行星环动力学-流线形式主义- 2。窄环锐边理论

白矮星的红外观测和尘埃行星物质吸积的意义

Infrared observations of white dwarfs and the implications for the accretion of dusty planetary material

被金属污染的白矮星周围的红外线过度与尘埃行星物质的吸积有关。这项工作分析了现有的红外数据的无偏样本的白矮星，并证明，不超过3.3%可以有一个宽，平，不透明的尘埃盘，延伸到罗氏半径，与温度在光盘内边缘的$T_{in} = 1,400$ K，标准模型的观察到的过剩。这与约30%的污染发生率形成鲜明对比。我们提出了四个可能的原因，在污染的白矮星没有红外过量，这取决于它们的恒星性质和推断的吸积率：i）它们的尘埃盘是不透明的，但很窄，因此如果超过85%的受污染的白矮星的尘埃盘比$δr< 0.04r$窄，就可以逃避检测，ii）它们的尘埃盘已经被完全消耗，其仅适用于下沉时间尺度长于数百年的最古老的白矮星，iii）它们的尘埃光学上薄，如果由PR-阻力主导，则其可以提供$<10^7 $ gs $^{-1}$的低吸积率，并且如果物质的向内输送增强，则其可以提供更高的吸积率，例如，由于气体的存在，iv）它们的吸积由纯气体盘提供，这可能是由于光学薄尘埃对于T* > 20，000 K的升华。未来的观测对微弱的红外线过量或气体的存在敏感，可以测试这里提出的方案，从而更好地限制污染白矮星中加速吸积的物质的性质。

宜居带内缘对行星自转速率的强依赖性

Strong Dependence of the Inner Edge of the Habitable Zone on Planetary Rotation Rate

行星自转速率是决定大气环流和云的空间分布的关键参数。由于云可以对行星辐射平衡施加主要控制，因此旋转速率对于确定平均行星气候至关重要。在这里，我们调查这个想法使用一个三维的大气环流模式与一个复杂的云计划。我们发现，缓慢旋转的行星（如金星）可以维持类似地球的气候，其恒星通量几乎是快速旋转行星（如地球）的两倍。这表明，许多以前被认为太热的系外行星实际上可能适合居住，这取决于它们的旋转速度。对这种现象的解释是，缓慢旋转的行星具有较弱的科里奥利力和较长的白天照明，这促进了亚恒星区域的强烈会聚和对流。这就产生了大面积的光学厚云，大大增加了行星的引力。相比之下，在快速旋转的行星上，在热带深处形成了一条窄得多的云带，导致相对较低的辐射。我们的模拟表明旋转速率的重要性的一个特别突出的例子是，一个具有现代地球大气层的行星，在金星轨道上，并且具有现代金星的（缓慢）旋转速率将是可居住的。这意味着，如果金星通过一个失控的温室，它在当时有一个更高的旋转速率。

引力行星环和土星B环外缘的N体积分器

An N-body Integrator for Gravitating Planetary Rings, and the Outer Edge of Saturn's B Ring

介绍了一种新的辛N体积分器，该积分器用于计算绕扁行星轨道运行的自引力行星环的全局360度演化。这个免费提供的程序叫做epi_int，它与其他类似的程序不同之处在于它使用流线来计算环自引力的影响。这种方法的最大优点是，扰动力来自环物质的光滑线，而不是离散的粒子，因此引力散射非常小，因此只需要少量的粒子来模拟共振限制环的扇形边缘或螺旋密度波的传播。该代码被应用于土星B环的外缘，并将卡西尼测量的环的强迫响应与模拟的土卫一共振扰动进行比较，发现B环外缘的表面密度为195 +-60 gm/cm ^2，如果环内各处都是相同的话，这意味着B环的质量约为土卫一质量的90%。卡西尼号的观测显示，B环边缘有几个自由简正模，它们是环边缘的长期扰动，不受任何已知的卫星共振驱动。虽然激发或维持这些正常模式的机制是未知的，但我们可以在模拟环的边缘植入这样的扰动，并发现这些模式在没有任何阻尼的情况下持续超过10^5个轨道或100年，尽管模拟环的粘度为100厘米^2/秒。这些模拟还表明，环上的脉冲扰动可以激发长寿命的正常模式，这表明最近可能是彗星碎片云的撞击可能激发了这些扰动，这些扰动在土星的许多尖锐边缘环中很常见。

原行星盘中窄势垒的瑞利平差

Rayleigh Adjustment of Narrow Barriers in Protoplanetary Discs

在原行星盘中的尖锐密度特征，例如在磁死区的边缘，最近被提出作为有效的障碍，以减缓甚至阻止行星核心向其中心恒星的快速迁移。然而，在接近圆盘垂直尺度高度的径向尺度上的密度特征可能不存在，因为它们可能是瑞利（或更一般的Solberg-Hoiland）不稳定的。在一维粘性吸积盘模型中必须明确地检查稳定性，因为这些不稳定性在减少全套轴对称方程的过程中被人为地消除。盘热力学，通过熵分层，其垂直结构也影响稳定性时，尖锐的密度功能。我们提出了粘性盘模型的瑞利调整的概念：任何密度特征，违反瑞利稳定性（或其推广）应径向扩散的流体动力学湍流的动态时间尺度上，接近边缘稳定性在一个准连续的方式。

Directly Imaged L-T Transition Exoplanets in the Mid-Infrared

Gas-giant planets emit a large fraction of their light in the mid-infrared ($\gtrsim$3$μ$m), where photometry and spectroscopy are critical to our understanding of the bulk properties of extrasolar planets. Of particular importance are the L and M-band atmospheric windows (3-5$μ$m), which are the longest wavelengths currently accessible to ground-based, high-contrast imagers. We present binocular LBT AO images of the HR 8799 planetary system in six narrow-band filters from 3-4$μ$m, and a Magellan AO image of the 2M1207 planetary system in a broader 3.3$μ$m band. These systems encompass the fiv…

马登-朱利安振荡的尺度分析

Scale analysis for the Madden$-$Julian oscillation

该研究通过尺度分析揭示，MJO的季节内时间尺度源于行星波几何形状（长、窄、浅）对赤道开尔文波频率的限制，且该关系独立于热力学。

行星环

Planetary Rings

行星环是附近唯一的天体物理盘，也是唯一被航天器研究过的盘。虽然环和其他盘之间有显著的差异，主要是大的行星/环质量比，大大提高了环的平坦度（长宽比小至1 e-7），但通过了解在近距离和实时观察行星环的动力学过程，可以提高对盘的总体理解。我们回顾了四颗巨行星的已知环系统，以及尚未发现的环系统的前景。然后我们按类型回顾行星环。土星的主环包括我们系统中唯一的致密宽盘和主机盘的一般应用，包括螺旋波，间隙形成，自重力尾流，粘性超稳定性和正常模式，撞击云，嵌入卫星的轨道演化的许多现象。密集的窄环是了解牧羊和自我稳定的主要天然实验室。狭窄的尘埃环，可能产生的嵌入源机构，令人惊讶地发现体育方位角限制弧。最后，每一个已知的环系统都包括一个弥散尘埃环的重要组成部分。行星环已经显示出它们本身作为探测器的有用性，探测它们周围的行星过程，包括行星磁场和行星际撞击物，以及附近扰动卫星的引力。近几十年来，实验环科学取得了很大的进展，特别是自重力尾流和其他过程的数值模拟，以及恢复系数和光谱地面真相的实验室研究。自我维持的星环系统的年龄是一个有争议的问题;在早期太阳系的背景下，形成的情景是最合理的，而年轻的迹象表明，至少环从来不是静态的现象。

气态巨行星中氢-氦不混溶边界

Hydrogen-helium immiscibility boundary in gas-giant planetary interiors from machine-learning molecular dynamics

研究通过机器学习势能计算氢-氦不混溶边界，揭示其影响气态巨行星中氦雨形成，为行星模型提供关键数据。