Formation of planetary cores at Type I migration traps
行星形成的一个长期未解决的问题是几分米大小的固体如何“粘”成大的星子。这就是所谓的“米级障碍”。近年来，人们越来越清楚地认识到，某种形式的“颗粒捕获”在克服米级障碍方面一定发挥了作用。颗粒可以被困在长期存在的局部压力最大值，如反气旋涡旋，纬向流或那些被认为发生在冰线附近或死区边界。这种压力陷阱是形成微行星和小行星胚胎的理想场所。此外，它们很可能在一个小区域内产生大量这样的天体，使得随后的N体演化可能导致更大的行星胚胎。这封信的目的是要证明这确实发生了，并研究它是多么有效。特别是，我们希望找出如果岩石/冰体大到10 M_地球可以在1万年内形成，因为这样的机构是气体巨行星的核心吸积方案的前身。
2011-01-05 astro-ph.EP
Trapping in three-planet resonances during gas-driven migration
我们研究建立三个行星共振-类似的拉普拉斯共振在伽利略卫星-和它们的相互倾斜的行星的轨道平面上的影响，假设后者在一个气体盘进行迁移。特别是，我们检查发生的共振关系，通过改变行星的物理和初始轨道参数（质量，初始半长轴和偏心率），以及迁移力的参数（迁移率和偏心阻尼率），这是通过一个简化的解析公式在这里建模。我们发现，对于质量小于1.5M_J的行星，当内侧行星m1和m2陷入1：2共振，而外侧行星m3随后与m2陷入1：2或1：3共振时，通常会形成n3：n2：n1=1：2：4和1：3：6的多行星共振。对于轻微的偏心阻尼，共振泵在相对较短的时间尺度上的所有行星的偏心率，到他们进入倾斜型共振的点（如在Libert & Tsiganis 2011）;然后相互倾斜可以增长到~35°，从而形成一个“3-D系统”。另一方面，我们发现捕获m2在2：3共振与m1发生很少，这里使用的质量范围内，所以只有两个情况下的捕获在各自的三行星共振被发现。我们的研究结果表明，捕获在一个三行星共振可以是常见的系外行星系统，只要行星不是很大。如果偏心阻尼不是非常有效，那么倾斜泵送可以相对快速地发生，使得至少一个内行星获得高于e=0.3的轨道偏心率。
2012-03-13 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
Migration and Growth of Protoplanetary Embryos II: Emergence of Proto-Gas-Giants Cores versus Super Earths' Progenitor
几乎$15-20%$的太阳型恒星包含一个或多个气体巨行星。根据地核吸积的设想，在获得它们的气体包层之前，必须形成质量是地球质量十倍或更大的超临界地核。将气态巨行星的形成概率与其出生盘中气体和固体的供应联系起来是很自然的。然而，更多的超级地球人口表明：1）行星的构建材料并不短缺，2）气体巨星的生长障碍可能与它们是否可以合并成超临界核心有关，3）超级地球可能是失败的核心，在严重耗尽之前没有达到足够的质量来启动有效的气体吸积。在这里，我们构建了一个模型的基础上的假设，原行星胚胎广泛迁移之前，他们组装成真正的行星。我们构造了一个厄米-胚胎代码的基础上统一的粘性照射盘模型和处方的胚胎盘潮汐相互作用。该代码用于模拟1）胚胎的会聚迁移，以及2）它们的近距离接触和凝结。在太阳型恒星的祖先周围，气体巨行星的祖先超临界质量核心主要形成于具有相对较高（$\gtrsim 10^{-7} M_\odot$ yr $^{-1}$）质量吸积率的原恒星盘中，而超级地球系统（失败的核心）更有可能出现在具有适度质量吸积率的出生盘中，这是由于平均运动共振势垒和保留效率。
2014-10-29 astro-ph.EP
Protoplanetary Disk Resonances and Type I Migration
波反射的内边缘的原行星盘显着修改I型迁移，甚至允许捕获的行星附近的内盘边缘的小行星在一个范围内的磁盘参数。这可能会告知行星靠近其中心恒星的分布，正如开普勒任务所观察到的那样。
2011-10-03 astro-ph.EP
Migrating super-Earths in low-viscosity discs: unveiling the roles of feedback, vortices, and laminar accretion flows
我们提出了迄今为止最高分辨率的研究超级地球迁移在无粘性和低粘度的磁盘，动机连接到层流，风驱动模型的原行星盘。我们的模型揭示了涡旋在确定部分间隙开放行星的迁移行为中的关键作用。涡流形成的压力最大的间隙边缘，并防止盘反馈停止迁移的中间行星在低粘度和无粘光盘，相反的概念的“惯性极限”或“光盘反馈”停止预测的分析模型。涡旋也可能在同旋区域形成，并通过与行星的直接引力相互作用显著改变迁移行为。这些特征在高分辨率下变得明显，并且对于除了最高粘度之外的所有粘度，在获得数值收敛结果方面存在显著困难。然而，对于足够低的粘度，部分间隙开放行星的迁移显然变得混乱。在中等粘度下，发现一个平滑的圆盘反馈制度，其中迁移可以大大减慢，并且观察到的迁移时间尺度对应于由间隙边缘的扩散松弛驱动的迁移。在高粘度下，恢复了经典的I型迁移。对于在无粘性圆盘中的类彗星行星，形成了一个宽而深的间隙。瞬态II型迁移发生在对应于间隙宽度的径向长度尺度上，超过该径向长度尺度，迁移可以停止。最后，我们研究了由迁移行星在无粘性圆盘中留下的结构驱动的粒子捕获，并发现多环和涡旋形式的粒子陷阱可以在行星通过后持续很长时间。在这种情况下，像ALMA这样的亚毫米干涉仪对粒子阱的观测不能用来推断当前是否存在邻近的行星。
2019-01-13 astro-ph.EP
Resonance Capture and Stability Analysis for Planet Pairs under Type I Disk Migration
本文建立两行星I型汇聚迁移的理论框架，推导任意质量比下j:j−1一阶MMR捕获判据，并用N体模拟揭示迁移与偏心率阻尼对捕获及稳定、过稳定、逃逸三种演化状态的影响。
2025-09-04 astro-ph.EP
3D Simulations of Planet Trapping at Disc-Cavity Boundaries
低质量行星和巨行星胚胎的向内迁移可以由于共轨共转力矩而停止在盘腔边界处。我们进行了第一次全球三维（3D）模拟行星迁移的盘腔边界，并已表明，边界是一个强大的陷阱，低质量的行星和胚胎。一个原行星盘可能在离恒星不同距离的地方有几个这样的捕获区域，例如在恒星磁层的边缘，死区的内缘，尘埃升华半径和雪线。共转陷阱位于不同的距离，从一个恒星，并在光盘分散阶段向外移动，可能会解释所观察到的均匀分布的低质量行星与距离他们的主恒星。
2019-02-22 astro-ph.EP
Eccentricity Trap: Trapping of Resonantly Interacting Planets near the Disk Inner Edge
利用轨道积分和分析论证，我们发现了一种新的机制（“偏心率陷阱”）来阻止原行星盘内边缘附近的行星I型迁移。由于非对称偏心阻尼由于磁盘的最里面的行星在磁盘边缘的相互作用起着至关重要的作用，在陷阱中，这种机制需要连续的偏心激励，因此工作的共振相互作用车队的行星。这个陷阱是如此强大，以至于施加在最里面的行星上的边缘扭矩可以完全阻止许多外行星通过相互共振摄动的I型迁移。因此，车队作为一个整体保持在磁盘边缘之外。我们导出了偏心率陷阱条件的半解析公式，并预测了有多少行星可能被困。我们发现，几个或更多的行星应该是被这种机制困在有空腔的原行星盘中。它可以形成非共振的，多个，近距离的超地球系统延伸超过0.1 AU。径向速度观测显示，这种系统在太阳型恒星周围相当常见。
2010-08-03 astro-ph.EP
A CO2 cycle on Ariel? Radiolytic production and migration to low latitude cold traps
CO2冰存在于Ariel的后半球，但在其前半球几乎没有。在CO2冰的分布的领先/尾随半球形的不对称性是一致的辐射分解生产的CO2，形成带电粒子轰击H2O冰和碳质材料在阿里尔的风化层。这种纵向分布的CO2在阿里尔先前的特点是使用13个近红外反射光谱收集在“低”子观测纬度之间的30 S至30 N。在这里，我们使用18个新光谱研究了Ariel上CO2冰的分布：两个收集在低亚观测者纬度，五个收集在“中等”亚观测者纬度（31 - 44 N），和十一个收集在“高”亚观测者纬度（45 - 51 N）。对这些数据的分析表明，CO2冰主要集中在Ariel的后半球。然而，CO2冰带的强度减少，在中，高亚观测纬度收集的光谱。这种亚观测者纬度趋势可能是由于高纬度地区CO2分子的辐解产生和随后该成分向低纬度冷阱的迁移。我们检测到一个微妙的功能，在两个光谱收集在高亚观测纬度，这可能是由于一个“禁止”的过渡模式的CO2冰，这是实质上更强的混合基板组成的CO2和H2O冰，与风化混合CO2冰粒形成的辐解一致。此外，我们在一些低亚观察者纬度光谱中检测到2.35微米的特征，这可能是由于作为CO2辐解产生循环的一部分而形成的CO造成的。
2021-11-28 astro-ph.EP
Saving super-Earths: Interplay between pebble accretion and type I migration
克服I型迁移和防止低质量行星螺旋进入中央恒星是一个长期研究的课题。众所周知，向外迁移是可能的，在粘性加热盘相对接近中央恒星，因为熵梯度可以足够陡峭的正共转扭矩克服负Lindblad扭矩。然而，在这个区域有效地捕获行星仍然是难以捉摸的。在这里，我们研究光盘条件下产生向外迁移的低质量行星特定的行星迁移处方。使用具有恒定α粘度的稳态圆盘模型，只有当负温度梯度超过~0.87时才可能向外迁移。我们推导出一个隐含的关系，在向外迁移的最大质量是可能的粘度和光盘规模的高度的函数。我们应用这些标准，使用一个简单的幂律盘模型，行星已经达到他们的卵石隔离质量后，一个插曲的快速吸积。对于年龄超过100万年的圆盘，如果α_crit >~ 0.004，那么用卵石隔离质量捕获行星是可能的。在非常年轻的圆盘中，高温导致行星增长到超过向外迁移的最大质量。随着圆盘的演化，这些更大质量的行星通常会到达中心恒星，通常只有在圆盘生命的末期。因此，拯救超级地球是一个微妙的相互作用之间的光盘粘度，不透明度的轮廓和温度梯度在粘性加热的内部光盘。
2017-04-05 astro-ph.EP
Forming the Trappist-1 system in two steps during the recession of the disc inner edge
针对TRAPPIST-1系统的紧凑共振构型，提出两步形成模型：内层行星在原行星盘内边缘退行作用下形成高阶共振，外层行星后期迁移补全共振链，揭示了盘内边缘退行的动力学作用。
2024-06-12 astro-ph.EP
Giant planet formation at the pressure maxima of protoplanetary disks
在经典的核心吸积行星形成的情况下，快速向内迁移和吸积的时间尺度公里大小的星子可能不利于形成巨大的核心之前，原行星盘消散的巨行星。另一方面，压力最大值的存在可以作为迁移陷阱和固体物质积累的位置，有利于形成块状核。我们的目标是研究径向漂移的卵石和星子和行星迁移的压力最大值在一个原行星盘和它们的影响形成的大规模的核心触发气体逃逸吸积阶段。在原行星盘中引入一个低粘滞死区，数值求解了粘滞驱动吸积盘的时间演化。人口的卵石和星子的径向漂移和吸积的行星演变也被认为是。最后，嵌入盘中的胚胎通过卵石、微行星和周围气体的同时吸积而生长。我们的模拟结果表明，在磁盘的低粘度区域的边缘产生的压力最大值作为行星迁移陷阱，卵石和微行星的表面密度显着增加，由于径向漂移的压力最大值的位置。然而，我们的模拟也表明，迁移陷阱的位置和固体物质积累的位置并不完全在同一位置。因此，一个行星的半长轴振荡周围的零扭矩的位置，预测的MHD和HD模拟，需要为行星吸积所有可用的材料积累在压力最大值。在原行星盘的低粘度区域的边缘产生的压力极大值似乎是大质量核形成和捕获的优先位置。
2017-03-24 astro-ph.EP
Stellar irradiated discs and implications on migration of embedded planets III: viscosity transitions
嵌入的低质量行星的迁移强度和方向取决于盘的结构。在具有有效辐射传输的圆盘中，对于质量超过3-5个地球的行星，迁移可以向外定向。这是由于熵驱动的共转扭矩，这一过程延长了行星胚胎的寿命。我们调查的影响所造成的跳跃的α参数的粘度模型的死区结构中的光盘结构。我们专注于M-dot光盘，它有一个恒定的净质量流量。使用由此产生的光盘结构，我们调查的后果，形成的星子，并确定向外迁移的原行星的区域。我们在r-z平面上对M点圆盘进行了数值模拟。我们使用显式/隐式流体动力学代码FARGOCA，其中包括一个完整的张量粘度和恒星辐射，以及一个两个温度的求解器，其中包括在通量限制扩散近似辐射传输。圆盘内部的粘度转变产生了密度的转变，通过所谓的“行星陷阱”机制阻止了小行星的向内迁移。这一机制也适用于M_P > 0.5M_E的行星。此外，粘度转变改变了圆盘中的压力梯度，这通过流动不稳定性促进了星子的形成。然而，需要粘度的非常陡峭的转变以在盘中的压力冲击中实现。粘度的转变有利于微行星的形成，可以阻止小质量行星（M_P>0.5M_E）的迁移，但不能阻止小行星和微行星在气体拖曳作用下的向内迁移。需要一个非常陡峭的，可能不切实际的粘度梯度来捕获质量较小的行星，并在压力隆起处停止气体拖曳驱动的微行星迁移。
2014-08-05 astro-ph.EP
The effect of orbital damping during planet migration on the Inclination and Eccentricity Distributions of Neptune Trojans
我们探讨行星迁移的情况下形成的高倾角海王星特洛伊（NT），以及它们是如何受到海王星和天王星的行星迁移。如果海王星和天王星的离心率和倾角在行星迁移期间被阻尼，那么它们的离心率和倾角在迁移之前和迁移期间都比它们现在的值高。使用测试粒子集成，我们研究了原始NT的稳定性，对象最初是特洛伊与海王星迁移之前。我们还研究了海王星外天体与海王星共振，并在行星迁移过程中成为NT。我们发现，大多数原始NTs是不稳定的，如果偏心率和倾斜阻尼发生在行星迁移。在阻尼的情况下，与海王星的长期共振可以增加跨海王星天体的低偏心率和倾角人口，增加它们被捕获到与海王星1：1共振的概率，成为高倾角NT。我们认为，共振捕获的情况下是一个有前途的和更有效的机制解释NTs的起源是特别有效的，如果天王星和海王星经历了偏心率和倾斜阻尼在行星迁移。
2016-02-13 astro-ph.EP
Migration into a Companion's Trap: Disruption of Multiplanet Systems in Binaries
大多数双星中的系外行星系统都是S-型的，由一个或多个行星和一个宽的双星伴星围绕一颗主星运行。一颗单行星受到足够倾斜的双星轨道的引力强迫，会通过Kozai-Lidov（KL）不稳定性引起行星偏心率和倾角的大幅振荡。KL循环被用来解释：大偏心率的行星轨道;家庭的密切-在热彗星;和逆行的行星轨道偏心双星系统。然而，有几种扰动可以淬熄KL不稳定性，通过诱导快速近点岁差，稳定所有倾角的圆形轨道：这些可能是木星-质量行星，一个巨大的残留盘或广义相对论岁差。事实上，多行星S型系统中的相互引力扰动可以足够强，使它们的轨道平面具有一定的动力学刚性。在这里，我们提出了一个新的和更快的过程，这是由这个非常代理抑制KL循环驱动。行星摄动使长期振荡的行星偏心率和倾角，也称为拉普拉斯-拉格朗日（LL）本征模式。与残留的星子盘的相互作用可以使行星迁移，导致LL模式周期的漂移，这可以使一个或多个LL模式与双星轨道运动共振。结果可能是戏剧性的，从激发大偏心率和相互倾斜到完全破坏。不需要特殊的物理或初始条件，双共振驱动是通用的，并可能深刻地改变了许多S型多行星系统的结构。它还可以减弱宽双星的多行星出现率，影响密近双星的行星形成。
2015-09-15 astro-ph.EP
Formation of TRAPPIST-1 and other compact systems
TRAPPIST-1是一颗0.08 M的M星，最近被发现拥有至少7颗地球质量行星的行星系，所有行星都在0.1天文单位之内。这种结构令理论家感到困惑，因为行星不容易用原地模型或迁移模型来解释。在本文中，我们提出了一个方案的形成和轨道结构的TRAPPIST-1系统。在我们的模型中，行星形成开始于H2O冰线，在那里，卵石大小的颗粒--它们的起源是外盘--聚集在一起，引发流动的不稳定性。行星胚胎形成后，通过卵石吸积迅速成熟。行星的生长在地球质量上停滞，行星对圆盘的引力反馈使鹅卵石无法进入。行星通过I型迁移转移到内盘，在那里它们在磁层空腔处失速，并以平均运动共振结束。在盘分散期间，空腔半径扩大，最内侧的行星逃脱共振。我们认为，这里概述的模型也可以适用于其他紧凑的系统，许多近距离的超级地球系统是一个放大版本的TRAPPIST-1。我们还假设，很少有紧密的紧凑系统在很远的距离拥有巨行星，因为它们会阻止来自外盘的卵石通量。
2017-05-23 astro-ph.EP
Trapping planets in an evolving protoplanetary disk: preferred time, locations and planet mass
行星陷阱是必要的，以防止形成行星落入他们的主恒星通过I型迁移。表面质量密度和温度梯度的不规则性有利于陷阱和沙漠的出现。这些特征在尘埃升华线和热转移势垒处被发现。我们研究行星如何可能保持被困或逃逸，因为他们的成长和磁盘的演变。我们通过耦合动力学、热力学、几何学和组成来模拟原行星盘的时间粘性演化。由此产生的中平面密度和温度分布允许模拟这样一个不断发展的磁盘与潜在行星的相互作用，甚至在达到稳定状态之前。我们遵循的MMSN的粘性演化和计算的Lindblad和共转扭矩，这样的磁盘将施加在潜在的行星位于行星形成区域内的各种质量。我们确定了行星陷阱和沙漠的位置与升华线，阴影区和热转换障碍。几十个地球质量的行星可以被困在升华线上，直到它们达到一定的质量，而质量超过100 ME的行星只能被永久地困在热转换屏障上。将双峰行星迁移模型与自洽的演化盘相结合，我们能够在500万年的演化后区分出几个潜在的行星种群：两个巨行星种群可能被困在5.5和9 au附近，可能还有开放的间隙，一些超级地球被困在5和7.5 au附近，一个靠近超级地球的种群被困在1 au内。与最后一组相对应的陷阱可以帮助验证所观察到的近距离超级地球的原位形成情景。
2016-04-07 astro-ph.EP
Trapping of giant-planet cores - I. Vortex aided trapping at the outer dead zone edge
在本文中，迁移的10个地球质量的行星核心的原行星盘的死区的外边界处的FARGO代码的图形处理器单元版本完成的2D流体动力学模拟的装置进行了研究。在死区中，由于圆盘对恒星紫外线辐射、来自恒星磁层的X射线和星际宇宙射线的自屏蔽，有效粘度大大降低。因此，质量积累发生在外部死区边缘附近，这被认为是捕获行星核心，提高核心吸积情景形成巨行星的效率。与一维模型中行星核心的完美捕获相反，我们的二维数值模拟表明，捕获效果在很大程度上取决于粘度降低发生的区域的宽度。行星捕获只发生在粘度降低足够急剧，允许发展大规模的旋涡，由于罗斯贝波不稳定性。捕集只是暂时的，其持续时间与粘度转变的宽度成反比。然而，如果不激发Rossby波不稳定性，则会形成环状轴对称密度跳跃，无法捕获10个地球质量的行星核心。我们发现，施加在行星上的恒星扭矩在迁移历史中起着重要的作用，因为系统的重心显着地远离恒星，由于盘的高度非轴对称密度分布。我们的研究结果仍然支持行星形成在密度/压力最大的想法，因为迁移的核心是相当慢，使他们能够进一步增长和失控的气体吸积在附近的过密区域。
2013-06-28 astro-ph.EP astro-ph.SR
Migration of celestial bodies in the Solar system and in several exoplanetary systems
本文综述太阳系及系外行星系统中天体迁移的研究，探讨星子积聚、木星轨道变化及水输运，并分析比邻星和TRAPPIST-1系统中的迁移过程。
2024-11-08 astro-ph.EP
Convergence zones for Type I migration: an inward shift for multiple planet systems
嵌入气态原行星盘中的地球质量行星经历I型轨道迁移。在辐射盘中，马蹄形区域内熵梯度缩放的共转扭矩的额外分量可以抵消一般的向内迁移，然后可以根据局部盘的属性将I型迁移引导向内或向外。因此，盘中存在着行星以会聚的方式向其迁移的特殊位置。在这里，我们提出了N体模拟的收敛迁移的低质量（M=1-10 m_地球）的行星系统。我们表明，行星实际上并不收敛于收敛区。相反，它们被困在平均运动共振（MMR）链中。这导致行星的偏心率增加到足够高的值，以影响马蹄形区域的结构，并削弱正共转扭矩。行星谐振链的零扭矩平衡点由作用在每个行星上的衰减的共转扭矩和未衰减的差分Lindblad扭矩的总和确定。有效会聚区向内移动。由于行星进入和离开共振的连续扰动，具有多个行星的系统可以作为一个整体经历随机迁移。
2013-02-11 astro-ph.EP
Near Mean-motion Resonances in the Systems Observed by Kepler: Affected by Mass Accretion and Type I Migration
截至2017年4月，开普勒任务已经发布了超过4496颗行星候选者，其中3483颗行星已被确认。行星的统计结果表明，在轨道周期比分布中，在1.5和2.0附近有两个峰值。观测结果表明，在行星形成过程中，大量的行星对可能首先被捕获到平均运动共振（MMR）中。随后，这些行星离开精确的共振位置，接近MMR配置。通过I型迁移，两颗低质量行星倾向于被困在一阶MMR（2：1或3：2 MMR）中，然而行星的质量吸积和潜在的向外迁移在重塑它们最终的轨道配置中起着重要作用。在质量吸积的情况下，行星对可以穿过2：1的MMR，然后进入3：2的MMR，特别是对于内部的对。在这种形成情况下，如果两颗行星形成在一个扁平的盘中，那么它们被锁定在3：2 MMR中的可能性就会增加。此外，向外迁移可以使行星有很大的可能性被困在3：2 MMR中。我们进行额外的运行，以调查这些行星在三行星系统的质量关系，我们表明，两个峰值附近的1.5和2.0的周期比的两个行星可以很容易地通过我们的形成方案再现。我们进一步表明，在链共振系统（例如，4：2：1、3：2：1、6：3：2和9：6：4 MMR）。这一机制可用于理解开普勒-48、开普勒-53、开普勒-100、开普勒-192、开普勒-297、开普勒-399和开普勒-450等星系的形成。
2017-10-07 astro-ph.EP
Resonant capture of multiple planet systems under dissipation and stable orbital configurations
由于耗散力的作用，行星系的迁移可能导致行星陷入共振。在这项工作中，我们研究的条件和动力学的共振捕获。特别是，我们有兴趣找出共振捕获是否最终在一个长期稳定的行星配置。对于两个行星系统，我们将迁移的演化与三体问题相空间中周期轨道族的存在联系起来。该族圆周期轨道在2：1共振时存在间隙，在3：1共振时存在不稳定性和分叉。这些性质解释了在低偏心率下2：1和3：1共振捕获的高概率。此外，我们还研究了三行星系统的共振俘获。我们表明，这样的共振捕获是可能的，可以发生在特定的条件下。然后，从系统的迁移路径，稳定的三行星配置，对称或不对称，可以确定。
2016-04-12 astro-ph.EP
Intermittent planet migration and the formation of multiple dust rings and gaps in protoplanetary disks
原行星盘和行星形成模型的一个关键挑战是能够在盘发射中观察到的结构（如亮环和暗环或不对称性）与触发这些结构的行星的假设存在之间建立可靠的联系。观测到的N个暗环通常被解释为N个行星存在的证据，这些行星清除了轨道周围的尘埃间隙，并在盘中形成了尘埃捕获压力最大值。绝大多数研究行星对原行星盘中尘埃和气体动力学影响的模型都假设行星处于固定轨道上。在这里，我们走了一条不同的路线，并研究了一颗行星的大规模向内迁移是如何构成一个巨大圆盘的尘埃含量的。在许多情况下，质量与土星相当的部分间隙开放行星的迁移被发现间歇性地逃跑。通过二维气体和尘埃流体动力学模拟，我们表明，间歇性的失控迁移可以形成多个尘埃环和整个磁盘的差距。每次迁移速度减慢时，在行星间隙之外形成一个压力最大值，以捕获大型尘埃。我们的模拟结果与三维尘埃辐射转移计算后处理证实，间歇性失控迁移可以导致形成多套明亮和黑暗的连续发射环（亚）毫米以外的行星位置。
2020-02-06 astro-ph.EP astro-ph.SR
Disk Inhomogeneities and the Origins of Planetary System Architectures and Observational Properties
最近的高分辨率观测表明，原行星盘具有各种结构性质或不均匀性。这些是在圆盘中发生的许多物理和化学过程的混合物的结果。在这里，我们讨论我们的全面调查的结果，磁盘的不均匀性如何影响行星迁移。我们证明，磁盘的不均匀性引起行星陷阱-特定的网站在原行星盘的快速I型迁移停止。我们发现，多达三种类型的陷阱（热转换，冰线和死区）可以存在于一个单一的磁盘，它们移动不同的磁盘吸积率随时间的推移而下降。我们还表明，行星陷阱的位置强烈依赖于恒星质量和磁盘吸积率。这表明宿主星建立了它们的行星系的优先（初始）尺度。最后，我们讨论了可能的观测签名磁盘的不均匀性。
2013-08-16 astro-ph.EP
Fast migration of low-mass planets in radiative discs
低质量行星会经历I型迁移，这一过程在行星系的演化过程中扮演了关键角色。假设行星在一个固定的圆形轨道上运行，推导出了圆盘力矩的解析公式。然而，最近的工作表明，在等温盘，迁移的原行星也可能会经历动态的共转扭矩与行星漂移率的比例。本研究的目的是探讨是否动态共转力矩也可以影响迁移的低质量行星在非等温盘。我们进行了二维辐射流体动力学模拟，以检查迁移的原行星作为光盘质量的函数的轨道演化结果。我们发现，一个原行星可以进入一个快速的迁移制度时，它在由熵相关的马蹄形阻力和Toomre稳定性参数设置的方向迁移时，是小于一个阈值，低于该阈值的马蹄形区域收缩成蝌蚪状区域。在这种情况下，行星附近会出现一个密度不足的被困区域，与周围的圆盘相比，熵过剩。如果粘性和热扩散率足够小，使得在迁移过程中熵过剩守恒，那么行星就会经历由流过行星轨道的物质产生的强大的共转扭矩。在快速迁移过程中，我们观察到一个原行星可以通过静态扭矩预测的零扭矩线。我们还发现，快速迁移可能有助于破坏胚胎会聚迁移形成的平均运动共振。
2015-08-31 astro-ph.EP
Evolutionary outcomes for pairs of planets undergoing orbital migration and circularization: second order resonances and observed period ratios in Kepler's planetary systems
为了研究低质量行星系结构的起源，我们对质量范围为$(1-4)\ \rmn{M}_{\oplus}.$的共面行星对的演化进行了数值研究。这些共面行星在轨道迁移扭矩和圆化率的范围内演化到$2\times10^7 \rmn{yr}$，假设这些轨道迁移扭矩和圆化率是通过与原行星盘的相互作用产生的。在内盘边界附近，粘性的显著变化、与密度波或与恒星磁场的相互作用可能发生并停止迁移，但允许环流继续。这是通过修改移民和循环率来模拟的。在没有迁移扭矩的情况下，没有延长的循环周期的终止会引起碰撞或接近共振的系统。这些主要是一阶共振，少数$\%$终止于二阶共振。两个行星的偏心率都很小，$< 0.1$和所有的共振角解放。这种类型的调查只产生了有限范围的周期比，不能重现开普勒观测。当循环作用单独作用于最后阶段时，发散性迁移发生，导致周期比增加。根据其强度，可以获得$1$和$2$之间的整个周期比范围。也有一些系统接近二阶可逆性。与通过会聚迁移产生的情况相反，不发生共振捕获，共振角循环。因此，共振角的行为可以指示导致近共振的迁移形式。
2015-04-20 astro-ph.EP
Higher-Order Mean-Motion Resonances Can Form in Type-I Disk Migration
研究发现I型盘迁移可形成高阶平均运动共振，且其发生与盘迁移速度和行星质量相关，无需三体共振辅助。
2025-11-06 astro-ph.EP
The Importance of Disk Structure in Stalling Type I Migration
当行星形成时，它们会与它们的出生盘发生潮汐相互作用。虽然由地球和超级地球质量的行星引起的潮汐扰动通常太弱，不足以显著改变盘的结构，但这种相互作用可能足够强，导致行星经历快速的I型迁移。这一物理过程可能提供了短周期超级地球的来源，尽管它也可能对长周期轨道上具有足够质量的核心的出现和保留构成挑战，以演变成气体巨星。以前的数值模拟表明，I型迁移率敏感地依赖于拱星盘的属性，特别是温度和表面密度梯度。在这里，我们推导出这些结构参数的1）一个自洽的粘性盘模型的基础上常数α处方，2）照射盘模型，考虑到由于恒星光子的吸收加热，3）分层吸积盘模型与可变的α参数。我们发现，在典型的原恒星盘的内部粘性加热区域，超级地球的马蹄铁和共转扭矩可以超过他们的差分Lindblad扭矩，并导致他们进行向外迁移。然而，由于被动恒星辐射的温度分布导致I型迁移是向内的大部分磁盘。对于磁盘中有向外迁移，我们表明，“行星陷阱”的位置和质量范围取决于这些磁盘模型采用的一些不确定的假设。相互竞争的物理效应可能会导致超级地球的质量周期分布分散。
2012-05-17 astro-ph.EP
On the orbital evolution of a giant planet pair embedded in a gaseous disk. I: Jupiter-Saturn configuration
我们进行了一系列的高分辨率（$1024\times 1024$）流体动力学模拟研究嵌入气体原恒星盘的木星和土星的轨道演化。我们的工作扩展了Masset & Snellgrove（2001）和Morbidelli & Crida（2007）的经典论文中的结果，探索了不同的表面密度分布（$σ$），其中$σ\propto r^{-α}$。研究了两颗行星会聚迁移引起的平均运动共振（MMR）的稳定性。结果表明：（1）木星的潮汐扰动使土星气隙的形成过程大大延迟。这些扰动导致土星向内或向外失控迁移，这取决于圆盘上的密度分布。(2)聚合迁移率随着$α$的增加而增加，并且MMR的类型也取决于$α$。当$0<α<1$时，木星和土星的会聚迁移速度相对较慢，因此它们被困在2：1的MMR中。当$α>4/3$时，土星与木星一起穿过$2:1$ MMR，并被捕获到$3:2$ MMR中。(3)当土星的离心率（$e_s$）增加太大时，$3:2$ MMR是不稳定的。临界值是$e_s \sim 0.15$，在该临界值以上将发生不稳定性。我们还观察到在$3:2$ MMR破裂后，两颗行星被困在$2:1$ MMR中。这一过程可能为太阳系中木星和土星之间轨道构型的形成提供有用的信息。
2010-03-15 astro-ph.EP
Migration of low-mass planets in inviscid disks: the effect of radiation transport on the dynamical corotation torque
本研究通过无粘性二维流体动力学模拟，发现辐射冷却引发的斜压强迫会削弱低质量行星的动力学共转力矩，使其向内迁移速度加快2-3倍，同时指出自洽处理辐射扩散对准确估算迁移速率的关键作用。
2024-01-31 astro-ph.EP
On the local formation of the TRAPPIST-1 exoplanets
本研究通过600多次吸积模拟，探讨TRAPPIST-1系外行星本地形成的可能性，发现铁含量趋势解释密度递减，并展示潮汐迁移可产生高阶共振。
2024-11-04 astro-ph.EP
Resonant Chains and the Convergent Migration of Planets in Protoplanetary Disks
本研究提出绝热盘中I型迁移的解析判据，用于维持行星共振链的汇聚迁移，应用于多个系统后发现需极端盘参数，并揭示最内行星距离与恒星质量的经验关系，支持磁场截断盘内边缘的停驻机制。
2024-02-07 astro-ph.EP
Giant Outer Transiting Exoplanet Mass (GOT 'EM) Survey. II. Discovery of a Failed Hot Jupiter on a 2.7 Year, Highly Eccentric Orbit
径向速度（RV）调查发现了巨大的太阳系外行星在au尺度轨道上具有广泛的偏心率分布。那些具有最大偏心率的轨道是检验高偏心率偏移理论的有价值的实验室。然而，很少有这样的系外行星会经过它们的宿主恒星，从而消除了从它们的大体积内部成分中限制形成的能力。本文报道了开普勒-1704 b的发现，它是一颗4.15 $M_{\rm J}$的巨星，轨道周期为988.88天，离心率为$0.921^{+0.010}_{-0.015}$。我们从凯克一号望远镜获得的长达十年的RV基线使我们能够测量开普勒1704 b的轨道和大块重元素组成，并限制未发现的同伴的存在。开普勒-1704 b是一颗失败的热木星，可能是在其气体吸积阶段开始的散射事件激发到高离心率。它最后的近星点距离太大，不允许潮汐循环，所以现在它的轨道距离为0.16 - 3.9 au。这种拉长的轨道导致的行星平衡温度的最大差异超过700 K。对开普勒-1704 b在近星点通过期间的热相位曲线的模拟表明，它是詹姆斯·韦伯太空望远镜大气特征的一个显着目标，该望远镜还可能测量行星的旋转周期，因为近星点的热点旋转进出视野。对开普勒-1704系统的持续描述有望完善解释热彗星和像太阳系那样的冷巨行星形成的理论。
2022-10-30 astro-ph.EP
Migrating Low-Mass Planets in Inviscid Dusty Protoplanetary Discs
圆盘驱动的行星迁移是行星系形成的一个组成部分。在标准的以气体为主的原行星盘中，低质量行星或行星核心经历快速向内迁移，并丢失到中心恒星。然而，最近的几项研究表明，原行星盘中的固体成分可以对盘-行星相互作用产生显着的动力学影响，特别是当固体与气体的质量比接近1或更大时，尘埃对气体的拖曳力变得显着。由于有几种方法可以提高原行星盘中的固体丰度，例如通过盘风和压力隆起中的尘埃捕获，因此了解行星如何通过尘埃环境迁移是很重要的。为此，我们通过一套系统的高分辨率，二维数值模拟研究行星在尘埃丰富的磁盘迁移。我们表明，低质量行星的向内迁移可以减缓尘埃动力学共转力矩。我们还确定了一个新的制度，随机迁移适用于磁盘的灰尘与气体的质量比$\gtrsim 0.3$和粒子斯托克斯数$\gtrsim 0.03$。在这些情况下，盘-行星的相互作用导致小规模的持续发展，强烈的尘埃漩涡分散了行星，这可能会阻止甚至逆转向内的行星迁移。我们简要讨论了我们的结果的观测意义，并强调了未来工作的方向。
2020-07-16 astro-ph.EP
Diversity of disc viscosities can explain the period ratios of resonant and non-resonant systems of hot super-Earths and mini-Neptunes
本研究通过N体模拟发现，盘黏度多样性导致的迁移速率差异可解释热超级地球和迷你海王星系统的共振链周期比分布，低黏度盘更易形成宽共振链并经历不稳定演化。
2024-11-30 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
Forming Gliese 876 Through Smooth Disk Migration
我们运行了一系列耗散N体模拟，以确定光滑盘迁移的相空间区域与GJ 876系统一致，GJ 876系统是一个M矮星，拥有三颗行星，以混乱的4：2：1拉普拉斯共振轨道运行。我们采用自适应网格细化（AMR）的方法，这是常用的流体动力学模拟，有效地探索参数空间定义的半长轴和偏心阻尼时标。我们发现，有一个大的相空间区域，产生系统的混沌拉普拉斯共振和一个较小的区域与所观察到的偏心率和振动振幅的共振角。在外行星I型迁移的假设下，我们将这些阻尼时间尺度转化为对原行星盘表面密度和厚度的约束。当我们强（弱）阻尼内部两个拉普拉斯行星的偏心率时，这些时间尺度对应于大约每平方厘米一万（几百）克的盘表面密度和盘纵横比在1- 10%之间。此外，平滑的迁移产生了一系列混乱的时间尺度，从几十年和几百年到几千年。与以往的研究结果一致，相空间的混沌较少的区域与系统处于低能双拱共转共振相吻合。我们对多行星系的详细建模加上我们的AMR探索方法增强了我们绘制行星形成模型参数空间的能力，并且非常适合于研究其他共振链系统，如Trappist-1，Kepler-60等。
2018-09-24 astro-ph.EP
Formation of close-in super-Earths in evolving protoplanetary disks due to disk winds
质量大于0.1地球质量的行星在标准的原行星盘中经历快速向内迁移（I型迁移）。最近的磁流体动力学模拟揭示了磁驱动盘风的存在，这将改变磁盘的配置文件和I型迁移在近距离区域。我们研究了在盘风影响下粘性演化的盘中行星胚胎的轨道演化。目的是讨论改变磁盘配置文件的影响，I型迁移。此外，我们的目标是研究是否可以通过模拟，包括磁盘风的影响，复制观察到的分布接近超级地球。我们进行N体模拟超级地球形成的行星胚胎，其中使用了最近的磁盘演化模型。我们探索了广泛的参数并得出了总体趋势。我们还进行了N体模拟的近距离超级地球形成的胚胎在这样的磁盘在各种条件下。我们发现，在许多情况下，I型迁移显着抑制。即使在发生向内迁移的情况下，迁移的时间尺度也延长到100万年，这减轻了第一类迁移问题。这是因为气体表面密度降低，并且由于盘风而在接近区域中具有更平坦的轮廓。我们发现，当I型迁移被显着抑制，行星经历后期轨道不稳定性期间的气体耗尽，导致非共振配置。我们还发现，观测到的近距离超级地球的分布（例如，周期比、质量比）。此外，我们表明，在一些结果的模拟，系统与链的共振行星，如TRAPPIST-1系统，形成。
2018-04-03 astro-ph.EP
Inner Super-Earths, Outer Gas Giants: How Pebble Isolation and Migration Feedback Keep Jupiters Cold
大多数气体巨星（质量为$\gtrsim10^2 M_\oplus$的行星）被发现居住在距离其宿主恒星超过$\sim1$ au的地方。在1天文单位内，行星人口以$2-20 M_\oplus$的超级地球为主。我们表明，这种内部的超级地球和外部的气体巨星之间的二分法可以自然地解释，如果他们形成在近无粘性磁盘。在层流盘中，行星可以更容易地将盘中的气体排斥出轨道。行星轨道内气体堆积产生的反馈扭矩会减缓并最终阻止迁移。行星轨道外的一个压力凸起捕获了鹅卵石和固体，使核心挨饿。气态巨行星出生时很冷，并且保持很冷：更大质量的核心优先在更远的距离形成，并且它们几乎不会在磁盘反馈下迁移。我们证明了这一点，使用2D流体动力学模拟磁盘行星相互作用持续长达$10^5$年：我们跟踪行星迁移和卵石吸积，直到两者都来结束磁盘反馈。核心是否经历失控的气体吸积成为气体巨星，是通过计算一维气体吸积模型来确定的。我们的模拟表明，在一个无粘性的最小质量的太阳星云，气体巨星不形成内$\sim$ 0.5 AU，也不能迁移到那里，而磁盘存在。我们还探讨了对盘质量的依赖性，并发现气体巨星在更远的地方形成质量较小的盘。
2018-05-16 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
Callisto's Nonresonant Orbit as an Outcome of Circum-Jovian Disk Substructure
California Institute of Technology（加州理工学院）
研究通过环木盘亚结构解释木卫四非共振轨道的成因，发现压力突起可作为迁移陷阱，影响月球轨道演化。
2026-01-02 astro-ph.EP
Capture into first-order resonances and long-term stability of pairs of equal-mass planets
大质量行星在原行星盘的生命周期内形成，并由于行星盘的相互作用而经历轨道迁移。当第一颗行星到达圆盘的内边缘时，它的迁移停止，第二颗行星被锁定在共振中。我们详细的共振捕获比较半解析公式和数值模拟的情况下，两个等质量的共面行星被困在一阶共振。我们描述了家庭的共振稳定平衡点（零振幅天平动轨道）使用扩展和非扩展的哈密顿量。我们表明，在收敛迁移的行星沿着这些家庭的平衡。偏心阻尼从磁盘导致最终的平衡配置，我们预测分析。观测到的多系外行星系统很少出现共振，这一事实表明，通过迁移实现的共振配置在移除圆盘后可能变得不稳定。我们探测作为行星质量的函数的共振的稳定性。为了做到这一点，我们虚构地增加行星的质量，自动地维持低振幅的天平动状态，直到不稳定。我们讨论了两个假设的不稳定性：低阶二次共振的天平动频率与一个快速的会合频率，和最小的方法行星之间的距离。我们发现，二次共振似乎没有影响共振系统在低振幅的天平动。共振系统是更稳定的比非共振的一个给定的最小距离在近距离接触，但我们表明，后者仍然发挥了决定性的作用，在共振对的不稳定。我们发现，随着行星质量的增加和行星之间的最小距离变得更小的相互希尔半径，共振中心周围的稳定区域缩小，直到平衡点本身变得不稳定。
2018-08-24 astro-ph.EP
Radial drift in warped protoplanetary disks
本文解析推导翘曲原行星盘中的径向漂移，揭示翘曲可因压力梯度及气体与尘埃进动差异形成尘埃陷阱，从而解决米级障碍问题，并可能适用于活动星系核盘。
2023-09-05 astro-ph.EP
Planetary migration and the origin of the 2:1 and 3:2 (near)-resonant population of close-in exoplanets
我们提出了一个分析和数值研究的轨道迁移和共振捕获的虚拟两个行星系统的质量在超地球范围内进行I型迁移。我们发现，根据耀斑指数和接近中心恒星，周期比的平均值，$P_2/P_1$，两颗行星之间可能会显示出显着的偏差相对于标称值。对于被困在2：1轨道共振中的行星，轨道周期为$1$天的行星，偏移量可能达到$0.1$的量级，而处于3：2平均运动共振（MMR）中的行星，其半长轴的偏移量要小得多。这些特性与观测到的近共振系外行星的分布非常一致，与它们的探测方法无关。我们发现，2：1共振系统远离恒星，如HD82943和HR8799，其特点是非常小的共振偏移，而较高的值是典型的开普勒发现的系统，轨道周期约为几天。相反，在3：2磁共振附近的行星系显示出很小的偏移，对轨道距离没有显著的依赖性。总之，我们的研究结果表明，开普勒行星系周围的2：1和3：2 MMR的分布是一致的共振配置作为一个结果的一个顺利迁移在一个层流耀斑磁盘，并没有外力是需要诱导所观察到的偏移量或其依赖性的可伸缩性或轨道距离的恒星。
2017-04-21 astro-ph.EP
Building protoplanetary disks from the molecular cloud: redefining the disk timeline
我们研究了由原始分子云的坍缩形成的原行星盘，以及它的演化如何导致特定类型行星的选择。我们使用的流体动力学代码，占的动力学，热力学，几何形状和组成的磁盘，以数值模拟其演变，因为它是由下落的云材料。由于盘在恒星上的质量吸积速率决定了它的生长，我们可以通过从预先计算的恒星演化模型中将它的半径、光度和温度插值到恒星质量上来计算恒星的特性。然后，盘的密度和中平面温度使我们能够模拟盘和潜在行星之间的相互作用，并确定它们的迁移。在坍缩阶段结束时，当盘达到其最大质量时，它继续其粘性扩展，类似于最小质量太阳星云（MMSN）的演化。此外，我们建立了一个时间轴之间的MMSN和一个“螺旋状形成的磁盘”，这将是老约200万年。我们可以从致命的I型向内迁移中拯救各种类型的行星：特别是，行星胚胎可以通过被困在热转换障碍和大多数升华线（硅酸盐除外）来避免落入恒星。其中一个新奇之处是，在恒星坍缩结束时，可能会有一些假定的巨行星被困在距离恒星几个天文单位的地方。此外，被困的行星可能仍然遵循的陷阱向外在崩溃阶段和向内后it.Finally，这个原行星盘形成模型显示了早期的可能性，捕获行星胚胎盘阶段是由几百万年前的MMSN近似的初始状态。
2019-03-08 astro-ph.EP
Kuiper Belt Formation via Grainy Planetary Migration
Kindai University（近畿大学）；University of Southern Queensland（昆士兰南方大学）；University of Washington（华盛顿大学）
通过颗粒状行星迁移模拟柯伊伯带形成，揭示海王星迁移对TNO分布的影响，但未能完全解释分离和极端TNO的观测特征。
2026-02-19 astro-ph.EP
Building the Galilean moons system via pebble accretion and migration: A primordial resonant chain
伽利略卫星的起源-即木卫一，木卫二，木卫三和木卫四-还没有完全了解。在这里，我们使用N体数值模拟研究伽利略卫星的形成在木星周围的气体环行星盘。我们的模型包括卵石的增长，气体驱动的迁移，气体潮汐阻尼和阻力的影响。在我们的模拟中，小卫星首先通过卵石吸积生长，并开始向内迁移。当它们到达盘内边缘的陷阱时，发生散射事件和碰撞，促进额外的生长。成长中的卫星最终会达到一个多共振的结构，固定在圆盘的内边缘。我们最好的伽利略卫星的质量匹配是在模拟中产生的集成卵石通量是1 e-3兆焦耳。这些模拟通常产生3到5颗卫星。在我们最好的模拟中，相邻的卫星对都锁定在2：1的平均运动共振中。然而，它们也有适度的偏心轨道（0.1），不像目前的真正的卫星。我们认为伽利略卫星系统是一个原始的共振链，类似于TRAPPIST-1，开普勒-223和TOI-178等系外行星系统。木卫四可能在过去与木卫三共振，但离开了这个配置-没有打破拉普拉斯共振-通过发散迁移由于潮汐行星卫星相互作用。这些同样的影响进一步将这些卫星的轨道偏心率降低到目前的值（0.001）。我们的研究结果支持这一假设，木卫一和木卫二出生时富含水冰成分，后来失去了所有/大部分的水。对伽利略卫星原始组成的严格限制对于区分形成模型至关重要。
2021-04-06 astro-ph.EP astro-ph.SR
Dynamical rearrangement of super-Earths during disk dispersal I. Outline of the magnetospheric rebound model
开普勒任务发现，多个接近的超级地球行星在太阳型恒星周围很常见，但它们的周期比在平均运动共振（MMR）附近没有显示出强烈的堆积。一种情况是，超级地球形成于一个富含气体的圆盘中，它们与周围的气体相互作用，从而引起它们的轨道迁移。然而，圆盘迁移理论预测，由于行星的迁移速度不同，它们最终会在共振轨道上运行。由于观测与理论之间的差异，我们寻求一种使行星脱离共振的机制。我们研究了在气盘扩散阶段磁层空腔附近的行星对的轨道演化。我们的研究确定了行星可以逃脱共振的条件。我们进行两行星N体模拟，改变行星质量，恒星磁场强度，磁盘吸积率和气体盘耗尽的时间尺度。当行星随着磁层空洞的扩大向外迁移时，它们的动力学结构可以重新排列。行星的迁移在一个大质量的（轻的）圆盘中是很大的（很小的）。当外行星的质量大于内行星时，两颗行星的周期比通过向外迁移而增加。另一方面，当内行星质量更大时，最终的周期比往往与初始的周期比保持相似。更大的恒星磁场强度导致行星在更长的时间内停止迁移。我们强调\textit{magnetospheric rebound}作为一个重要的成分，能够调和磁盘迁移理论与观测。即使行星在早期富含气体的阶段被困在MMR中，随后的空腔膨胀也会导致它们的轨道发生重大变化，使它们脱离共振。
2017-02-07 astro-ph.EP
Dust distribution around low-mass planets on converging orbits
超级地球可以在大的轨道半径上形成，并由于与星周盘的潮汐相互作用而向内迁移。在这种情况下，可能会发生会聚迁移，并导致形成共振的行星对。我们探讨的条件下，收敛迁移和共振捕获发生，以及什么动力学后果可以预期周围的尘埃分布的共振对。我们结合流体动力学行星-磁盘相互作用模型与尘埃演化计算，调查由一对行星在平均运动共振的尘埃分布中产生的签名。我们发现，当外行星质量更大时，会发生会聚迁移。然而，收敛迁移也取决于磁盘的局部属性，发散迁移也可能导致。对于类似的盘参数，在低度共振中的捕获（例如，2：1或3：2）最好靠近恒星，在那里共振强度可以更容易地克服气体盘施加的潮汐扭矩。在离恒星较远的地方，会聚迁移可能导致在高度共振中的捕获。尘埃分布显示出潜在的可观察特征，通常当行星被困在2：1共振中时。在其他情况下，对于较高程度的共振（例如，5：4或6：5）灰尘特征可能不足以明显到容易观察到。由一对超级地球建立的共振程度可能表明了在圆盘中发生捕获的位置。一个超级地球和一对超级地球周围的尘埃分布可能存在显着差异。
2020-08-31 astro-ph.EP
Concurrent effects of gas drag and planet migration on pebble accretion
我们研究了迁移行星（$10<M_p<20$地球质量）的影响，在一个辐射盘卵石的动力学使用二维双流体模拟进行的RoSSBi代码。由迁移行星引起的波动和对气体的拖曳反作用的共同作用产生了卵石通量的复杂演化。波浪激发了纬向流，这些纬向流起到了灰尘陷阱的作用，并积聚了卵石。由于拖曳反作用，开尔文-亥姆霍兹不稳定性发展，产生湍流尘埃环，其中包含几个地球质量的固体，那里可能形成微行星。行星质量越大，尘埃环发展得越快。在与行星迁移的竞争中，这个过程触发了几个尘埃环，径向分离尺度为$1/M_p$。我们发现了围绕$13$地球质量的转变。在那之下，卵石停在行星轨道的内侧，但卵石在行星上的吸积是持续的。在此之上，尘埃环区域的阻力反作用在行星迁移时改变了压力分布，这限制了卵石吸积的进一步增长。这种新的{ \it卵石隔离质量}比文献中经常报道的低约2倍。这减少了超级地球行星的整体形成时间尺度，同时有利于它们在圆盘消散后的生存，因为进一步的吸积被扼杀。最后，我们的研究结果支持一个混合模型的形成木星通过卵石和星子吸积。
2020-09-10 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}$的类似结果。我们还从我们的流体动力学模拟结果开始，包括2-3个冰巨星，进行了外太阳系的N体运行。气体盘扩散后，一个尼斯模型的不稳定性开始与木星和土星在2：1共振的结果在良好的太阳系的类似。我们的结论是，在一个寒冷的太阳星云，木星和土星之间的2：1共振可以导致系统向外迁移，这可能代表了太阳系演化的另一种情况。
2014-10-02 astro-ph.EP
Evolutionary Tracks of Trapped, Accreting Protoplanets: the Origin of the Observed Mass-Period Relation
大量观测到的系外行星（$\gtrsim $ 700）提供了从行星质量周期图推导出的关于它们起源的重要约束。图中最令人惊讶的特征是：1）气体巨星以$\sim 500$天（$\sim1$ AU）的周期（表观）堆积; 2）所谓的质量-周期关系，表明行星质量是轨道周期的递增函数。我们构建的演化轨道的行星陷阱在不断发展的原行星盘，并表明，他们提供了一个很好的物理理解这些观测性质是如何产生的。我们的模型的基本特征是，在原行星盘的不均匀性引起多个（最多3个）捕获网站的快速（I型）行星迁移的行星核心。盘的粘性演化导致陷阱及其核心从大到小的轨道周期的缓慢径向运动。在我们的模型中，行星陷阱的缓慢向内运动与行星生长的标准核心吸积情景相结合。随着行星的成长，II型迁移开始占据主导地位。行星的生长和径向运动最终被光蒸发过程中气体盘的扩散所阻止。我们的模型做出了一些重要的预测：不同的行星子群反映了它们生长的行星陷阱的性质，导致了质量-周期关系;这些子群的存在自然解释了行星在$\sim 1$ AU的堆积;而来自冰线的进化轨迹确实使行星处于短周期，并填补了早期声称的“行星沙漠”-在质量-半长轴图中稀疏的行星群。
2012-09-19 astro-ph.EP astro-ph.SR
Halting Migration in Magnetospherically Sculpted Protoplanetary Disks
本研究提出恒星磁场塑造原行星盘内边缘的物理模型，发现磁场扩散形成的过渡带外边缘存在迁移陷阱，模拟证实恒星磁通量与行星最终位置紧密相关，特定磁场强度和幂律指数可重现近距行星发生率的斜率变化位置。
2022-10-25 astro-ph.EP astro-ph.SR
