Chemical connections between low-mass stars and planets building blocks investigated by stellar population synthesis
在一个单一的模型中连接恒星和行星的属性并不简单。恒星星族综合模型是探索恒星和行星观测组合统计约束的关键。贝桑松恒星星族合成模型（Robin et al. 2003，Lagarde et al. 2017）现在包括使用恒星演化代码STAREVOL（Lagarde et al. 2012，Amard et al. 2016）计算的恒星演化轨迹。它提供了54种化学物种的全局（M，R，Teff等）和恒星的化学性质。它可以研究银河系的不同星系群（晕，凸起，薄和厚盘）和特定的观测调查。在这里，我们将贝桑松模型与简单的化学计量模型（Santos et al. 2017）结合起来，以确定行星构建块（PBB）的预期组成。我们研究了银河系不同恒星星族中多溴联苯预期化学丰度的趋势和相关性（Cabral等人，2018年）。
2019-02-20 astro-ph.EP
Population synthesis of planet formation using a torque formula with dynamic effects
对行星形成的人口综合研究表明，只有当实际的I型迁移时间尺度比线性理论推导的时间尺度至少长一个数量级时，才能再现与观测一致的分布。虽然过去的研究考虑了原行星胚胎的I型迁移的影响，但在大多数情况下，他们使用了基于等温盘中静态扭矩的传统公式，并采用了一个缩减因子来解释机制细节的不确定性。然而，除了静态扭矩外，迁移行星还会经历与迁移率成比例的动态扭矩。这些动态扭矩可以影响行星迁移和预测行星人口。在本研究中，我们通过考虑动态校正推导出了I型迁移的新扭矩公式。该公式被用来进行人口合成模拟与动态转矩的影响。在许多情况下，动态效应大大减缓了内移。对于静态扭矩的情况下，气体巨星的形成有效地抑制了I型迁移，但是，当考虑到动态效应，相当一部分的核心幸存下来，成长为气体巨星。
2016-04-14 astro-ph.EP
Planetary Population Synthesis and the Emergence of Four Classes of Planetary System Architectures
行星星族综合是理解行星系形成物理的一个工具。它建立在一个包括大量物理过程的模型上。结果可以与系外行星观测进行统计比较。在这里，我们回顾人口的合成方法，然后使用一个人口来探索如何不同的行星系架构出现，以及哪些条件导致它们的形成。这些系统可以分为四个主要的结构：第一类是近原位组成有序的类地和冰行星，第二类是迁移的次海王星，第三类是混合的低质量和巨行星，大致类似于太阳系，第四类是没有内部低质量行星的动态活动巨星。这四个类别表现出不同的典型形成途径，并以一定的质量尺度为特征。I类系统是由微行星的局部吸积形成的，随后是一个巨大的撞击阶段，最后的行星质量相当于“戈德赖希质量”。当行星在气体盘分散之前达到“相等质量”（相等的吸积和迁移时间尺度），但又不足以允许快速的气体吸积时，就形成了第二类系统。当“相等质量”允许在行星迁移时快速气体吸积时，即当达到临界核心质量时，巨型行星就形成了。这四类的主要判别式是圆盘中固体的初始质量，以及来自气体圆盘的寿命和质量的贡献。分类可以更好地理解哪些物理过程占主导地位。与观测值的比较表明，与实际人口存在一定的差异，表明理论认识的局限性。例如，人造超级地球和次海王星在I类中的过度代表性导致这些行星的金属丰度低于观测值。
2023-02-28 astro-ph.EP
Extrasolar planet population synthesis I: Method, formation tracks and mass-distance distribution
随着太阳系外行星的大量发现，从统计学的角度来限制理论形成模型成为可能。本文是我们进行大量行星人口综合计算的系列文章中的第一篇。我们以一篇论文开始这个系列，主要致力于介绍我们的方法，但也讨论了一个有代表性的合成类太阳恒星行星种群。基于尽可能紧密的观测数据，我们已经推导出行星形成过程中最重要的初始条件的概率分布。然后，我们从这些分布中提取一组初始条件，并使用我们的形成模型获得相应的合成行星。虽然本文的主要目的是描述我们的方法，我们提出了一些关键的结果：我们发现，在自然界中发生的极限的初始条件的变化导致形成的大多样性的行星。这一形成过程在行星形成轨迹中表现得最为直观，在那里可以识别出同时生长和迁移的不同阶段。这些阶段导致出现的子人口的行星区分在质量半长轴图。最重要的是“失败的核心”，一个巨大的核心主导的低质量行星群，“水平分支”，海王星质量行星的子群延伸到6 AU，以及“主丛”，巨大的气态巨行星集中在0.3-2 AU左右。
2009-04-16 astro-ph.EP
Extrasolar planet population synthesis IV. Correlations with disk metallicity, mass and lifetime
上下文这是一系列显示行星人口综合计算结果的论文中的第四篇。目标。本文的目的是系统地研究盘的重要性质，即盘金属丰度、质量和寿命对行星基本性质的影响。方法.对于大量的原行星盘，我们计算了一个人口的行星与我们的核心吸积形成模型，包括行星迁移和磁盘的演变。结果我们发现了大量的相关性：关于行星的初始质量函数，金属丰度，磁盘质量和磁盘寿命有不同的角色：对于高[Fe/H]，巨行星更频繁。对于高质量的盘，巨行星的质量更大。对于长的盘寿命，巨行星既更频繁，质量也更大。在低金属丰度时，非常巨大的巨行星无法形成，但除此之外，巨行星的质量和金属丰度是不相关的。相比之下，行星质量和盘气体质量是相关的。巨型行星形成的最佳位置是5天文单位。在这个距离之内和之外，需要更高的星子表面密度。低金属丰度可以被高盘质量所补偿，反之亦然，但不是无限的。在低金属丰度时，巨行星只在冰线外形成，而在高金属丰度时，巨行星形成发生在整个磁盘上。迁移的程度随着盘质量和寿命的增加而增加，通常随着金属丰度的增加而减少。金属丰度和巨行星的半长轴之间没有明确的相关性，因为在[Fe/H]低的盘中，行星开始更远，但迁移更多，而在[Fe/H]高的盘中，它们开始更远，但迁移更少。结论.原行星盘的性质决定了行星的性质，并留下许多印记。
2012-01-04 astro-ph.EP
Dependence of Planet populations on Stellar Mass and Metallicity: A Pebble Accretion-based Planet Population Synthesis
本研究采用基于卵石吸积的行星种群合成模型，探讨了行星属性与恒星质量及金属丰度的相关性，成功再现了系外行星观测的主要特征并揭示了系统架构的长期演化规律。
2025-03-31 astro-ph.EP
Pebbles versus planetesimals: the outcomes of population synthesis models
在地核吸积的情况下，一个巨大的地核首先形成，然后吸积一个包层。在讨论这一核心如何形成时，出现了一些分歧。行星形成的第一个场景预测了公里大小的天体（称为微行星）的吸积，而最近的工作则认为是由厘米大小的鹅卵石吸积而成。这两个吸积模型经常被单独讨论，我们在这里的目的是在相同的初始条件下比较两个模型的结果。我们使用两个不同的代码：一个计算星子吸积，其他卵石吸积。使用人口合成的方法，我们比较行星模拟和研究的两个固体吸积模型的影响，专注于形成单行星。我们发现，星子模型预测形成更多的巨行星，而卵石吸积模型形成更多的超地球质量的行星。这是由于卵石隔离质量的概念，它阻止了卵石吸积形成的行星在到达Miso之前有效地吸积气体。这转化为行星的人口，没有足够的重量来吸积一个随之而来的信封，但在质量范围内，I型迁移是非常有效的。我们还发现更高的气体质量分数为一个给定的核心质量卵石模型相比，由光度差异造成的星子。这也意味着行星具有较低的密度，可以通过观测证实。聚焦于巨行星，我们得出结论，它们的形成的敏感性不同：卵石吸积模型，胚胎形成的时间，以及固体吸积的时间强烈影响结果，而对于星子模型，它取决于星子的大小和分裂的固体量可形成星子。
2020-06-07 astro-ph.EP
Extrasolar planet population synthesis II: Statistical comparison with observation
这是一系列论文中的第二篇，展示了太阳系外行星人口综合计算的结果。在配套文件（文件I）中，我们已经详细介绍了我们的方法。通过应用径向速度调查的观测检测偏差，我们确定了潜在的可检测的合成行星。这些行星的性质在定量统计测试中与精心挑选的实际系外行星子种群的性质进行了比较。我们使用二维Kolmogorov-Smirnov检验来比较合成和观测到的行星的质量距离分布，以及一维KS检验来比较质量，半长轴和[Fe/H]分布。我们发现，一些模型可以解释到一个合理的程度的显着性所观察到的属性。我们同时考虑到许多其他观察到的功能，例如“金属丰度效应”。这让我们相信，我们的模型捕捉到了巨型行星形成的几个基本特征。我们的模拟还使我们能够提取尚未检测到的潜在系外行星种群的特性。例如，我们已经推导出行星初始质量函数（PIMF），并得出结论，迄今为止发现的行星只是冰山一角。PIMF还可以用来预测当径向速度测量的精度提高到0.1 m/s的极端精度时，可探测的太阳系外行星数量将如何变化。
2009-04-16 astro-ph.EP
Planetesimal Population Synthesis: Pebble Flux Regulated Planetesimal Formation
我们提出了一个当地的星子形成率的瞬时径向卵石流量成正比的表达式。这个结果-一个径向的星子分布-可以作为研究行星胚胎形成的初始条件。我们遵循的想法是，需要粒子陷阱，以提高当地的尘埃与气体的比例足够，使粒子气体的相互作用不能再阻止小尺度上的星子形成。这些陷阱的位置可以出现在磁盘的任何地方。它们的发生和寿命是正在进行的研究的主题，因此它们通过自由参数实现。这使我们能够研究盘的性质对星子形成的影响，预测其随时间变化的形成速率和初始卵石吸积的位置。我们发现，大$α$ -值的$0.01$（强湍流）防止形成的星子在磁盘的内部，主张较低的值周围$0.001$（中度湍流），在那里星子形成迅速在所有的地方，他们需要的原行星。当尘埃成长为卵石（$\sim\mathrm{mm}$到$\mathrm{dm}$）并且卵石流量达到临界值时，星子就会形成，这在$2-3\,$ AU是几千年后，在$20-30\,$ AU是几十万年后。星子的形成会持续到卵石供应减少到临界值以下。最后的空间微行星的分布比初始的尘埃和气体分布更陡峭，这有助于解释最小质量太阳星云和粘性吸积盘之间的差异。
2019-04-06 astro-ph.EP
Planetary population synthesis coupled with atmospheric escape: a statistical view of evaporation
我们应用流体动力学蒸发模型，以不同的合成行星的人口是从一个行星形成代码的核心吸积范例的基础上获得的。我们研究了使用几种蒸发模型，这是由逃逸流（X射线或EUV）的驱动力，在能量有限的蒸发制度，或两者兼而有之的加热效率区分的行星人口的演变。虽然行星人口的质量分布几乎不受蒸发的影响，但半径分布清楚地显示出在大约2 $R_{\oplus}$处的突变。我们发现蒸发会导致行星尺寸的双峰分布（Owen & Wu 2013），并导致轨道距离-行星半径平面中对角向下延伸的“蒸发谷”，将裸露的核心与保留了一些原始H的低质量行星分开/He。此外，这种双峰分布与行星种群的初始特征有关，因为低质量行星核只能吸积小的原始H/He包层，并且它们的包层质量与它们的核质量成正比。我们还发现，人口范围内的蒸发效应是不敏感的能量有限描述的加热效率。然而，在两种极端情况下，即没有蒸发或在蒸发模型中具有100\%的加热效率，最终的尺寸分布显示出显著的差异;这两种情况可以从$Kepler$候选物的尺寸分布中排除。
2014-09-09 astro-ph.EP
An N-body population synthesis framework for the formation of moons around Jupiter-like planets
巨行星的卫星被认为是在环行星盘（CPD）中原位形成的。在这里，我们提出了一个N-体人口合成的卫星形成的框架，在一个类星体的行星，其中的尘埃与气体的比例，从原行星盘的固体吸积率，数量和原始卫星的初始位置是随机选择的现实分布。光盘属性是从三维辐射模拟采样的一维和二维网格和半解析随时间的推移。N体小卫星从圆盘的尘埃成分中吸积了质量，相互之间产生引力作用，经历了近距离接触，既散射又碰撞。在改进的模型下，我们发现约$15\%$的总质量大于伽利略的总质量，并且只有$8.5\%$处于共振态。卫星达到木卫二质量的频率最高的是$10^5$年。在$10\%$的情况下，卫星被行星吞没，卫星系统中的$1\%$损失了至少1个地球质量进入行星，有助于巨行星外壳的重元素含量。在$1\%$的情况下，我们发现偏心率和倾角的卫星0.1以上。我们检查了1D和2D椎间盘模型之间的结果差异，并使用机器学习（随机依赖系数和t-SNE）将我们的人群与伽利略系统进行比较。通过凌日和TTV在已知的凌日类行星周围探测我们的人口将是具有挑战性的，但是卫星的$14\%$可能具有$10^{-5}$的仪器凌日灵敏度。
2021-04-26 astro-ph.EP
The New Generation Planetary Population Synthesis (NGPPS). V. Predetermination of planet types in global core accretion models
最先进的行星形成模型现在能够解释已知行星类型的全部范围。这是以增加模型的复杂性为代价的，这就引起了一个问题，即它们的初始条件和计算出的行星观测值之间的联系是否被保留了下来。在本文中，我们采用数据驱动的方法来研究具有相似性质的合成行星集群之间的关系及其形成历史。我们在由行星形成的全球模型计算的典型系外行星观测值上训练了高斯混合模型，以识别类似行星的集群。然后我们追溯了与它们相关的行星的形成历史。使用集群从属关系作为标签，我们训练了一个随机森林分类器，以根据原始原行星盘的属性来预测行星物种。在没有预先假设任何行星类型的情况下，我们在合成人口中确定了四个不同的类别。它们大致对应于观测到的（亚）海王星、巨行星和（超）地球的数量，加上一个额外的未观测到的类别，我们称之为“冰核”。这些群体已经出现在形成阶段的第一个0.1百万年，并预测从磁盘属性的整体准确性> 90%。最可靠的预测因素是行星核的初始轨道距离和可用的小行星总质量。巨行星仅在该参数空间的特定区域中形成，该区域与纯粹的分析预测一致。包括行星之间的N体相互作用降低了可预测性，特别是对于经常发生巨大碰撞并变成超级地球的次海王星。引力相互作用的影响突出了N体积分器对低质量行星系统的现实预测的需要。（节略）
2021-04-23 astro-ph.EP
A Population Synthesis Study on the Formation of Cold Jupiters from Truncated Planetesimal Disks
本研究采用截断初始星子分布的行星种群合成模型，发现冷木星更可能形成于雪线附近宽度10 au及以上且迁移受抑制的截断盘中，能较好再现其轨道周期出现率、内边界斜率及偏心率分布等观测特征。
2025-03-03 astro-ph.EP
The interplay between pebble and planetesimal accretion in population synthesis models and its role in giant planet formation
本研究通过混合卵石-星子模型揭示，两种吸积机制并存会抑制巨行星形成，而晚期星子吸积加热延迟气体吸积，结合内向迁移导致形成近距离冰质亚海王星。
2023-04-25 astro-ph.EP
Planet population synthesis driven by pebble accretion in cluster environments
嵌入在星团中的原行星盘的演化取决于它们嵌入的年龄和恒星密度。年轻的星团和高恒星表面密度通过外部光蒸发和恒星碰撞破坏原行星盘。在这里，我们考虑新形成的星团的背景加热对原行星盘结构的影响，以及它如何影响这些盘中行星的形成。我们的行星形成模型是建立在包括卵石吸积的核心吸积情景之上的。我们合成行星的种群，并与观测结果进行比较。在我们的模拟中的巨行星迁移大的距离，由于快速II型迁移制度引起的高盘粘度（$α=5.4 \times 10^{-3}$）。冷木星（r>1 AU）最好起源于外盘，而热木星（r<0.1 AU）最好形成于内盘。我们发现，气体巨星的形成通过卵石吸积与金属丰度的相关性是一致的，这意味着更多的气体巨星形成在更大的金属丰度。然而，我们的合成人口孤立的恒星主机显着数量的巨行星，即使在低金属量，在矛盾的观察，巨行星最好是发现周围的高金属量的恒星，表明卵石吸积是非常有效的标准卵石吸积框架。另一方面，嵌入星团环境中的恒星周围的盘几乎不会形成任何低金属丰度的巨行星，这些变化源于盘外部温度的升高，这使得行星的核心吸积时间尺度变小。因此，我们得出结论，外盘结构和行星的形成位置决定了巨行星的出现率和冷、热彗星的形成效率。
2017-11-14 astro-ph.EP
Stellar control on atmospheric carbon chemistry, CO runaway, and organic synthesis on lifeless Earth-like planets
Institute of Science Tokyo（东京科学大学）；National Institute for Environmental Studies（国立环境研究所）
研究恒星类型和轨道距离对无生命地球类行星大气碳化学的影响，揭示CO失控和有机合成的关键因素。
2026-01-09 astro-ph.EP
Rapid and Predictive Planet Population Synthesis Model (RAPPS) I. Upgraded model and resulting synthetic populations
Kapteyn Astronomical Institute, University of Groningen（格罗宁根大学卡普坦天文研究所）；UTokyo Organization for Planetary Space Science (UTOPS), University of Tokyo（东京大学地球行星科学宇宙科学研究机构（UTOPS））；Division of Science, National Astronomical Observatory of Japan（日本国立天文台理学院）；Astrobiology Center (ABC)（天体生物学中心）；Graduate Institute for Advanced Studies, SOKENDAI（SOKENDAI高等研究院）；Department of Earth and Planetary Science, University of Tokyo（东京大学地球行星科学系）
本文提出了一种新的行星人口合成模型，能够高效预测行星质量、半径、轨道和大气特性，同时改进了动态演化模型，提高了与观测数据的统计对比精度。
2026-04-20 astro-ph.EP
Constraining the Frequency of Free-Floating Planets from a Synthesis of Microlensing, Radial Velocity, and Direct Imaging Survey Results
Sumi等人（2011年）的微透镜观测显示，相对于已知恒星星族的预期，短时间尺度事件（STE; t_E<2天）过多，并且幂律平滑外推到棕矮星区域。这种过剩被解释为~ 10天文单位质量的天体数量几乎是主序星数量的两倍;然而，单凭微透镜数据无法区分大分离（a>~10天文单位）和自由漂浮的行星。假设这些STE确实是由于行星质量的物体，我们的目标是限制这些事件的一部分，可以解释的约束，但广泛的分离行星。我们适合所观察到的时间尺度分布与透镜质量函数组成的褐矮星，主序星，恒星残骸，发现，从而证实了最初的识别过量的STES。然后，我们包括一个人口的绑定行星，预计不会显示签名的主透镜（主机）在其微透镜光变曲线，也是一致的结果，从代表性的微透镜，径向速度，和直接成像调查。我们发现，约束行星本身不能解释整个STE过剩，而不违反我们考虑的调查的约束，因此这些事件的一部分必须是由于自由浮动的行星，如果我们的模型约束行星成立。我们估计，由于自由浮动的行星STE的中位数分数为f=0.67（0.23-0.85，95%的置信度）时，假设“热启动”的行星进化模型和f=0.58（0.14-0.83，95%的置信度）的“冷启动”模型。假设质量为m_p=2 M_Jup的自由漂浮行星的δ函数分布，在“热启动”情况下，每颗主序星的自由漂浮行星数量为N=1.4（95%置信度时为0.48-1.8），在“冷启动”情况下，N=1.2…
2016-09-13 astro-ph.EP
The New Generation Planetary Population Synthesis (NGPPS). II. Planetary population of solar-like stars and overview of statistical results
我们希望了解不同的物理过程和初始属性对行星人口统计的全球可观察后果。我们使用第三代伯尔尼模型进行行星人口合成。我们合成了五个种群，每个种群每个圆盘的月球质量胚胎的初始数量不同：1，10，20，50和100。最后一个是我们在1颗太阳质量恒星周围的名义人口。只要每个系统中至少有10个胚胎，巨行星的性质就不会发生太大变化。因此，对巨星的研究可以通过需要更少计算资源的模拟来完成。对于内类地行星，只有100个胚胎的群体才能达到巨大的影响阶段。在这个群体中，每个行星系平均包含8颗质量大于1 $M_\oplus$的行星。在所有轨道距离上都有巨行星的系统比例为18%，但只有1.6%的系统在> 10 au。拥有巨行星的系统平均包含1.6颗这样的行星。类地行星和超级地球行星的频率分别在恒星[Fe/H]为-0.2和0.0时达到峰值，由于缺乏构建模块，并且由于[Fe/H]较高时更大质量的动态活跃行星的有害生长，[Fe/H]较低时受到限制。更大质量的行星（海王星，巨星）的频率随着[Fe/H]单调增加。行星在5-50 $M_\oplus$范围内的快速迁移被多个低质量内行星在多胚胎种群中的存在所减少。我们提出了一个最全面的模拟（外）行星系的形成和演化的日期。在理论上，它们提供了一个框架来观测测试特定物理过程的理论模型的全局统计结果。这是发展行星形成和演化的标准模型的一个重要因素。
2021-10-05 astro-ph.EP astro-ph.SR
The chemical composition of planet building blocks as predicted by stellar population synthesis
未来的太空任务将大大提高我们对行星系的形成和历史的理解。目前，观测表明，行星伴星的存在与宿主恒星的金属丰度和化学丰度密切相关。我们的目标是建立一个综合的工具来预测行星积木组成的恒星星族的功能，为正在进行的和未来的大型调查的解释。我们综合了贝桑松星系模型（BGM）的恒星星族，其中包括恒星演化轨迹的恒星演化程序STAREVOL计算。我们整合到BGM一个简单的化学计量模型，以确定预期的组成的行星积木。我们确定预期的PBB组成FGK恒星周围，银河系内的四个星系的人口。我们的太阳邻域模拟结果与最近HARPS观测的结果在f_iron、f_w和重质量分数f_Z方面符合得很好。我们给出了f_iron和f_w明显依赖于主星初始α丰度[α/Fe]的证据。我们发现，不同星系群中不同的初始[α/Fe]分布导致了PBB组分的双峰分布，并导致了一个铁/水谷将高铁/水团质量分数和低铁/水团质量分数的PBB分开。我们在银河系的综合模型中将主恒星丰度和预期的多溴联苯成分联系起来。导出的趋势是对预期行星属性进行统计分析的重要一步。特别是，内部结构模型可以使用这些结果来推导岩石行星属性的统计趋势，约束可居住性，并准备解释正在进行和未来的大规模调查系外行星搜索。
2018-11-09 astro-ph.EP
On type-I migration near opacity transitions. A generalized Lindblad torque formula for planetary population synthesis
我们给出了一个表达式的Lindblad扭矩作用于低质量的行星嵌入在一个原行星盘是有效的，即使在位置的表面密度或温度分布不能近似的幂律，如不透明度过渡。在这样的位置，林德布拉德扭矩是已知的遭受强烈偏离其标准值，具有潜在的重要意义的I型迁移，但潮汐相互作用的全面治疗是繁琐的，并不适合行星人口合成模型。我们提出的表达式，保留了简单的标准Lindblad扭矩公式，并给出了准确地再现那些数值模拟的结果，即使在磁盘温度发生突变的位置。我们的研究是通过定制的数值模拟在低质量的制度，在局部等温磁盘，并通过总结在每个Lindblad共振充分分析扭矩估计获得的线性扭矩估计相比。我们修改后的Lindblad扭矩表达式的功能依赖性建议的Lindblad共振，主要有助于扭矩的偏移的估计，在一个磁盘的温度或表面密度的急剧梯度，而新的条款的数值系数进行调整，以寻求与数值协议。作为副作用的结果，我们发现，涡度相关的共转扭矩经历了一个不透明的过渡，可以抵消迁移的推动，我们从数值模拟中发现的证据表明，线性共转扭矩具有不可忽略的依赖于温度梯度，在局部等温磁盘。
2012-06-13 astro-ph.EP
Magnetically induced termination of giant planet formation
这里概述了一个终止巨行星形成的物理模型，并与其他晚期巨行星形成的方法进行了比较。正如前面已经指出的，气体吸积到一个间隙和行星上将遇到行星发电机产生的磁场。行星磁场产生一个有效的截面，通过它气体被吸积。在这个横截面之外的气体被回收到原行星盘中，因此只有一小部分质量被吸积到间隙中，仍然与行星结合在一起。这个截面与行星质量成反比，这自然会导致行星在形成过程的后期停止生长。我们表明，这种方法自然会导致恒星质量的行星，并没有调用任何人为截断的气体吸积，已经做了一些以前的人口合成模型。质量吸积率取决于间隙打开后生长行星的半径，我们表明所谓的热启动行星往往比冷启动行星更大。当这一结果与人口合成模型相结合时，它可能会显示出系外行星人口中冷启动与热启动行星的可观察特征。
2018-09-20 astro-ph.EP
The New Generation Planetary Population Synthesis (NGPPS). VII. Statistical comparison with the HARPS/Coralie survey
本研究将伯尔尼第三代行星形成模型与HARPS/Coralie观测数据定量比较，发现合成族在行星数量、沙漠深度、巨行星比例、偏心率和金属性效应上存在差异，并据此改进模型参数，揭示缺失的物理过程。
2025-09-11 astro-ph.EP
Influence of the UV Environment on the Synthesis of Prebiotic Molecules
紫外线（UV）辐射在大多数行星环境中是常见的，并可能在与非生物发生（生命前化学）相关的分子化学中发挥关键作用。在这项工作中，我们探讨了紫外线对可能发生在具有大气层的行星表面的液态水中的益生元化学的影响。我们考虑的影响，包括大气的吸收，水的衰减，和恒星的变化，以限制紫外线输入作为波长的函数。我们的结论是，紫外线环境的特点是宽带输入，低于204 nm和168 nm的波长将被屏蔽的大气CO2和水，分别。我们比较了这种宽带益生元紫外线输入的窄带紫外线源（如汞灯）经常用于实验室研究的益生元化学，并探讨从这些实验中得出的结论的影响。我们将Powner等人（2009）的核糖核苷酸合成途径和Ritson等人（2012）的糖合成途径视为案例研究。从汞灯窄带紫外光的照射形成了这些研究的一个组成部分：我们定量地探讨了更现实的紫外线输入的影响，可以从这些实验得出的结论。最后，我们探讨了限制太阳紫外线输入的地方上建立prebiotically重要的原料气体，如甲烷和HCN。我们的研究结果表明，重要的特征的波长依赖性（作用光谱）的益生元合成途径，以确定如何在实验室照射条件下产生的途径将在行星益生元条件下发挥作用。关键词：实验室研究;生命起源;行星环境;紫外线辐射; RNA世界
2015-11-02 astro-ph.EP
Formation, Composition, and History of the Pluto System: A Post-New-Horizons Synthesis
冥王星-冥卫一系统对行星的形成、组成、化学和演化提供了广泛的限制。冥王星是第一个被发现的天体在现在被称为柯伊伯带，它的轨道最终成为一个主要线索，巨行星经历了大量的轨道迁移早期在太阳系的历史。这种迁移与巨行星轨道的早期不稳定性以及柯伊伯带本身的形成有关，柯伊伯带本身来自包括冥王星在内的海王星外小行星盘。冥王星-冥卫一是现在被认为是小行星或矮行星的象征。冥王星远不是一个冰冷、死寂、破碎的冰遗迹，它显示出复杂的地质历史证据，其持续的过程包括构造作用、冰火山作用、固态对流、冰川流动、大气环流、表面-大气挥发物交换、风成过程、大气光化学、微观物理和烟雾形成。尽管冥王星的规模相对较小，但原始的吸积热，长期的内部辐射热释放和外部太阳强迫的组合，当与足够挥发性（因此是移动的）物质相结合时，产生了一个活跃的世界。冥王星可能在吸积过程中继承了大量的有机物质，这可能是其表面和大气挥发物的部分原因。冥王星的主要卫星卡戎显示了广泛的早期构造运动和冰火山活动的证据。因此，矮行星在卫星系统、地质和大气复杂性（如果不是正在进行的活动）方面是真正的行星。它们可能缺少的质量是由数量弥补的，太阳系的大多数矮行星仍然没有被发现。
2020-11-27 astro-ph.EP
Constraining disk evolution prescriptions of planet population synthesis models with observed disk masses and accretion rates
虽然行星通常在主序星周围被发现，但导致它们形成的过程仍然远未被理解。目前的行星人口合成模型，其目的是描述从原行星盘阶段的行星形成过程的时间外行星被观察到，依赖于处方的基本属性的原行星盘行星的形成和演变。本文综述了近年来在测量盘质量和盘星相互作用性质方面的进展，质量吸积率，在大样本的年轻恒星物体需要更仔细的比较模型和数据。我们进行了初步的关键评估的假设行星合成人口模型，通过在质量吸积率和磁盘质量的模型和目前可用的数据之间的关系。我们发现，目前使用的磁盘模型预测的质量吸积率与测量的一致，但比观察到的值低得多的传播。这种差异主要是因为模型的粘性时间尺度比重现观测所需的时间尺度更小。我们还发现了一个过剩的弱吸积盘的模型中，巨行星已经形成相对于典型的磁盘的观察。我们认为，要么是现实中形成的巨行星较少，要么是行星吸积的处方预测行星上的吸积太高。最后，过渡盘与大腔的性质的比较证实，在许多这些对象中，观察到的吸积率高于模型预测的。另一方面，PDS70是一个过渡盘，在空腔中检测到两颗巨行星，显示出与模型预测一致的质量吸积率。
2019-09-26 astro-ph.EP astro-ph.SR
Toward a Population Synthesis of Disks and Planets I. Evolution of Dust with Entrainment in Winds and Radiation Pressure
毫米天文学提供了有关行星系诞生地的宝贵信息。为了将理论模型与观测结果进行比较，必须仔细计算尘埃成分。在这里，我们的目标是研究尘埃夹带在光蒸发风的影响和喷射和拖动的尘埃，由于辐射所造成的影响，从中央恒星。我们改进和扩展了现有的实现两个人口的尘埃和卵石的描述在全球伯尔尼/海德堡行星形成和演化模型。现代处方的光蒸发风，我们占沉降和平流的尘埃时，计算夹带率。为了准备未来的人口研究与不同的条件下，我们探讨了广泛的磁盘，光蒸发，和灰尘参数。我们发现，如果灰尘可以增长到卵石大小，也就是说，如果他们是抵抗破碎或湍流是弱，漂移占主导地位，夹带的质量是小的，但大于假设没有垂直平流的颗粒与气流。对于易碎粉尘以1 m/s的速度破碎的情况-如实验室实验所示-，夹带了一个数量级的粉尘，这成为主要的除尘过程。辐射压力效应在几百万年的时间尺度上驱散了大量的尘埃盘。这些结果突出了沙尘夹带在风中作为固体质量去除过程的重要性。此外，这个模型的扩展奠定了基础，为未来的行星形成在其出生环境的统计研究。
2022-07-18 astro-ph.EP
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
Towards a global model for planet formation in layered MHD wind-driven discs: A population synthesis approach to investigate the impact of low viscosity and accretion layer thickness
Center for Space and Habitability, University of Bern（伯尔尼大学太空与宜居性中心）；Division of Space Research and Planetary Sciences, Physics Institute, University of Bern（伯尔尼大学物理研究所空间研究与行星科学系）
本文通过种群合成方法研究低粘性与吸积层厚度对行星形成的影响，发现薄层导致原地形成，厚层导致迁移热木星，揭示II型迁移模式与盘结构的关联。
2026-01-05 astro-ph.EP
Is the Pale Blue Dot unique? Optimized photometric bands for identifying Earth-like exoplanets
下一代地面和太空望远镜将拍摄附近恒星周围的宜居行星。越来越多的文献描述了如何用光谱学来描述这类行星的特征，但很少考虑行星颜色的有用性。在这里，我们研究是否可以使用紫外可见到近红外波长宽带测光（350-1000 nm）来识别潜在的类地系外行星。具体来说，我们计算最佳的光度箱，用于识别系外地球，并将其与包括太阳系物体和模型系外行星在内的不适合居住的行星区分开来。一些假想的系外行星--特别是有着厚厚大气层的冰冷的类地行星--的颜色与地球相似，因为光谱中蓝色区域的瑞利散射。然而，地球反射光谱的细微特征似乎是独一无二的。特别是，地球的反射光谱具有“U形”，不像我们所有假设的不适合居住的行星。这种形状部分是生物成因的，因为富含氧气的氧化空气对阳光是透明的，允许突出的瑞利散射，而臭氧吸收可见光，形成“U”的底部。这种独特性是否具有实际效用取决于观测噪声。如果观测是光子限制的或由天体物理源（黄道光或不完全星光抑制）主导，那么使用宽带可见波长测光来识别地球孪生子与获得详细光谱相比几乎没有实际优势。然而，如果观察是由暗电流，然后优化测光可以大大有助于初步表征。我们还计算了确定太阳系外太古宙地球的最佳光度箱，并发现太古宙地球是更难以明确地确定比现代地球的孪生兄弟。
2016-01-29 astro-ph.EP
The Exoplanet Population Observation Simulator. II -- Population Synthesis in the Era of Kepler
从开普勒等大型巡天中获得的行星系性质的集合为行星形成和演化提供了关键约束。然而，这些限制只能应用于行星形成模型，如果观测偏差和选择效应得到适当的解释。在这里，我们展示了如何epos，系外行星人口观测模拟器，可以用来约束行星形成模型比较伯尔尼行星人口合成模型的开普勒系外行星系统。我们编译了一系列的诊断，基于不同类别的行星和多行星系统的架构的发生率，可用作未来和当前建模工作的基准。总的来说，我们发现，一个模型与100个种子行星核心每个原行星盘提供了一个合理的匹配大多数诊断。基于这些诊断，我们确定的物理特性和过程，将导致伯尔尼模型更紧密地匹配已知的行星系。这些是：将内盘边缘的行星陷阱向外移动;增加迷你海王星的形成效率;减少形成可观测行星的恒星比例。最后，我们展望了宜居带中行星的组成，并强调大多数小于1.7地球半径的模拟行星具有大量的氢气氛。本文中使用的软件可在https://github.com/GijsMulders/epos上在线获取，以供公众审查
2019-12-13 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
The New Generation Planetary Population Synthesis (NGPPS). III. Warm super-Earths and cold Jupiters: A weak occurrence correlation, but with a strong architecture-composition link
最近的观测结果表明，内部超级地球和外部巨行星的出现率之间存在正相关关系。这些结果提出了一个问题，即这种趋势是否可以用行星形成理论来重现和解释。在这里，我们调查的性质，内部超级地球和外部巨行星，形成根据核心吸积的情况。我们研究这些行星物种之间的相互关系，在合成行星系，并比较它们观察到的系外行星人口。我们调用了行星形成和演化的第三代伯尔尼模型来模拟1000个多行星系统。然后，我们将这些合成系统与观察到的样本进行比较，考虑到扭曲观察到的人口统计数据的检测偏差。在同一个系统中，温暖的超级地球和寒冷的彗星的形成与单独的外观相比有所增强，尽管它比通过观测提出的要弱。我们将这种差异归因于温暖和动态活跃的巨行星，它们经常破坏内部系统，特别是在高金属含量的环境中。一般来说，两种行星类型的联合出现需要起源原行星盘中的中间固体储存器。此外，我们发现不同系统架构中行星的挥发性含量存在差异，并预测高密度超级地球更有可能拥有一个外部巨星。这种相关性可以通过观测来检验。
2020-12-10 astro-ph.EP astro-ph.SR
Transit Least Squares: Optimized transit detection algorithm to search for periodic transits of small planets
提出了一种新的从时间序列测光中探测行星凌日的方法--凌日最小二乘（TLS）算法。TLS搜索类似凌日的特征，同时考虑恒星边缘变暗和行星进出。我们已经优化了TLS的小行星的信号检测效率和计算速度。TLS分析整个未分组的相位折叠光变曲线。我们通过（i.）使用算法，如“合并排序”（用于试验轨道相位）和（ii.）将试验过境时间限制在一个较小的范围内，包括所有已知的行星，并在可用的情况下使用恒星密度先验。一个典型的K2光变曲线，包括80天的观测，在30分钟的节奏，可以搜索与TLS在约10秒的实时在一个标准的笔记本电脑上，作为广泛使用的框最小二乘（BLS）算法一样快。我们使用合成光变曲线进行了类太阳恒星周围地球大小的行星的过境注入检索实验，每30分钟的节奏与110 ppm的白噪声，对应于开普勒观测到的光度安静的KP=12恒星。我们确定了BLS和TLS在这两种情况下达到1%假阳性率的阈值为0.07。TLS的真阳性（或恢复）率约为93%，BLS约为76%，这意味着TLS的检测更可靠。我们还测试TLS与TRAPPIST-1系统的K2光变曲线，并发现六个地球大小的行星使用迭代搜索越来越低的信号检测效率，相位折叠的第七颗行星的过境受到恒星耀斑的影响。TLS在寻找任何类型的凌日行星方面都比BLS更可靠，但它特别适合于从开普勒，TESS和PLATO长时间序列中检测小行星。我们公开了TLS的Python实现。
2019-01-27 astro-ph.EP astro-ph.IM
The New Generation Planetary Population Synthesis (NGPPS). I. Bern global model of planet formation and evolution, model tests, and emerging planetary systems
目的。将理论模型与观测结果进行比较，可以使人们朝着理解行星系迈出关键的一步。然而，它需要一个模型能够（i）预测所有必要的可观测量（不仅是质量和轨道，而且是半径，光度，星等或蒸发率）和（ii）解决相关行星质量（从火星质量到超级彗星）和距离（从恒星掠食到宽轨道）的大范围。方法.我们已经开发了一个综合的全球端到端的行星形成和演化模型，第三代伯尔尼模型，基于核心吸积范式。该模型尽可能直接地解决了气体盘的结构和演化的基本微分方程，微行星的动力学状态，行星的内部结构产生其微行星和气体吸积率，盘驱动的轨道迁移，以及通过完整的N体计算同时形成行星的引力相互作用。重要的是，该模型还遵循了行星形成后在千兆年时间尺度上的长期演化，包括冷却和收缩，大气逃逸，膨胀和恒星潮汐的影响。结果为了测试这个模型，我们将它与太阳系形成的经典场景进行了比较。对于类地行星，我们发现，我们获得了一个巨大的冲击阶段提供足够的胚胎（~100）最初安置在光盘。对于巨行星，我们发现，质量为200亿的行星必须在气体盘分散之前不久吸积它们的核心，以防止强烈的向内迁移，将它们带到盘的内边缘。结论.该模型可以形成具有广泛性质的行星系。我们发现，只有类地行星的系统往往是有序的，而巨行星轴承系统没有这样的相似性。
2021-07-26 astro-ph.EP astro-ph.SR
The New Generation Planetary Population Synthesis (NGPPS). IV. Planetary systems around low-mass stars
以前关于低质量恒星周围行星形成的工作往往局限于大型行星和单个系统。由于目前的调查经常在这些系统中检测到地球大小的行星，因此及时采取更全面的方法来反映其不同的结构。在这里，我们调查低质量恒星周围的行星形成，并确定行星统计分布的差异。我们将合成行星的种群与观测到的系外行星进行了比较。我们使用第三代伯尔尼模型的行星形成和演化计算合成人口不同的中央恒星从太阳类恒星超晚M矮星。这个模型包括行星迁移，胚胎之间的N体相互作用，星子和气体的吸积，以及气体大气的长期收缩和损失。我们发现，温带，地球大小的行星是最常见的周围早期M矮星和太阳型恒星和后期M矮星更罕见。行星的质量分布并不与盘的质量成线性比例。原因是M*>0.5 Msol的巨行星的出现，导致较小行星的弹射。对于M*>0.3 Msol，大多数系统都有足够的质量形成类地行星，导致类似数量的地外行星从M到G矮星。相比之下，超级地球和更大行星的数量随着恒星质量的增加而单调增加。我们进一步确定了一个制度的磁盘参数，再现观察到的M-矮星系统，如TRAPPIST-1。然而，像GJ 3512 b这样的M型矮星周围的巨行星只有在I型迁移大幅减少时才会形成。我们使用全球行星形成和演化的模拟来量化多行星系统的恒星质量依赖性。结果与当前的观测数据进行了很好的比较，并预测了可以通过未来观测进行测试的趋势。
2021-12-06 astro-ph.EP astro-ph.SR
Saturated torque formula for planetary migration in viscous disks with thermal diffusion: recipe for protoplanet population synthesis
我们提供的扭矩公式的低质量行星进行I型迁移的气体磁盘。这些扭矩公式特别强调了马蹄形阻力，这是倾向于饱和：马蹄形阻力达到的渐近值取决于共轨动力学（这往往会抵消或饱和的扭矩）和扩散过程（这往往会恢复未扰动的磁盘轮廓，从而使扭矩去饱和）之间的平衡。我们在这里招待这个渐近值的问题，我们推导出扭矩公式，给出总扭矩作为磁盘的粘度和热扩散率的函数。马蹄形阻力具有两个组成部分：一个与涡度梯度成比例，一个与熵梯度成比例，并且构成了停止向内的I型迁移的最有希望的候选者。我们的分析，这是由数值模拟的补充，恢复已经注意到的特性，即整个马蹄形区域的粘性时标必须短于天平动时间，以避免饱和，并且，提供了这个条件是满足的，熵相关的部分马蹄形阻力仍然很大，如果热时标短于天平动时间。侧的结果包括一个研究的Lindblad扭矩作为热扩散率的函数，并产生的涡粘性产生的接触不连续性，出现在马蹄形分界线的共转扭矩的贡献。为了方便对转矩公式最感兴趣的读者，第8节是独立的。
2010-10-27 astro-ph.EP
Populating The Milky Way: Characterising Planet Demographics by Combining Galaxy Formation Simulations and Planet Population Synthesis Models
本文结合 HESTIA 星系形成模拟与行星族群合成模型，研究银河系不同区域的行星出现率差异，发现薄盘中巨行星出现率远高于厚盘，而低质量类地行星在厚盘更丰富，揭示了恒星金属丰度对行星人口统计特征的关键影响。
2024-04-02 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
The PAIRS project: a global formation model for planets in binaries. I. Effect of disc truncation on the growth of S-type planets
University of Geneva（日内瓦大学）；Instituto de Astrofísica de La Plata, CCT La Plata-CONICET-UNLP（拉普拉塔天体物理研究所，拉普拉塔国家科学研究委员会-拉普拉塔国立大学联合中心）；University of Bern（伯尔尼大学）
研究探讨了双星系统中盘截断对S型行星形成的影响，通过调整尘埃盘模型，量化了双星参数对行星形成的影响，发现盘截断显著抑制了行星形成，尤其在双星分离小于160天文单位时。
2026-01-20 astro-ph.EP
A new metric to quantify the similarity between planetary systems - application to dimensionality reduction using T-SNE
行星形成模型现在经常考虑行星系的形成，每个系统都有不止一颗行星。这就提出了如何以方便的方式表示行星系的问题，（例如为了可视化的目的）以及如何定义两个行星系之间的相似性，例如比较模型和观测结果。我们定义了一个新的度量来推断两个行星系之间的相似性，根据属于这些系统的行星的属性。然后，我们比较了行星系的相似性与它们形成的原行星盘的相似性。我们首先定义了一个新的基于混合高斯的度量，然后使用这个度量应用降维技术，以便在二维空间中表示行星系（这应该在高维空间中表示）。这使我们能够研究行星系群体的结构及其与形成行星系的原行星盘特征的关系。我们表明，新的度量可以帮助找到潜在的结构人口的行星系。此外，我们在本文中定义的行星系之间的相似性与这些系统形成的原行星盘之间的相似性相关。最后，我们比较了一组观测到的系外行星的系统间距离的分布，从两个模型中获得的分布：人口合成模型，和一个模型，其中行星系是通过随机挑选合成行星。所观察到的分布示出更接近一个来自人口合成模型比随机系统。
2019-01-28 astro-ph.EP
WHFast512: A symplectic N-body integrator for planetary systems optimized with AVX512 instructions
本文提出了基于SIMD和AVX512优化的辛N体积分器WHFast512，将行星系统积分速度提升4.7倍，成为同类系统中最快的直接N体积分器，并在REBOUND包中免费提供。
2023-07-22 astro-ph.EP astro-ph.IM physics.comp-ph
Planetesimal formation at the gas pressure bump following a migrating planet I. Basic characteristics of the new formation model
为了避免已知的困难，在星子的形成，如漂移或碎裂障碍，许多方案已经提出。然而，在这些情况下，星子一般只在原行星盘的某些特定位置形成。另一方面，在行星形成模型和星群合成模型中，一般假设星子广泛分布在原行星盘中。在这里，我们提出了一个新的方案，其中星子可以形成在广泛的地区的光盘。微行星形成于第一代行星形成的气压隆起处（例如由卵石吸积形成），随着行星的迁移，形成区域向内扩展。我们使用一个简单的一维拉格朗日粒子模型来计算由一个迁移嵌入行星扰动的气体盘中的卵石的径向分布。我们认为，星子形成的流动不稳定性的点，卵石与气体的密度比的中平面变得大于1。我们还研究了一些关键参数的影响，如气体盘模型，卵石的质量流量，行星的迁移速度，湍流的强度。我们发现，只要卵石的流量是典型的，湍流不是太强，星子形成在盘的广泛地区。星子表面密度取决于卵石质量通量和行星的迁移速度。星子的总质量和形成区的轨道位置强烈地依赖于卵石质量通量。我们还发现，轮廓的星子表面密度和它的斜率可以估计由非常简单的方程。我们表明，我们的新方案可以解释形成的星子在广泛的领域。简单的估计，我们提供的星子表面密度分布可以用作人口合成模型的初始条件。
2020-10-20 astro-ph.EP
Impacts of planet migration models on planetary populations. Effects of saturation, cooling and stellar irradiation
最近的几项研究发现，绝热盘中的行星迁移与等温盘中的迁移有很大不同。根据热力学条件，即，辐射冷却的有效性和径向表面密度分布，行星向内或向外迁移。显然，这将影响行星的半长轴质量分布，正如人口合成模拟所预测的那样.目的：我们的目标是研究辐射冷却、粘性力矩减饱和和间隙打开以及恒星辐射对合成行星种群潮汐迁移的全球影响。研究方法：我们结合了几个分析研究和三维流体动力学模拟的结果，在一个新的半分析迁移模型中的应用，在我们的行星人口合成计算。结果：我们发现我们的模型与在三维辐射流体动力学模拟中获得的扭矩很好的协议。我们发现在一个典型的光盘，朝向行星从内部和外部迁移，强烈影响低质量行星的迁移行为的三个收敛区。有趣的是，这导致了在这些区域捕获的低质量行星的缓慢II型迁移行为，即使没有特别的迁移率降低因子或尚未定义的停止机制。这意味着，新的规定的迁移包括非等温效应，使原来广泛使用的人工迁移率降低因子过时。结论：圆盘部分区域的外行星迁移使一些行星存活足够长的时间，从而变得巨大。会聚区导致在某些半长轴上可能观测到低质量行星的聚集。我们的研究结果表明，将需要进一步研究的质量，因为它的值有一个重大的影响行星人口的属性的共转扭矩饱和。
2014-02-24 astro-ph.EP
Formation of Free-Floating Planets via Ejection: Population Synthesis with a Realistic IMF and Comparison to Microlensing Observations
Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao Tong University（李政道研究所，上海交通大学）；Earth-Life Science Institute, Institute of Science Tokyo（地球生命研究所，东京科学大学）；Department of Astronomy, School of Science, Westlake University（西湖大学理学院天文学系）；School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学物理与天文学院）
本研究基于 Monte Carlo 族群合成与 N-body 模拟，探讨了自由漂浮行星（FFPs）经行星散射弹射的形成机制，发现预测质量函数与微透镜观测大致吻合，并预测每颗恒星约含1.20颗弹射行星。
2025-11-05 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Towards a Population Synthesis Model of Objects formed by Self-Gravitating Disc Fragmentation and Tidal Downsizing
最近，巨行星和褐矮星形成的引力不稳定性（GI）模型被重新审视，并被重新塑造成通常被称为“潮汐缩小”的假设。自引力原恒星盘分裂成引力束缚的胚胎-质量为几到几十个木星质量，半长轴在30 - 40 au以上-随后是胚胎内的颗粒沉积，向中央恒星的径向迁移和胚胎上层的潮汐破裂。所得到的物体的性质敏感地取决于每个过程发生的时间尺度。因此，GI之后的潮汐缩小理论上可以产生跨越大质量范围的物体，从类地行星到巨行星和褐矮星。这些物体是否可以在实践中形成，以及它们将代表观察到的人口的比例，需要更多的统计分析。我们提出了一个简单的人口综合模型的恒星和行星形成通过GI和潮汐缩编。我们耦合的半解析模型的原恒星盘演化的分析计算的碎片，初始胚胎质量，晶粒生长和沉积，胚胎迁移和潮汐破裂。虽然还有一些关键的物理学知识有待整合，但它代表了迈向GI和潮汐缩小作为恒星和行星形成模式的成熟统计模型的第一步。我们从四个运行的人口合成模型的结果，不同的不透明度法律和迁移的强度，以及调查的影响，光盘截断在破碎过程中。我们的早期结果表明，GI加上潮汐缩小不是行星形成的主要模式，但仍然是一个很好的方式形成气体巨行星，棕矮星和低质量恒星在大半长轴。（节录）
2013-04-17 astro-ph.EP astro-ph.SR
GLISSE: A GPU-optimized planetary system integrator with application to orbital stability calculations
我们提出了一个GPU加速的数值积分器，专门优化的稳定性计算的小天体在行星系。具体而言，积分器是为需要长时间（数百万轨道）跟踪大量试验粒子（数万或数十万）以评估其最初“无近距离相遇”轨道的轨道稳定性的情况而设计的。GLISSE（用于太阳系进化的GPU长期集成器）代码实现了几项优化，以实现在CPU上运行相同代码的大约100倍的速度提高。我们解释了如何通过仔细的代码设计来避免各种硬件速度瓶颈，尽管有些选择限制了特定类型的应用程序的使用。作为第一个应用程序，我们研究的长期稳定性的小机构最初在天王星和海王星之间的轨道。我们详细绘制了相空间的一小部分，在相空间中，小天体可以生存45亿年的演化;整合大量粒子的能力使我们能够首次确定不稳定性诱导的平均运动共振重叠如何急剧定义稳定区域。作为第二个应用程序，我们映射的边界4陀螺稳定或transneptunian对象在5：2和3：1的平均运动共振，表明长期扰动删除最初稳定的海王星穿越成员。
2020-11-06 astro-ph.EP astro-ph.IM
The New Generation Planetary Population Synthesis (NGPPS). VI. Introducing KOBE: Kepler Observes Bern Exoplanets. Theoretical perspectives on the architecture of planetary systems: Peas in a pod
对系外行星的观测表明，在行星系的结构中存在着几种相关性。系统内的系外行星往往具有相似的大小和质量，均匀分布，并且通常在大小和质量上是有序的。小行星经常被紧密地包裹在一起，而大行星通常有更宽的轨道间距。总之，这些相关性被称为行星系结构中的豆荚趋势。本文在理论模拟的行星系中研究了这些趋势，并与观测结果进行了比较。这些相关性是否出现从天体物理过程或过境方法的检测偏差进行检查。合成行星系的模拟使用第三代伯尔尼模型。KOBE是一个新的计算机程序，它模拟了凌日法的几何限制，并应用了开普勒巡天的探测偏差和完整性。这使得模拟的行星系可以与观测结果进行比较。通过神户观测到的人造行星系的结构显示，豆荚中的豌豆趋势与观测结果非常一致。这些相关性也存在于伯尔尼模型的理论基础人口中，表明这些趋势可能是天体物理学的起源。行星形成的物理过程导致了具有相似大小和质量的均匀分布的行星的出现。大小-质量相似的趋势是原始的，起源于原行星胚胎的寡头生长和早期行星的均匀生长。在行星形成的后期阶段，系统内的行星会以不同的速度生长，从而降低了这些相关性。空间和包装的相关性是不存在的，在早期的动力学相互作用。
2021-09-21 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
On the formation of planetary systems via oligarchic growth in thermally evolving viscous discs
我们提出了N体模拟的行星系形成的热演化，粘性盘模型。模拟包括I型迁移（包括共转力矩及其饱和度），间隙形成，II型迁移，气体吸积到行星核心，通过光蒸发和气体盘分散。其目的是检查是否寡头增长的情况下，结合自洽的磁盘模型和最新的处方光盘驱动的迁移，可以产生类似的行星系已被观察到的。结果与初始椎间盘质量相关。低质量盘形成了地球质量行星和超级地球的紧密系统。更高质量的盘形成了多代行星，质量范围为10 < mp <45 M_Earth。这些行星通常会迁移到内盘的I型，因为共旋力矩饱和，在那里它们会打开缺口，而II型则会迁移到中央恒星。偶尔，最后一代的低到中等质量的行星形成并由于气盘分散而存活下来。在我们的模拟中没有幸存的气体巨星形成。分析表明，这些行星只有在II型迁移开始之前，在轨道半径r > 10 au处形成核心并经历失控的气体吸积，才能在迁移中幸存下来。我们的结论是，在气体盘的生命周期中，质量mp > 10M_Earth以上的行星生长导致了同旋扭矩饱和和快速向内迁移，阻止了气体巨星的形成和生存。这一结果与一些人口合成模型显示的形成气体巨行星的成功相反。这种差异的出现，部分原因是，在人口合成模型中采用的II型移民处方导致太大的减少时，在行星占主导地位的制度的移民速度。
2014-08-29 astro-ph.EP
The New Generation Planetary Population Synthesis (NGPPS) VIII. Impact of host star metallicity on planet occurrence rates, orbital periods, eccentricities, and radius valley morphology
本研究利用第三代伯尔尼模型生成的行星族群，分析宿主恒星金属丰度对行星性质的影响，发现巨行星发生率、偏心率及半径谷深度随[Fe/H]增加而增强，但模型预测的轨道周期和偏心率依赖弱于观测，暗示长期动力学作用的重要性。
2025-07-14 astro-ph.EP astro-ph.SR
In Situ Formation of Icy Moons of Uranus and Neptune
巨行星的卫星被认为是在行星形成的后期形成于气态的环行星盘（CPD）中，但到目前为止还不知道质量较小的行星，如冰巨星是否可以形成这样的盘，从而在那里形成卫星。我们结合辐射流体动力学模拟卫星人口合成的情况下，天王星和海王星的调查问题。对于这两颗冰巨星，我们发现在它们形成的最后都会产生一个气态的CPD。综合结果表明，在$10^5$年内，这些CPDs中可能形成类天王星的冰质卫星系统。这意味着海王星可能有一个类似天王星的卫星系统，最初被捕获的海卫一抹去。此外，我们的模型可以重现天王星目前的卫星，而不需要行星与行星的碰撞来创造一个卫星生长的碎片盘。这些结果强调，即使是冰巨人-最常见的系外行星质量类别-也可以形成卫星，为可能比以前想象的更多的系外卫星开辟了道路。
2018-11-15 astro-ph.EP
Global Models of Planet Formation and Evolution
尽管关于系外行星的观测数据有所增加，但导致行星形成的过程仍然没有得到很好的理解。但由于已知的系外行星数量众多，现在有可能将它们视为一个对理论模型施加统计约束的群体。使用这些约束的一种方法是行星人口合成。它的关键要素是一个全球性的行星形成和演化模型，该模型根据出生原行星盘的性质直接预测可观测的行星性质。为此，全球模型建立在许多针对一个特定物理过程的专门模型之上。我们彻底检讨物理的子模型包括在全球形成模型。子模型可以分为描述原行星盘（气体和固体），（原）行星（固体核心，气体信封，和大气），最后的相互作用（迁移和N体相互作用）的模型。我们比较不同的全球模型的方法，并确定物理过程，需要改进的描述在未来。然后，我们解决人口合成的重要结果，如行星质量函数或质量半径关系。在这些结果中，行星形成和演化过程中发生的物理机制的全球效应变得明显，描述它们的专门模型可以进行观测测试。由于它们作为元模型的性质，全球模型依赖于整个行星形成理论领域的发展。由于这一理论存在重大的不确定性，全球模型将来可能会进行重大修改。尽管如此，它们现在已经可以产生许多可检验的预测。随着未来的全球模型解决地球物理特征，最终应该有可能对行星的可居住性做出预测。
2014-06-21 astro-ph.EP
Transitional disk archeology from exoplanet population synthesis
越来越好的观测分辨出的原行星盘显示了行星形成的各种条件。许多过渡盘在其径向密度结构中显示出间隙，这通常被解释为行星的特征。也有人认为，在过渡盘中观察到的不均匀性表明尘埃陷阱可能有助于行星形成的过程。然而，完全演化的系外行星系统的结构是否能提供有关其原始盘后期阶段的信息还有待观察。我们使用合成系外行星人口数据从蒙特卡罗模拟系统形成不同的密度扰动条件下，这是基于目前的观测过渡盘。模拟使用的核心不稳定性，寡头增长，尘埃陷阱分析模型，已对系外行星种群的基准。
2019-01-21 astro-ph.EP astro-ph.SR
Radiating Bondi Flows II: Giant Planet Accretion Models
Steward Observatory, University of Arizona（亚利桑那大学斯图尔德天文台）
本文研究了巨行星形成过程中辐射反馈对吸积的抑制作用，发现吸积流在行星内部约10 AU内被抑制1-2个数量级，而开沟行星的抑制效果较小。
2026-09-25 astro-ph.EP
Giant Planet Formation by Disk Instability
University of Zurich（苏黎世大学）；University of Bern（伯尔尼大学）
本文综述了盘不稳定性模型在解释早期巨行星形成、远距离巨行星及绕M型星系形成的主要贡献。
2026-04-10 astro-ph.EP
Theoretical models of planetary system formation. II. Post-formation evolution
我们通过计算合成系统从气体盘的清除到动力学演化阶段的长期演化，扩展了行星形成合成的结果。我们使用辛积分器SyMBA数值积分的行星轨道为100 Ma，人口从以前的研究作为初始条件。我们表明，在人口研究，质量和半长轴分布的经验只有微小的变化，从后形成的演变。我们还表明，根据其初始分布，行星的偏心率可以统计增加或减少的结果，引力相互作用。我们发现，行星质量和轨道间距提供的行星形成模型不会导致偏心率分布相比，观察到的系外行星偏心率，需要其他现象，如恒星飞掠占观察到的偏心率。
2015-02-15 astro-ph.EP
