除非长期运行。
2017-04-19 astro-ph.EP
Role of gaseous giants in the dynamical evolution of terrestrial planets and water delivery in the habitable zone
在目前的研究中，我们研究了一个巨大的行星在富水胚胎和星子的动力学演化的影响，位于雪线以外的系统围绕太阳的恒星，以确定什么样的类地行星可以形成在这些系统的宜居带（以下简称HZ）。为此，我们进行了行星吸积的N体模拟，考虑到气体已经从盘中消散，并且在系统的雪线之外形成了一颗巨大的行星，在3 au处。我们发现，一个质量值介于土星质量和木星质量之间的巨大行星，代表了一个极限，从雪线之外向内移动的富含水的胚胎的数量开始减少。从这一点来看，我们的研究表明，质量超过一个木星质量的巨行星成为向内迁移的富含水的胚胎的有效动力学障碍。此外，我们推断，在HZ中存活的这些胚胎的数量显着减少的系统，主机一个巨大的行星比一个更大的质量。这一结果具有重要的影响，关于形成的类地行星在HZ具有非常高的水含量，并可能提供一个选择标准，在寻找潜在的宜居系外行星的系统，主机周围的气态巨星太阳型恒星。
2018-08-27 astro-ph.EP
Linking planetary embryo formation to planetesimal formation II: The impact of pebble accretion in the terrestrial planet zone
近年来，行星核上的卵石吸积现象得到了广泛的研究，并被发现是行星生长的一种非常有效的机制。虽然大多数研究假设行星核心作为其模拟的初始条件，但这些核心如何，在何处以及何时形成的问题往往被忽视。我们研究了卵石吸积过程中的行星胚胎的形成阶段和随后的演变在拱星盘演化的早期阶段的影响。在这样做的过程中，我们的目标是量化行星胚胎形成的时间尺度和局部依赖性，基于磁盘的固体演化。我们将一维两种群固体演化模型和卵石通量调节的星子形成模型与N体程序LIPAD相连接。在我们的研究中，我们专注于与初始尺寸为100公里的直径的星子的增长，星子碰撞和卵石吸积的第一个100万年的粘性不断发展的磁盘。我们比较了18个不同的N体模拟，在这些模拟中，我们改变了100万年后的微行星总质量，微行星盘的表面密度分布，径向卵石通量和卵石吸积的可能性。卵石堆积导致形成更少，但实质上更大的胚胎。可能的胚胎形成的区域是微弱的影响，卵石的吸积和最里面的胚胎往往形成稍早相比，卵石吸积被忽略的模拟。卵石吸积强烈地增强了超级地球在类地行星区域的形成，但它不会增强更大距离处胚胎的形成。
2020-08-24 astro-ph.EP
Constraining the primordial orbits of the Terrestrial Planets
太阳系的证据表明，巨行星经历了一个非常迅速的径向迁移时期，其e-折叠时间尺度短于100万年。这种迁移的原因可能是巨行星经历了轨道不稳定，导致它们彼此相遇，导致径向迁移。一些研究表明，这种动力学的不稳定性发生在“晚期”，即所有行星形成和太阳星云消散之后很久。假设类地行星已经形成，那么它们的轨道就会受到巨行星迁移的影响。结果，类地行星的轨道是如何变化的？我们能利用这种迁移来获得关于类地行星原始轨道的信息吗？我们直接模拟了大量的类地行星系统及其对巨行星迁移的响应。我们研究了地球的角动量亏损（AMD）的变化。我们认为，原始AMD值应低于当前值的~ 70%，但高于10%。我们发现有五颗巨行星的情况更好地满足了类地行星的轨道约束。我们预测，火星最初是在一个偏心和倾斜的轨道，而水星，金星和地球的轨道更圆，共面。较低的原始动力学兴奋和行星之间的特殊划分为类地行星形成模拟施加了新的约束。
2013-06-05 astro-ph.EP
The Role of Early Giant Planet Instability in the Terrestrial Planet Formation
类地行星被认为是由数十颗月球到火星大小的原行星在原行星气盘消散（t_0）后的t<2亿年时猛烈碰撞而形成的。太阳系巨行星在原行星盘阶段迅速形成，t_0后，通过与外盘微行星相互作用而径向迁移。早期（t<1亿年）的动力学不稳定性被认为发生在木星与一个行星大小的天体发生引力碰撞，向内跳跃约0.2-0.5 au，并降落在它目前的轻度偏心轨道上。在这里，我们调查如何巨行星的不稳定性影响的形成的类地行星。我们研究了几个不稳定的情况下，以前被证明符合许多太阳系的限制。我们发现，与巨行星的共振有助于消除固体附近的吸积约1.5 au，从而延缓火星的增长。然而，无论巨行星是在t_0时被放置在它们当前的轨道上，还是在我们的不稳定性模型中真实地演化，结果都是一样的。金星和地球紧密的轨道间距很难在我们的模拟中重现，包括物体从0.7-1 au的狭窄环中生长的情况，因为原行星在吸积过程中倾向于径向扩散。最好的结果是在窄环模型时，从分散的气体星云中出现的原行星被假定为（至少）火星的质量。这表明在太阳系的前1000万年期间，类地原行星发生了有效的吸积。
2020-12-03 astro-ph.EP
Effects of Dynamical Evolution of Giant Planets on Survival of Terrestrial Planets
目前观测到的太阳系外巨行星的轨道分布允许假设的类地行星有边缘稳定的轨道。在本文中，我们提出，许多这些系统可能没有额外的行星在这些“稳定”的轨道上，因为过去的动力学不稳定的巨行星可以删除它们。我们数值研究了多个巨行星的早期演化对内行星的轨道稳定性的影响，这些内行星被模拟为测试粒子，并确定了它们的动力学不稳定区域。以前的研究表明，大多数这样的测试粒子是由于与巨行星的近距离接触而被喷射出系统的。在这里，我们表明来自巨行星的长期扰动可以将测试粒子去除到至少比其最小近心距离小10倍的范围内。我们的研究结果表明，除非巨行星之间的动力学不稳定性要么不存在，要么像行星-行星碰撞那样安静，否则在几个天文单位的巨行星轨道内，大多数低至~0.1天文单位的测试粒子可能会消失。事实上，在大约30%的幸存测试粒子中，大约四分之三属于行星-行星碰撞的情况。我们发现我们的数值计算结果和长期理论之间有很好的一致性，并提出了一个半解析公式，估计的动态不稳定区域的测试粒子只是从巨行星的演化。最后，我们的数值计算结果与观测结果吻合得很好，并预测了在偏心巨行星系统中存在热岩质行星。
2013-05-10 astro-ph.EP
Terrestrial planet formation in low eccentricity warm-Jupiter systems
我们研究了巨行星迁移对内类地行星系统形成的影响。我们考虑的情况下，巨行星停止迁移在半长轴范围内0.13 - 1.7 AU由于气盘分散。一个N-体的代码，是链接到一个粘性气体盘算法能够模拟：气体损失通过吸积到中央恒星和光蒸发;间隙形成的巨行星; II型迁移的巨人;可选的I型迁移的原行星;气体阻力的星子。我们发现，大部分内部系统的行星构件在巨行星的通过中幸存下来，要么被向内引导，要么被分散到外部轨道。一个或多个热地球的系统预计会形成并保持在巨行星的内部，特别是如果II型迁移受到限制，或者I型迁移影响了原行星动力学。在低离心率的暖木星系统中，如果巨行星有限度地侵入宜居带（HZ）的外部区域，或者横穿其整个宽度，并在不到HZ内缘一半的径向距离处停止迁移，那么可能存在宜居行星。我们的结论是，II型迁移并不能阻止类地行星的形成。
2009-01-31 astro-ph.EP
Implications of the TTV-Detection of Close-In Terrestrial Planets Around M Stars for Their Origin and Dynamical Evolution
已经证明，一颗地球大小的行星或超级地球，在围绕M星的短周期轨道上与一个凌日天体共振，可以产生可检测的TTV信号（Kirste \& Haghighipour，2011）。考虑到M星和它们的星周盘的质量较低，预计这样一颗凌日巨行星是在很远的距离形成的，并迁移到它的近轨道。这意味着，如果在M颗恒星周围发现了这样的系统，那么类地行星必须在巨行星的迁移过程中形成。这个天体的形成可能是在原地（在近距离轨道上），然后在共振中被捕获，或者是在更远的距离形成，然后在与迁移的巨行星共振中被捕获。我们已经研究了这两种情况下，通过模拟原行星胚胎盘的动力学和类地行星的形成过程中迁移的类地行星围绕M星。结果表明，除非巨行星的迁移非常缓慢（慢于1 E-7 AU/年），否则近距离的类地行星不太可能在原地形成。如果发现一颗类地行星与一颗M星周围的近距离巨行星处于平均运动共振状态，那么这颗类地行星很可能是在很远的距离形成的，并被迁移的巨行星带到其近距离共振轨道。
2010-12-10 astro-ph.EP
The Evolution of Stellar Rotation and the hydrogen atmospheres of habitable-zone Terrestrial Planets
在气态原行星盘内形成的类地行星可以积累大量的氢包层。由于XUV驱动的蒸发，这种大气的演变取决于宿主恒星的活动演变，而宿主恒星本身又敏感地取决于其旋转演变，因此也取决于其初始旋转速率。在这封信中，我们推导出一个简单适用的计算行星大气蒸发的方法，它结合了流体静力学低层大气和流体动力学高层大气的模型。我们发现，中心恒星的初始旋转速率是至关重要的行星大气的演变，可以确定如果一个行星保持或失去其原始的氢信封。我们的研究结果强调，需要一个详细的治疗恒星活动的演变时，研究行星大气的演变。
2015-11-11 astro-ph.EP
Terrestrial planet formation by torque-driven convergent migration of planetary embryos
巨行星的大质量核心被认为是由卵石大小的颗粒吸积在气体盘中形成的，这些颗粒的吸积截面被气动气体阻力增强[1][2]。一个普遍的观点是，类地行星系统是在后来（气体盘分散后3 - 2亿年）由数十颗大约火星大小的原行星的巨大碰撞形成的[3]。在这里，我们提出，相反，类地行星形成早期的气体驱动收敛迁移的原行星向$\sim\!1\,{\rm au}$（相关参考文献[4]调用了不同的过程，以集中星子）。为了研究会聚迁移发生的情况，我们开发了一个具有真实不透明度的辐射流体动力学模型[5][6]，以确定类地行星带中气体和卵石盘的热结构。我们发现原行星通过相互碰撞和卵石吸积快速生长，并通过引力散射和热尾效应获得轨道偏心率[7][8]。类地行星系统的轨道结构在我们的模拟中得到了很好的再现，包括它在0.7-1 au的紧密质量浓度和水星和火星的小尺寸。早期的原太阳盘温度超过1500 K，在0.4 Au内，这意味着水星生长在一个高度还原的环境中，靠近铁和硅酸盐的蒸发线，影响了水星的整体组成[9]。在后期的冷气盘中，冰/水化卵石的吸积将有助于地球的水预算。
2021-09-23 astro-ph.EP
Terrestrial Planets Formation under Migration: the Systems near 4:2:1 Mean Motion Resonance
在这项工作中，我们广泛的调查近4：2：1平均运动共振（MMR）配置的形成，通过执行两套N体模拟。在第一组中，我们模拟了偏心阻尼、气体阻力、微行星、行星胚胎和巨行星的I型和II型行星迁移。对于II型迁移的巨行星的模拟，大质量的类地行星，质量高达几个地球质量，可能会在系统中产生。我们进一步证明，通过类木行星II型迁移的牧羊和/或散射机制，系统中的类地行星和巨行星可以演化成近4：2：1的MMR。此外，这些模型也适用于Kepler-238和302系统的形成。在第二组中，我们研究了类地行星系中4：2：1 MMR的形成，其中行星经历了I型迁移和偏心阻尼。通过考虑I型迁移，$\sim$ 17.1%的模拟结果表明类地行星演化为4：2：1的MMR.然而，这个概率应该取决于行星的初始条件。因此，我们得出结论，第一和第二类迁移可以发挥至关重要的作用，在近距离类地行星的形成。
2017-01-11 astro-ph.EP
The early instability scenario: terrestrial planet formation during the giant planet instability, and the effect of collisional fragmentation
太阳系的动力学状态可以用巨行星之间的轨道不稳定性来解释。最近的一个模型提出，巨行星不稳定性发生在类地行星形成的过程中。这种情况已经被证明是与内太阳系相匹配的，因为它阻碍了火星的生长，并阻止了小行星带中的行星形成。在这里，我们提出了一个大样本的新的模拟“早期不稳定”的情况。我们使用一个N体积分方案，占碰撞碎片，也进行了大量的控制模拟，不包括早期的巨行星不稳定性。由于总粒子数在考虑碰撞碎裂时减少得较慢，因此不断增长的行星的轨道通过动力学摩擦和与耗散角动量的小天体相遇（例如：打了就跑的撞击）而受到更强烈的阻尼。与没有碰撞碎片的模拟相比，我们完全进化的系统在其紧凑的质量分布和动态冷轨道方面提供了与太阳系类地行星更好的匹配。碰撞过程还往往会延长地球类似物的动态吸积时间尺度，并缩短火星类似物的动态吸积时间尺度。这产生的系统与相对增长的时间尺度更一致的同位素测年推断。因此，对于任何成功的内太阳系演化模型来说，解释碎片化都是极其重要的。
2018-12-18 astro-ph.EP
Terrestrial Exoplanet Simulator (TES): an error optimal planetary systems integrator that permits close encounters
我们提出TES，一个新的n体积分代码的准确和快速的传播的行星系的存在下，密切接触。TES建立在经典的Encke方法的基础上，只将扰动集成到开普勒轨迹中，以减少模拟的误差和运行时间。整个过程中使用可变步长，以便精确处理近距离接触。一套数值的改进，一起使TES最佳的能量误差。与使用ias15的直接集成相比，在所有考虑的测试问题中发现了更低的运行时间。工商业污水附加费是免费提供的。
2021-01-31 astro-ph.EP astro-ph.IM
Terrestrial planet formation from a ring: long-term simulations accounting for the giant planet instability
本研究通过200 Myr的长期模拟探讨了从环中形成类地行星的过程，考虑了巨行星不稳定性对系统激发状态、大撞击时间及月球形成的影响，发现晚期不稳定性更符合月球形成时间，但后期贴壳质量和角动量亏损仍存在差异。
2024-04-26 astro-ph.EP
Terrestrial planet formation during giant planet formation and giant planet migration I: The first 5 million years
该研究利用 GENGA 模拟木星、土星生长阶段的类地行星形成，量化星子散射植入、成分混合及盘质量与范围约束。
2024-09-30 astro-ph.EP
Giant planets: good neighbors for habitable worlds?
巨行星的存在以多种方式影响着潜在的宜居世界。巨大的天体邻居可以促进行星核心的形成，并改变小行星和彗星向地球类似物的涌入。此外，巨行星可以通过引力改变轨道间接改变地球世界的气候。通过对迄今已知的147个拥有一颗主序星和一颗巨行星的系外行星系统的研究，我们发现，即使两颗行星都有稳定的轨道，“巨邻居”的存在也会减少类地行星保持宜居的机会。然而，在一小部分系统中，巨行星稍微增加了宜居带的范围，前提是地球具有很高的气候惯性。在提供限制的地方，巨行星停止影响宜居带的大小在一个有害的方式，我们确定在寻找宜居世界的主要目标。
2018-04-06 astro-ph.EP
Implantation of asteroids from the terrestrial planet region: The effect of the timing of the giant planet instability
本研究通过数值模拟探究类地区域小行星向小行星带的植入效率与巨行星不稳定性发生时间的关联，发现不稳定性晚于气体盘消散约5百万年的情况与现有小行星带特征相符，为太阳系形成演化模型提供了新约束。
2024-04-16 astro-ph.EP
Giant impact between high-viscosity Theia and low-viscosity proto-Earth: Origin of lunar isotopic crisis
School of Physics, Henan Normal University（河南师范大学物理学院）
通过模拟高粘度忒伊亚撞击低粘度原地球，发现产生的碎屑盘主要来自原地球，且不违反角动量约束，从而解释了月球同位素危机。
2026-08-13 astro-ph.EP
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 planetary systems by pebble accretion and migration: How the radial pebble flux determines a terrestrial-planet or super-Earth growth mode
超级地球被发现在比地球更紧密的轨道上，围绕超过三分之一的主序星运行。有人提出，超级地球是类似的类地行星，通过行星胚胎的相互吸积形成，但在圆盘中比太阳原行星盘密度大得多。相反，我们认为，类地行星和超级地球有两个不同的形成途径，是由光盘的卵石水库。通过数值积分，结合卵石吸积和N-体重力胚胎之间，我们表明，在卵石质量通量的一个因素的差异是足以改变从陆地到超地球生长模式的演变。如果卵石的质量流量很小，那么冰线内的初始胚胎生长缓慢，不会大量迁移，导致当气盘消散时，火星质量胚胎的分布很广。没有气体存在，胚胎变得不稳定，少量的类地行星通过相互碰撞形成。最后的类地行星最多有5个地球质量。相反，如果卵石的质量通量很高，那么冰线内的初始胚胎迅速变得足够大，可以通过气盘迁移。胚胎集中在圆盘的内边缘，通过相互融合加速生长。这导致形成了一个由5到20个地球质量范围内的紧密间隔的超级地球系统，以卵石隔离质量为边界。一般来说，这些超级地球系统在气盘消失后的不稳定性会触发额外的合并事件，并将系统从共振链中驱逐出去。卵石通量--控制着两种生长模式之间的转变--可能受到圆盘中最初的固体储存库的调节，或者受到更遥远的巨行星的存在的调节，这些巨行星可以阻止卵石的径向流动。
2019-02-22 astro-ph.EP
From planetesimals to terrestrial planets: N-body simulations including the effects of nebular gas and giant planets
我们目前的结果从一套N体模拟，遵循吸积历史的类地行星使用一个新的并行树码，我们已经开发。我们首先将2000个大小相等的星子放在0.5- 4.0天文单位之间，然后进行碰撞生长，直到行星吸积完成（> 1亿年）。所有的重要影响的气体在层流磁盘考虑：气动气体阻力，磁盘行星的相互作用，包括I型迁移，和全球磁盘的潜力，导致长期共振的气体消散向内迁移。我们改变了初始的总质量和空间分布的星子，星云气体耗散的时间尺度，木星和土星的轨道。我们最终会在地球上发现一到五颗行星。为了在存在I型迁移的情况下在该区域保持足够的质量，气体消散的时间尺度需要为1- 200万年。最后的配置和碰撞的历史强烈地依赖于木星的轨道偏心率。如果使用今天木星的偏心率，那么由于长期共振的向内迁移，小行星区域的大多数天体都被卷入地球区域，原行星之间的巨大撞击最常见于1000万年左右。如果木星的轨道偏心率接近于零，就像尼斯模型所建议的那样，长期共振的影响可以忽略不计，大量的质量会在小行星区域停留很长一段时间。木星的轨道是圆形的，巨大的撞击通常发生在1亿年左右，与同位素记录显示的吸积时间尺度一致。然而，在这种情况下，我们不可避免地会有一个地球大小的行星在2 AU左右。很难获得空间上集中的类地行星以及非常晚的巨大撞击。
2010-07-04 astro-ph.EP
Terrestrial Planet Formation in the Inclined Systems: Application to OGLE-2006-BLG-109L System
本文以OGLE-2006-BLG-109 L系统为原型，对倾斜行星系的晚期类地行星形成进行了深入的研究。在模拟中，我们表明，类地行星的出现是相当普遍的，在最后的组装阶段。此外，我们发现，40%的运行最终占据一个行星的宜居带（HZ）。另一方面，数值计算结果还表明，从$\sim 0.1$到0.3AU的星子盘内部区域对类地行星的形成起着重要作用。通过检查所有模拟，我们注意到存活率位于0.1 $\sim$ 1.0 AU或超过7 AU之间，或在$\sim$ 2.20 AU处OGLE-2006-BLG-109 Lb的1：1平均运动共振处。研究结果表明，倾斜星系中存在类地行星甚至类地行星的可能性不大。
2011-08-04 astro-ph.EP
Debris disks as signposts of terrestrial planet formation. II Dependence of exoplanet architectures on giant planet and disk properties
我们提出了类地行星的形成模型，以及在包含多个不稳定气体巨星的行星系中碎片盘的碰撞演化。我们以前表明，巨行星的动力学引入了类地行星和碎片盘之间的相关性。在这里，我们提出了新的模拟表明，这种连接是定性鲁棒的变化：巨行星的质量分布，外星子盘的宽度和质量分布，以及气体的存在在磁盘中。我们讨论如何在这些参数的变化影响的演变。具有等质量巨行星的系统会经历最剧烈的不稳定性，这些不稳定性会摧毁类地行星和产生碎片盘的外星子盘。相比之下，具有低质量巨行星的系统有效地产生了类地行星和碎片盘。大部分具有低质量最外层巨行星的系统在这些行星之间有稳定的间隙，这些间隙经常被微行星占据。外巨行星之间的星子带可能会影响碎片盘SED。如果地球质量的种子存在于外星子盘中，则盘径向扩散到更低的温度。我们认为，这可以解释非常低的频率> 1 Gyr-old的太阳型恒星观察到24微米的过剩。在探索的（有限的）一组配置中，最有可能拥有大约1天文单位的类地行星的是年龄大于0.1-1 Gyr的恒星，其明亮的碎片盘在70微米，但目前没有已知的巨行星。这些系统结合了岩石建筑块的证据，巨行星的性质最不可能经历破坏性的动力学演化。我们预测碎片盘和偏心巨行星之间的反相关，和碎片盘和类地行星之间的正相关。
2012-02-16 astro-ph.EP astro-ph.SR
Planetary Dynamics and Habitable Planet Formation In Binary Star Systems
双星系统是否可能拥有潜在的宜居行星取决于几个因素，包括双星系统的物理性质和轨道特征。前者决定了宜居带（HZ）的位置，后者影响了形成类地行星的物质的动力学（即，微行星和行星胚胎），并驱动行星组装的最终架构。为了在双星系统中形成一颗可居住的行星，这两个因素必须协调一致。也就是说，这两颗恒星的轨道动力学以及它们与行星形成物质的相互作用必须允许在宜居带内形成类地行星形成，并确保潜在宜居行星的轨道将长期稳定。我们按照同样的顺序组织了这一章。首先，我们对双星中行星的运动及其稳定性进行了一般性的讨论。然后，我们讨论了类地行星的稳定性，并形成潜在的宜居行星在一个双行星系。
2009-11-04 astro-ph.EP
Exploring Kepler Giant Planets in the Habitable Zone
开普勒任务在其主星的宜居带（HZ）内发现了数百颗行星候选者，其中包括70多颗半径大于3地球半径（$R_\oplus$）的候选者，位于乐观宜居带（OHZ）内（Kane et al. 2016）。这些巨行星是大型地球卫星（或外卫星）的潜在宿主，这些卫星也存在于HZ中。计算了OHZ中的巨行星（$R_p =$ ~3.0- 25 ~ $R_\oplus$）的出现率，发现了G星的$(6.5 \pm 1.9)\%$、K星的$(11.5 \pm 3.1)\%$和M星的$(6 \pm 6)\%$的出现频率。我们比较这与以前估计的发生率类地行星在HZ的G，K和M星，发现如果每个巨行星有一个大的类地卫星，那么这些卫星是不太可能存在于HZ比类地行星。然而，如果每颗巨行星都拥有一颗以上的卫星，那么HZ中卫星的出现率将与类地行星相当，甚至可能超过它们。我们使用Chen & Kipping（2016）开发的质量-半径关系估计每个行星候选者的质量。我们计算每个行星的希尔半径，以确定任何附着的月球可能居住的行星的影响区域，然后计算未来成像任务的月球和行星的估计角间距。最后，我们估计径向速度半振幅的每个行星用于后续的观测。
2018-05-09 astro-ph.EP
Water and the interior structure of terrestrial planets and icy bodies
水的含量与类地行星和冰质天体的内部演化有着密切的联系。行星系中水的分布受原行星盘的温度结构、微行星和行星胚胎的动力学和迁移控制。这导致了星子和行星胚胎的形成，它们具有各种各样的成分，水含量和氧化程度。内部的演变，特别是星子的形成时间相对于由短命的26铝衰变的辐射加热的时间尺度可能会管理的含水硅酸盐和剩余的岩石-冰混合物的量在其演化的后期阶段。反过来，水含量可能会影响星子的早期内部演化，特别是金属硅酸盐分离过程。此外，水含量可能有助于增加氧逸度，从而影响太阳系天体硅酸盐储层中亲铁元素的浓度。最后，水含量强烈影响冰卫星的分化率，控制其内部演化，并支配其内部深处发生的蚀变过程。
2017-12-20 astro-ph.EP
The Last Stages of Terrestrial Planet Formation: Dynamical Friction and the Late Veneer
类地行星形成的最后阶段是大碰撞后残留的星子的清理。从动力学上讲，在巨大撞击阶段之后，需要一个残余的星子种群来阻尼类地行星的高偏心率。从地球化学的角度来看，从类地行星和月球推断出的高度亲铁元素丰度模式表明，在巨大撞击结束后，星子向类地行星输送了总共约0.01兆地球的南极物质，作为“晚期饰面”。本文结合这两条独立的证据，证明了：1）含有0.01 M_Earth的剩余微行星群能够使大碰撞后的类地行星的离心率降低到观测值。2)与此同时，这个小行星群可以解释观测到的地球、月球和火星上晚期单板的相对数量，前提是大部分晚期单板是由半径小于10米的小行星提供的。这些小的微行星的尺寸是为了确保有效的阻尼微行星的速度分散的相互碰撞，这反过来又确保了行星的吸积截面显着增强重力聚焦以上的几何值。我们发现，在类地行星和微行星之间的相对速度明显小于类地行星的逃逸速度的情况下，引力聚焦产生的吸积比地球/火星约为17，这与从HSE中推断的吸积比12-23很好地吻合。对于地月系统，我们发现吸积比约为200，这与从HSE丰度（包括月球地壳和地幔成分）得出的150-700的估计一致。（节录）
2012-04-22 astro-ph.EP
Effects of Dynamical Evolution of Giant Planets on the Delivery of Atmophile Elements During Terrestrial Planet Formation
最近的观测开始揭示原恒星盘和太阳系以外行星的组成。本文探讨了巨行星动力学演化对类地行星组成的影响。我们用一个简单的凝聚模型估算了这些岩石行星的初始组成，并数值研究了太阳系几种不同形成模型中形成的行星的组成。我们发现，难熔元素和中等挥发性元素的丰度几乎不依赖于形成模式，并且所有的模式都可以重现地球上这些元素的丰度。另一方面，亲大气元素的丰度则取决于冰质星子向内盘的散射速率以及内盘星子的混合速率。对于经典的形成模型，这两种机制都不是有效的，大气元素在类地行星最后组装过程中的吸积似乎是困难的。对于Grand Tack模型，这两种机制都是有效的，这导致了内盘中亲大气元素的相对均匀的吸积。还可能具有“混合”场景，其中混合不是非常有效，但是散射是有效的。在这种情况下，大气元素的丰度随轨道半径的增加而增加。这种情况可能发生在一些太阳系外的行星系中，这些行星系没有巨行星或没有来自巨行星的强烈扰动。我们还确认，大钉的情况下，导致小行星类似物的分布，岩石星子往往存在内部冰冷的，并表明他们的整体组成是一致的S-型和C-型的微行星，分别。
2015-12-27 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
Extreme Climate Variations from Milankovitch-like Eccentricity Oscillations in Extrasolar Planetary Systems
尽管我们的太阳系主要以圆形轨道为特征，但迄今为止发现的系外行星表明，这是例外而不是规则。这可能会对系外行星的气候产生至关重要的影响，既因为偏心的类地系外行星可能会有极端的季节变化，也因为偏心轨道上的巨行星可能会激发潜在的宜居类地行星的米兰科维奇式变化，在数千年到数百万年的时间尺度上。一个特别有趣的暗示是，地球被认为在过去的10亿年里至少经历了一次全球冻结的“雪球”状态，当冰盖关闭碳酸盐-硅酸盐循环时，它可能在数百万年的温室气体积累后退出。富含水的太阳系外类地行星有能力承载生命，可能有陷入类似雪球状态的风险。在这里，我们表明，如果一个类地行星有一个巨大的同伴在一个足够偏心的轨道上，它可以经历米兰科维奇振荡的偏心率足够大的幅度融化的雪球状态。
2010-10-11 astro-ph.EP
Thermal and rotational effects of giant impacts during terrestrial planet accretion
University of California, Davis（加州大学戴维斯分校）；University of Bristol（布里斯托大学）；Arizona State University（亚利桑那州立大学）
通过模拟月球到超级地球质量天体的碰撞，研究巨大撞击对类地行星早期热状态、旋转及核幔边界压力温度的影响，发现撞击后核幔边界压力低于先前假设，且全地幔熔融常见。
2026-06-23 astro-ph.EP
Lunar and Terrestrial Planet Formation in the Grand Tack Scenario
我们从大量的N体模拟的巨大的影响阶段的类地行星形成的结论。我们重点讨论了最近提出的大塔克模型的新结果，该模型将气体驱动的巨行星迁移与类地行星的吸积耦合起来。巨型撞击阶段跟随着寡头生长阶段，在胚胎和星子的圆盘内建立了双峰质量分布。通过改变胚胎人口中的总质量的比例，在星子人口的总质量和单个胚胎的质量，我们探索不同的光盘条件如何控制最终的行星。胚胎与微行星的总质量比控制着最后一次巨大撞击（月球形成）的时间及其暴力程度。最初的胚胎质量决定了月球撞击物的大小和火星的生长速度。在将我们的模拟结果与类地行星的实际轨道进行比较后（角动量亏损、质量集中），并考虑到月球形成事件后地球吸积的质量和火星生长的时间尺度上的独立地球化学限制，我们的结论是，在巨大撞击阶段开始时，原行星盘的大部分质量都在火星上-大小的胚胎和只有一小部分的总光盘质量的星子人口。由此，我们推断月球形成事件发生在第一个固体形成后的$\sim$ 60和$\sim$ 130 My之间，并且很可能是由质量与火星相似的物体引起的。
2014-06-10 astro-ph.EP
Atmospheric Erosion by Giant Impacts onto Terrestrial Planets: A Scaling Law for any Speed, Angle, Mass, and Density
我们提出了一个新的比例律来预测大气的损失，从行星碰撞的任何速度，角度，撞击质量，目标质量和身体的成分，在制度的巨大影响广泛的类地行星与相对较薄的大气。为此，我们研究了广泛的影响所造成的侵蚀，使用3D平滑粒子流体动力学模拟，具有足够高的分辨率，直接模拟目标质量的1%左右的低质量大气的命运。不同的碰撞情景会导致行星极其不同的行为和后果。尽管有这种复杂性，大气损失的分数很好地拟合幂律。对于恒定的撞击器质量比，缩放与系统质量无关。缓慢的大气宿主撞击物也可以产生大量的大气，但总是伴随着更大比例的地幔和地核。不同的月球形成假说认为，根据不同的情况，大约10%到60%的原始大气可能被直接移除。我们没有发现明显偏离的缩放趋势在极端的参数探索。标度定律可以很容易地结合到行星形成的模型中。
2020-09-30 astro-ph.EP
Evidence for Terrestrial Planetary System Remnants at White Dwarfs
最近几年，对于主序星后的系外行星系统的看法发生了动态的转变，也许白矮星中存在岩石行星体的证据就是一个缩影。在斯皮策太空望远镜发射的同时，空间和地面数据都支持这样一种观点，即类似小行星存在于冷白矮星的很大一部分，并且在接近致密的恒星残骸时容易发生潮汐破坏。随后产生的碎片会产生可检测到的红外线过剩，这些物质逐渐落到恒星上，用重元素污染大气层，这些元素可以用来确定被摧毁的行星体的整体成分。根据迄今为止的观测，推断出的白矮星的母体最好被描述为小行星，并且具有与内太阳系中发现的物质相似的明显的岩石成分。它们的最小质量是典型的大型小行星，可以接近或超过太阳系中最大的两颗小行星灶神星和谷神星的质量。从各种研究中调查的恒星数量来看，拥有陆地行星系遗迹的白矮星的比例至少是百分之几，但可能在20%到30%之间。因此，A型和F型恒星可以有效地形成类地行星，其频率至少与在它们的白矮星后代中发现的残留物一样高。
2011-01-14 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Demographics of Terrestrial Planets in the Venus Zone
了解金星的物理特征，包括其大气层、内部以及相对于地球的演化路径，仍然是类地行星演化模型和行星可居住性出现和/或下降的重要组成部分。评估类地行星演化路径的统计策略在于系外行星的大气特征，其中样本大小为确定所需的失控温室条件提供了足够的手段。对潜在的系外金星的观测可以帮助确认有关金星过去的假设，以及其他系统中类似金星的行星的出现率。此外，来自未来金星任务的数据，如DAVINCI，EnVision和VERITAS，将提供有关金星的有价值的信息，对exoVenuses的研究将对这些任务起到补充作用。为了便于研究exoVenus候选者，我们提供了金星带中所有已确认的类地行星的目录，包括过境和非过境的情况，并量化其后续观测的潜力。我们研究的人口与恒星和行星属性，如行星半径差距的exoVenus人口。我们强调了后续观测的特定高优先级exoVenus目标，包括：TOI-2285 b，LTT 1445 A c，TOI-1266 c，LHS 1140 c和L98-59 d。我们还讨论了后续的观测，可能会产生进一步的洞察金星/地球的分歧在大气特性。
2023-02-06 astro-ph.EP
HST observations of planetary aurorae, a unique tool to study giant magnetospheres
紫外线行星天文学是探测太阳系及以外行星环境的独特工具。但是，尽管人们对定期向国际机构提出的新一代巨型紫外线望远镜的兴趣日益浓厚，但迄今为止还没有一个被选中，使得哈勃太空望远镜（HST）成为活动中最强大的紫外线天文台。哈勃空间望远镜定期观测木星、土星和天王星系统的极光发射，导致重大发现和成就。这一丰富的遗产对进一步的统计和长期研究仍然具有很高的兴趣，但在不同的太阳或季节周期下，需要进行新的观测来比较解决悬而未决的问题。
2015-06-16 astro-ph.EP
Evolved Climates and Observational Discriminants for the TRAPPIST-1 Planetary System
TRAPPIST-1行星系为利用詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）和地面观测站研究类地系外行星演化提供了前所未有的机会。由于M矮行星可能经历极端的挥发性损失，TRAPPIST-1行星可能具有高度进化的，可能不适合居住的大气层。我们使用了一个多功能的，一维地球-行星气候模型与逐行辐射转移和混合长度对流（VPL气候）耦合到地球光化学模型来模拟TRAPPIST-1行星的环境状态。我们提出了平衡气候与自洽的大气成分，和观测判别后失控，干燥，10-100巴O2和CO2为主的大气，包括内部除气，以及富水的组合物。我们的模拟显示了一系列的地面温度，其中大部分是不适合居住的，虽然一个水行星TRAPPIST-1 e可以保持一个温和的表面给地球一样的地质放气和二氧化碳。我们发现，一个干燥的TRAPPIST-1 h可能会产生可居住的地面温度超过最大温室距离。这些大气在透射和发射光谱中的潜在观测判别因素受到光化学过程和气溶胶形成的影响，包括碰撞引起的氧吸收（O2-O2），以及O3，CO，SO2，H2O和CH 4吸收特征，其过境信号高达200 ppm。我们模拟的透射光谱与K2、HST和斯皮策对TRAPPIST-1行星的观测结果一致。对于几个陆地大气成分，我们发现TRAPPIST-1 b是不可能产生气溶胶。这些结果可以为TRAPPIST-1系统和其他M矮类地行星类地行星的JWST观测计划和数据解释提供信息。
2018-09-20 astro-ph.EP
On the Need for a Classification System for Consistent Characterization of the Composition of Planetary Bodies
本文提出了一个描述行星体组成的分类系统。根据质量-半径和质量-密度的关系，行星可以大致分为五个组成类别：气体巨星、岩石-冰巨星、富气类地行星、岩石类地行星和岩石-冰类地行星。对于这些广泛的组成类别中的每一个，定义了特定的整体组成类别，并使用太阳系类似名称进行表征。该分类系统允许根据行星质量半径组成模型对系外行星进行一般和详细的表征，并为区分富含气体的超级地球和迷你海王星提供了依据。
2022-08-04 astro-ph.EP astro-ph.IM
Atmospheric Dynamics of a Near Tidally Locked Earth-Size Planet
地球大小的行星处于或接近潮汐锁定状态的发现和表征对于理解类地行星的演化至关重要，金星是一个明显的类比。系外行星科学处于描述数百个陆地行星大气特征的起点，从而提供了远大于太阳系内有限的陆地行星大气清单的统计样本。然而，用于表征系外行星大气的基于模型的方法依赖于太阳系数据，导致我们有限的库存既是基础又是关键的大气实验室。目前的类地系外行星人口统计数据严重偏向于短周期行星，其中许多行星预计将被潮汐锁定，也可能是失控的温室候选者，类似于金星。在这里，我们描述了陆地系外行星人口的增加和气候模拟潮汐锁定的研究。这些系外行星的研究被放置在金星的背景下，金星是一个地球大小的异步转子的本地例子，接近潮汐锁定极限。我们描述了最近关于金星大气动力学的经验教训，以及这些经验教训如何与我们兄弟星球的进化有关。我们讨论了这些经验教训的系外行星大气的影响，并概述了金星气候的全面表征，以实现全面和强大的解释陆地行星大气的必要性。
2022-04-20 astro-ph.EP
Prevalance of Chaos in Planetary Systems Formed Through Embryo Accretion
太阳系类地行星的形成过程已经在各种研究中被数值模拟，许多其他研究也致力于描述我们现代行星的混沌动力学状态。然而，我们地球脆弱的混沌状态是否是类地行星吸积的预期结果，目前还不得而知。我们使用一套数值模拟来详细分析和表征Kaib和Cowan（2015）中通过类地行星形成产生的145个不同系统中的动力学混沌。这些系统是在完全形成的木星和土星存在的情况下，使用各种不同的初始条件创建的。它们并不意味着提供一个详细的复制目前的实际太阳系，而是作为一个样本的类似系统进行比较和分析。我们发现，在我们形成的大约一半的系统中，动力学混沌是普遍存在的。我们表明，这种混乱消失在大多数这样的系统时，木星被删除，这意味着最大的混乱来源是来自木星的扰动。混沌在形成4或5颗类地行星的系统中最为普遍。此外，偏心的木星和土星被证明可以增强系统中混乱的流行。此外，在我们的样本中，具有高度集中在0.8 - 1.2 AU之间的质心的系统通常被证明比具有更奇异质量分布的系统更不混乱。通过演化系统到当前时代的过程，我们表明，后期不稳定性在我们的系统中是相当普遍的。最令人感兴趣的是，在我们自己的太阳系中观察到的许多混沌源（例如水星和木星之间的世俗驱动混沌）被证明是地球行星形成的共同结果。
2017-01-26 astro-ph.EP
Debris disks as signposts of terrestrial planet formation
间接证据表明，大多数已知的太阳系外行星系都是剧烈动力学不稳定性的幸存者。在这里，我们将探讨巨行星的不稳定性如何影响类地行星的形成和生存。我们模拟行星系围绕太阳恒星的演化初始条件，包括：一个内盘的星子和行星胚胎，三个巨大的行星在木星-土星的距离，和一个巨大的外星子盘。然后，我们计算尘埃生产率和碎片盘SED假设每个微行星粒子代表一个较小的机构在碰撞平衡的合奏。我们预测类地行星的存在与巨行星介导的碎片盘之间有很强的相关性。强烈的巨行星不稳定性会摧毁所有的岩石物质--包括完全形成的类地行星，如果不稳定性发生得很晚的话--以及冰冷的星子。稳定或弱不稳定的系统允许类地行星吸积，并在其外部区域产生大量尘埃。年龄超过1亿年的恒星发出明亮的冷尘埃（约70微米），标志着动态平静的环境有利于有效的陆地吸积。我们预测，虽然类地行星的典型偏心率很小，但应该存在一类新的类地行星系统，其单个行星在偏心率和倾角方面经历大幅度振荡。通过按比例缩放到观测到的巨型系外行星的半长轴分布，我们估计在同一系统中，0.5 AU的类地系外行星应该比1 AU的巨型或类地系外行星多几倍。最后，我们讨论太阳系，这似乎是不寻常的结合丰富的类地行星系统与低尘埃含量。
2011-03-31 astro-ph.EP astro-ph.SR
A Planetary Companion to the Intermediate-Mass Giant HD 100655
一项由韩日合作的行星搜索计划进行的精确径向速度调查显示，中等质量的星团巨星HD 100655周围有一颗行星伴星。恒星的径向速度呈现出周期性的开普勒变化，其周期、半振幅和偏心率分别为157.57 d、35.2 m·s^-1和0.085。采用2.4 M_Sun的估计恒星质量，我们证实了半长轴为0.76 AU，最小质量为1.7 M_Jup的行星伴星的存在。这颗行星是迄今为止发现的质量最小的行星，质量大于1.9 M_Sun。
2011-11-16 astro-ph.EP
