Inside-Out Planet Formation. III. Planet-disk interaction at the dead zone inner boundary
开普勒任务已经发现了4000多颗系外行星候选者。许多行星都位于内行星密集的星系中。由内而外的行星形成（IOPF）被提出来解释这些系统。它包括在后退死区内边界（DZIB）的局部压力最大值处连续原位行星形成。卵石在这个压力陷阱中堆积，形成了一个环，然后是一颗行星。这颗行星预计会增长，直到它打开一个缺口，这有助于截断卵石吸积和诱导DZIB撤退，从而确定下一颗行星的形成位置。如果行星从其形成位置显著迁移，这个简单的情况可能会改变。因此，行星-磁盘相互作用在IOPF场景中起着至关重要的作用。我们提出的数值模拟，首先评估各种质量的行星，形成在DZIB的一个活跃的吸积盘，其中的有效粘度迅速增加，在径向向内的方向上的迁移。我们发现，行星盘上的扭矩往往会将行星困在非常接近其形成的初始压力最大值的位置。然后，我们研究这些行星的间隙开放，以评估在多大质量下会产生显著的间隙。最后，我们提出了一个简单的模型DZIB撤退由于从恒星到磁盘中平面的X射线的渗透。总的来说，这些模拟有助于量化第一个“火神”行星形成的质量规模和第二个行星形成的轨道距离。
2015-11-08 astro-ph.EP astro-ph.SR
Debris disc formation induced by planetary growth
数百颗年龄超过1000万年的恒星被观测到有红外线过剩。这些观测结果可以用隐藏的微行星碰撞碎裂形成的尘埃颗粒来解释。这种尘埃状的小行星盘被称为碎片盘。在一个动态冷的星子盘中，星子的碰撞凝聚产生行星胚胎，然后搅动周围剩余的星子。因此，由行星形成而产生的星子碰撞碎裂形成了一个碎片盘。我们的目标是通过数值模拟星子种群的凝聚和分裂来确定碎片盘中底层星子的属性。碎片盘的亮度和时间演化取决于星子盘的径向分布、内外边缘的位置、总质量和盘中星子的大小。我们发现，一个径向狭窄的星子盘是最有可能导致的碎片盘，可以解释的趋势，观察到的红外线过剩的碎片盘周围的G型恒星，行星形成只发生在1亿年前。早期的碎片盘形成是由行星形成引起的，而后期的演化则是由已经形成的行星周围剩余星子的碰撞衰变所解释的。在$\approx 30$ AU上，具有半径为$\sim 100\,$ km的基本星子的星子盘最容易解释斯皮策太空望远镜24和70 $ μ$ m来自G型恒星周围碎片盘的通量。
2014-06-12 astro-ph.EP astro-ph.SR
Diverse outcomes of planet formation and composition around low-mass stars and brown dwarfs
在低质量恒星（如Proxima Centauri和TRAPPIST-1）周围探测到地球大小的系外行星，为提高我们对M恒星和褐矮星周围行星形成的理解提供了一个难得的机会。我们探索形成这样的行星与人口合成代码的基础上，以前用于研究木星卫星的形成的星子驱动模型。由于圆盘质量较低，恒星温度较低，形成过程效率较低，周期较短，形成紧凑的行星系。行星可以被困在共振中，我们在气体消散后跟踪行星的演化，它们经历了轨道交叉和可能的合并。我们发现，在火星质量以上的行星形成和星子吸积的情况下，只有在恒星周围的质量$M_{\star} \ge 0.07 M_{sun}$和光盘的$M_{disc} \ge 10^{-2}~M_{sun} $。我们发现，地球质量以上的行星围绕质量大于$0.15 M_{\oplus}$的恒星形成，而大于$5 M_{\oplus}$的行星在我们的模型中不会形成，即使在最佳条件下（大质量圆盘），这表明像GJ 3512 b这样的行星形成了另一种更有效的机制。我们的研究结果表明，大多数行星的形成具有显着的水分数;我们的大多数合成行星系都有1，2或3颗行星，但那些有4，5，6和7颗行星的行星也很常见，证实了具有许多行星的紧凑行星系应该是围绕小恒星形成行星形成的相对常见的结果。
2019-12-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
From Planetesimal to Planet in Turbulent Disks. II. Formation of Gas Giant Planets
在核心吸积的情况下，气体巨行星是通过气体吸积形成的固体核心与几个地球质量。我们研究了这种核心的形成，通过碰撞生长从更大的大小的星子在湍流盘。形成核心的搅动导致碰撞碎裂，周围的微行星被碾碎，直到径向漂移。由于碰撞碎裂和径向漂移，周围的星子被耗尽，核心的生长因此停滞。星子的碰撞强度决定了星子耗尽的时间尺度，对于大的星子，这是延长。生长核心周围的星子的大小取决于失控生长开始时的星子大小分布。强烈的湍流延迟了失控增长的开始，导致大的微行星。因此，核心质量的演变取决于湍流参数$α$;形成足够大的核心，而不显着耗尽周围的星子需要强大的湍流$α\gtrsim 10^{-3}$。然而，强烈的湍流与$α\gtrsim 10^{-3}$导致一个显着的延迟失控增长的开始，并防止在磁盘的寿命内形成大量的核心。因此，在几百万年内形成足够大质量的核心需要固体表面密度的几倍增强，这是在内部圆盘$\lesssim 10$ AU中由于漂移的尘埃聚集体堆积而实现的。此外，碰撞强度$Q_{\rm D}^*$，即使是更大规模或更小的机构影响核心的增长; $Q_{\rm D}^* \gtrsim 10^7 \,{\rm erg/g}$机构$\lesssim 1$公里是可能的，这种气体巨星形成。
2018-06-19 astro-ph.EP astro-ph.SR
The impact of pre-main sequence stellar luminosity on giant planet formation
本文通过卵石驱动核吸积模拟，研究主序前恒星光度演化对1-2.4倍太阳质量恒星周围巨行星形成的影响，发现高光度会降低卵石吸积效率、增加巨行星形成难度，并影响其组成。
2025-08-27 astro-ph.EP astro-ph.SR
Formation of Giant Planets
本文综述了巨行星通过核吸积形成的最新证据，并讨论了气体盘引力碎裂在产生褐矮星伴星中的作用。
2025-01-22 astro-ph.EP astro-ph.SR
Which stars can form planets: Planetesimal formation at low metallicities
该研究通过一维黏性盘演化模拟探究低金属丰度环境下的星子形成，明确了星子形成的最低金属丰度下限，揭示了盘尺寸、湍流对星子形成的影响及亚太阳金属丰度下的行星形成限制。
2024-02-05 astro-ph.EP astro-ph.SR
Rocky Planet Formation: Quick and Neat
我们重新考虑了普遍持有的假设，即温暖的碎片盘是类地行星形成的痕迹。根据系外行星调查推断，在成熟的太阳型恒星周围，地球质量的行星出现率很高（大约20%），而在预期的类地行星聚集时期（大约1千万年），太阳型恒星周围温暖的尘埃碎片出现率很低（不到2-3%），这与此形成了鲜明的对比。如果在AU距离的地球质量的行星是行星形成过程的常见结果，这种差异表明岩石行星形成发生得更快和/或比传统认为的更整洁，几乎没有留下尘埃特征。或者，类地行星的发生率被高估了，或者一些以前未被认识到的物理机制有效地从类地行星区域清除了温暖的尘埃。一个有希望的去除机制是残留气体盘中的气体阻力，其表面密度大约或略大于最小质量太阳星云的0.001%。
2016-08-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
Planets in Binaries: Formation and Dynamical Evolution
双星系统在场星中很常见。虽然这相对较少的行星在双星可能部分是由于强烈的观测偏差，但是，有统计证据表明，行星确实是不太频繁的双星与分离小于100 au，强烈表明，存在一个密切的伴星有不利影响行星形成。第二颗恒星的引力确实有可能影响行星形成的所有不同阶段，从原行星盘形成到尘埃积累成星子，再到这些星子吸积成大的行星胚胎，最终这些胚胎成长为行星。对于关键的小行星吸积阶段，复杂的耦合动力学扰动和摩擦由于气体在原行星盘表明，小行星吸积可能会受到阻碍，由于增加，吸积敌对的影响速度。同样地，双星长期扰动和平均运动共振之间的相互作用导致不稳定区域，在那里不仅行星形成受到抑制，而且一个大质量的天体将从系统中以双曲线轨道被抛出。这两个主要影响的幅度是不同的S型和P型行星，使两个人口之间的比较可能概述的伴星的行星形成过程中的影响。不幸的是，目前这两个群体（拱星或拱双星）并不同样清楚，不同的偏见和不确定性阻止了定量比较。我们还强调了长期的动力学演化的S和P型系统，并专注于如何这些不同的演变影响的最终架构的行星系的双星。
2020-02-27 astro-ph.EP astro-ph.SR
The interplay between X-ray photoevaporation and planet formation
我们评估的潜力行星形成煽动早期形成的光蒸发驱动的差距，半径大于典型的光蒸发。在我们的研究中，我们使用了一个巨大的行星嵌入光蒸发盘的流体动力学模型。我们发现，通过减少质量吸积流到恒星，光盘，形成巨行星将被分散在较早的时间比光盘没有行星的X射线光蒸发。通过清除行星轨道半径内的盘的部分，行星形成诱导的光蒸发（PIPE）能够产生过渡盘，当与标准X射线光蒸发相比时，对于给定的质量吸积率，过渡盘具有更大的孔。这构成了一个可能的路线，形成了观察到的一类吸积过渡盘与大孔，这是难以解释的行星形成或光蒸发单独。此外，假设一颗行星能够完全过滤灰尘，PIPE会产生一个带有大洞的过渡盘，并可能提供一种快速关闭吸积的机制。然而，这个过程似乎太慢，无法解释在具有大空洞和低质量吸积率的过渡盘人口中观察到的沙漠。
2013-01-14 astro-ph.EP astro-ph.SR
Sandwiched planet formation: restricting the mass of a middle planet
本研究通过原行星盘流体动力学模拟发现，外侧大质量行星会减少内侧压强峰的固体物质，使后续形成的中间行星质量偏小，形成“夹心”结构，可解释已观测到的中间小质量行星系统。
2023-10-09 astro-ph.EP astro-ph.SR
No Planet Left Behind: Investigating Planetary Diversity and Architecture with SIM Lite
越来越多的证据表明，恒星的形成必然涉及行星形成。很明显，我们对寻找其他地球有着既得利益，但要真正了解行星形成，需要完成人口普查，绘制行星结构的宏伟和多样性。在这里，我们展示了一个2000星调查进行SIM建兴将独特的探测行星周围的B-A-F恒星，明亮的双星和白矮星。此外，我们表明，SIM Lite的高精度使我们能够通过精确测量相互倾斜来获得对行星形成的独特见解。
2009-02-19 astro-ph.EP astro-ph.SR
Connecting the formation of stars and planets. II: coupling the angular momentum of stars with the angular momentum of planets
46颗恒星的样本，系外行星的宿主，被用来寻找它们的形成过程和围绕它们旋转的行星的形成之间的联系。将我们的样本分为两个，拥有高质量系外行星（HME）和低质量系外行星（LME）的恒星，我们发现前者比后者质量更大，旋转速度更快。我们还发现HME比LME具有更高的轨道角动量，并且通过迁移失去了更多的角动量。这些结果与恒星质量越大、自转速度越高的观点一致，其原行星盘和自转的质量就越大，从行星中提取角动量的效率就越高。
2021-01-27 astro-ph.EP astro-ph.SR
Takeout and Delivery: Erasing the Dusty Signature of Late-stage Terrestrial Planet Formation
像地球这样的行星的形成预计将以一系列后期巨型撞击结束，这些撞击产生温暖的尘埃碎片，这是最令人期待的类地行星形成过程中的可见路标。虽然现在有证据表明，地球大小的类地行星围绕着相当一部分太阳型恒星运行，但很少检测到它们形成时的预期尘埃碎片特征。在这里，我们讨论几种方式，我们目前的想法类地行星的形成意味着运输机制能够消除预期的碎片签名。可以通过“取出”（即，巨大撞击中行星大气的释放）或“传递”（即，被小行星和彗星抛入类地行星区域）的水平足以清除温暖的碎片。来自年轻恒星的强大恒星风也可以发挥作用，其传递的风动量产生拖曳力，带走温暖的碎片。如果这样的过程是有效的，类地行星可能会不引人注目地聚集在一起，几乎没有伴随它们诞生的宣传和喧闹。或者，罕见的过度温暖可能意味着类地行星通常形成得很早，从星云阶段完全形成，而没有经历后期的巨大撞击。无论哪种情况，观测到的类地行星形成的路标似乎比以前假设的更具挑战性。我们讨论这些想法的观察测试。
2023-02-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
Planet Formation Theory in the Era of ALMA and Kepler: from Pebbles to Exoplanets
本文综述了ALMA和Kepler时代行星形成理论的新进展，包括从尘埃到行星核的吸积生长、种群合成模型，并强调盘内行星形成的空间不均匀性及卵石吸积的关键作用。
2023-05-24 astro-ph.EP astro-ph.SR
Terrestrial planet formation: Dynamical shake-up and the low mass of Mars
我们考虑一个动力学的震动模型来解释火星的低质量和缺乏行星的小行星带。在我们的假设中，当太阳星云耗尽时，与木星的长期共振扫过内太阳系，使太阳原行星盘中的共振激发与碰撞阻尼相对抗。我们报告的结果广泛的数值计算的行星形成的星子在陆地区，有和没有动力学的动摇。如果太阳在陆地区域的气盘在大约一百万年内耗尽，那么横扫共振会抑制小行星带中的行星形成，并大大限制火星的大小。这种现象可能发生在其他长周期大质量行星的恒星周围，表明小行星带类似物很常见。
2017-03-30 astro-ph.EP astro-ph.SR
Metallicity regulates planet formation across all masses
Leland High School（利兰高中）
本研究通过总重元素质量分数分析，发现金属丰度不仅调控行星存在，还影响系统多重性与总质量，最重行星优先在富金属环境形成，支持核吸积理论并强调盘化学增丰的核心作用。
2025-10-23 astro-ph.EP astro-ph.SR
Chemistry During the Gas-rich Stage of Planet Formation
在这一章中，我们将概述对行星形成所伴随的化学过程的一些基本认识。我们讨论了基本的物理环境，决定了分子形成的主要化学动力学途径。我们从观测和理论两个角度关注三个区域：（1）行星形成的中平面和冰/蒸汽过渡区（雪线），（2）温暖的磁盘表面，从辐射屏蔽，这可以很容易地通过今天的观测设施，和（3）表面光解离层恒星辐射占主导地位。最后，我们讨论了化学如何影响行星形成，以及如何探索气体巨星和陆地世界的形成和最终大气成分之间的联系。
2018-07-25 astro-ph.EP astro-ph.SR
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
The impact of pebble flux regulated planetesimal formation on giant planet formation
通过吸积直径100公里的微行星来形成气体巨行星，这是自引力辅助微行星形成的典型尺寸，通常被认为是效率低下的。因此，许多模型使用小公里大小的星子，或调用卵石的吸积。此外，基于星子吸积的模型经常使用星子以最小质量太阳星云方式径向分布的特别假设。我们希望通过一个微行星形成的动力学模型来研究微行星中各种初始径向密度分布对行星种群的影响。在这样做的时候，我们强调的指导作用的早期阶段的尘埃演化成卵石和星子在拱星盘以下行星的形成。我们已经实现了两个人口模型的固体演化和卵石流量调节模型的星子形成到我们的全球模型的行星人口合成。该框架用于研究星子形成对行星形成的全球影响。作为参考，我们比较了我们的动态形成的星子表面密度与ad-hoc集分布的不同径向密度斜率的星子。尽管需要，但它不仅是总的星子盘质量，而且是星子表面密度斜率和随后的星子形成机制，使行星能够通过星子吸积生长。在星周盘的内部区域，只有100公里大小的微行星的高度凝聚区域可以导致气体巨星的生长。卵石通量调节的星子形成强烈地促进了行星形成，因为它是一个非常有效的机制，以创建一个陡峭的星子密度分布。我们发现，这导致形成的巨行星内1天文单位100公里已经由纯粹的小行星吸积。
2020-04-07 astro-ph.EP
Influence of Stellar Multiplicity On Planet Formation. I. Evidence of Suppressed Planet Formation Due to Stellar Companions Within 20 AU and Validation of Four Planets From the Kepler Multiple Planet Candidates
多星行星的出现率在两个方面很重要。首先，在太阳系附近，几乎一半的恒星系统都是多重系统。其次，通过比较多星和单星行星出现率，揭示了恒星多样性对行星形成和演化的影响。我们开发了一种方法来区分单星和多星的行星出现率。从138个明亮（KP <13.5）开普勒多行星候选系统的样本中，我们比较了这些行星宿主星和场星的恒星多重性。使用动态稳定性分析和档案多普勒测量，我们发现，恒星的多重性率的行星宿主星是显着低于场星的半长轴小于20 AU，这表明行星形成和演化的抑制，在这些分离的存在下，一个接近的伴星。由于多普勒观测时间基线有限和缺乏高分辨率成像观测，搜索不完全，因此在较大距离处恒星多样性的影响是不确定的。我们计算了多行星候选者样本的行星置信度，发现KOI 82.01、KOI 115.01、KOI 282.01和KOI 1781.02的行星置信度都高于99.7%，从而验证了这四颗候选行星的行星性质。这个明亮的开普勒多行星候选者的样本具有精确的恒星和轨道参数，行星置信度估计和附近的恒星伴星识别，为未来的理论和观测研究提供了一个具有良好特征的样本。
2014-01-04 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Planetesimal fragmentation and giant planet formation: the role of planet migration
在核心吸积的标准模型中，巨行星的核心是由星子吸积形成的。在这种情况下，星子人口的演变在大规模核心的形成中起着重要作用。最近，我们研究了星子碎裂在巨行星原位形成中的作用。然而，行星和气体盘之间的角动量交换导致行星在盘中迁移。在这项新的工作中，我们纳入了行星的迁移，并在全球范围内研究行星迁移在形成一个巨大的核心时，星子的人口演变的行星吸积，迁移由于星云的阻力，和碎片由于星子碰撞的作用。
2014-09-24 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
Sequential giant planet formation initiated by disc substructure
本研究提出一个一致的建模框架，结合尘埃演化、微行星形成、$N$体引力、卵石吸积等过程，发现盘次结构能引发巨行星顺序形成，生成紧凑的巨行星链，为气态和冰态巨行星链的形成提供了高效机制。
2024-07-03 astro-ph.EP
The role of planetesimal fragmentation on giant planet formation
在行星形成的标准场景中，类地行星和巨行星的核心是由星子吸积形成的。随着行星胚胎的成长，由于胚胎产生的引力激发，星子的速度色散增加。微行星相对速度的增加导致了微行星之间的碰撞破碎。我们研究了星子碎裂在巨行星形成中的作用。我们分析了星子碎片化如何改变大范围的星子大小和磁盘质量的巨行星的核心的增长。我们将一个模型的星子碎裂到我们的模型，在原地巨型行星形成。我们计算了固体表面密度（星子加碎片）的演变，由于行星吸积，迁移和破碎。微行星碎片的加入显著地改变了行星的形成过程。如果星子碰撞中的大部分质量损失分布在较小的碎片中，那么对于半径小于10 km的初始星子，星子碎片化会抑制胚胎的生长。只有初始的星子半径为100公里，盘大于0.06 Msun，胚胎达到质量大于地球的质量。然而，即使是这样大的星子和大质量的磁盘，星子碎裂诱导快速形成的大质量的核心，只有当大部分的质量损失在星子碰撞分布在较大的碎片。星子碎裂似乎在巨行星形成中起着重要作用。微行星碰撞中质量损失的分布方式导致了不同的结果，抑制或有利于大质量核心的形成。
2014-01-30 astro-ph.EP
Theory of planet formation and comparison with observation: Formation of the planetary mass-radius relationship
行星质量-半径图是一个观测结果，对于理解行星形成具有重要意义。我们提出了一个更新版本的行星形成模型的基础上的核心吸积范式，它允许计算行星的半径和光度在整个形成和演化的行星。我们首先用它研究木星的形成，并与前人的工作进行比较。然后，我们进行行星人口合成计算，得到一个合成的质量半径图，我们与观察到的比较。除了膨胀的热爆星，这只能用与它们接近恒星有关的额外机制来解释，我们发现观察到的和合成的质量半径图的一般形状很好地吻合。这种形状可以用核心吸积模型的基本概念来理解。
2011-02-21 astro-ph.EP
A brief overview of planet formation
行星形成的初始条件、物理学和结果现在受到对原行星盘的详细观测、实验室实验和数千个太阳系外行星系的发现的限制。这些发展扩大了被认为是行星形成的重要过程的范围，包括磁盘湍流，径向漂移，行星迁移，和普遍的形成后动力学演化。微行星和原行星的N体碰撞生长，以及行星包络的物理学-经典模型的关键成分-仍然是中心。我提供了一个概述的行星形成理论的现状，并讨论它如何连接到观测。
2018-03-28 astro-ph.EP
Planet formation and disk-planet interactions
本综述基于2015年3月在瑞士Les Diablerets举行的第45届萨斯费高级课程“从原行星盘到行星形成”的讲座。本文首先概述了太阳系和太阳系外行星的主要特征，然后从连续吸积的角度描述了行星形成的过程。首先介绍了尘埃颗粒到微行星以及随后到类地行星或行星核的生长过程。接下来是巨行星的形成过程，要么是核心吸积，要么是引力不稳定。最后，介绍了由盘-行星相互作用驱动的轨道要素的动态演变和多物体系统的总体演变。
2017-07-22 astro-ph.EP
Accretion disks around young stars: the cradles of planet formation
年轻恒星周围的原行星盘是像我们这样的行星系诞生的见证。星云代表中心恒星形成后留下的气态尘埃物质。恒星的质量和光度、初始盘的质量和角动量以及气体粘性决定了盘的演化和吸积。原行星盘是宇宙的摇篮，在那里，微小的尘埃颗粒成长为鹅卵石、星子和行星。
2020-02-02 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Binary planetesimals and their role in planet formation
小行星盘的动力学演化是行星形成的主要演化阶段之一。这些圆盘被认为是通过引力相遇和单个微行星之间的物理碰撞而进化的。近年来，在太阳系观测到了多颗双星微星，表明微星的双星度较高。然而，目前对星子盘形成和演化的研究并不能解释双星的作用。在这里，我们指出，引力遇到的双星子可以有一个重要的作用，在星子盘的演化。双星微行星催化微行星之间的近距离相遇，并能大大提高它们的碰撞率。双星也可以作为星子盘的额外热源，通过双星的引力势能转换成盘中星子的动能。
2010-12-02 astro-ph.EP
Planet Formation in Circumbinary Configurations: Turbulence Inhibits Planetesimal Accretion
在恒星伴星高度扰动的环境中诞生的行星的存在对行星形成的范式提出了重大挑战。在数值模拟中，近距离双星的存在会激起微行星之间的相对速度，这是决定吸积和侵蚀之间平衡的基础。然而，开普勒最近发现的环联星行星确定了在联星系统中形成行星形成显然是可行的。我们进行N体模拟的星子嵌入在一个原行星盘，在那里星子定相是由随机扭矩的存在下受挫，建模预期的扰动驱动的湍流的磁旋转不稳定性（MRI）。我们研究扰动幅度相关的死区中平面（有利于行星形成在单星），并发现，星子吸积可以被抑制，即使在外盘（4-10 AU）远离中央的二进制，以前被认为是一个合理的起点形成的环二进制行星的位置。
2012-10-29 astro-ph.EP
Planetesimal fragmentation and giant planet formation II: dependencies with planetesimal relative velocities and compositions
大多数包含星子碎裂的行星形成模型都考虑了在行星形成的整个过程中，玄武岩以3 km/s的恒定速度撞击地球的灾难性能量阈值。然而，随着行星的生长，周围微行星的相对速度从m/s增加到几km/s。此外，在形成巨行星的冰线之外，星子预计大约由50%的冰组成。我们的目标是研究星子碎裂在巨行星形成中的作用，考虑星子灾难性撞击能量阈值作为星子相对速度和成分的函数。我们改进了我们的模型的星子碎片纳入一个功能形式的灾难性的碰撞能量阈值与星子的相对速度和成分。我们还改进了我们的模型中的吸积小碎片的碰撞级联过程中产生的星子碎片考虑特定的卵石吸积率。我们发现，一个更准确和现实的模型计算的灾难性的冲击能量阈值往往会减缓大规模核心的形成。只有在行星包络处的颗粒不透明度值降低时，交叉质量才能在盘时标耗散之前达到。虽然星子碎裂有利于快速形成5-10个地球质量的大质量核心，但星子碎裂可能会抑制交叉质量。然而，颗粒不透明度降低或污染的吸积星子与星子破碎可以解释形成的巨行星与低质量的核心。
2019-03-28 astro-ph.EP
Semi-empirical Estimates of the Cosmic Planet Formation Rate
本研究结合半经验星系演化框架与行星形成配方，计算宇宙行星形成率及环境特性，估算了过去光锥内类地行星与宜居行星数量，并给出宜居星球孕育文明概率的下限。
2024-08-16 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Numerically Predicted Indirect Signatures of Terrestrial Planet Formation
行星形成的中间阶段由于缺乏来自微行星的辐射而不能直接观测到。然而，行星形成是一个动态活跃的过程，导致演化中的微行星之间的碰撞和尘埃的产生。因此，间接观测行星形成在不久的将来确实是可能的。在本文中，我们提出了综合观测的基础上的数值N体模拟的中间阶段的行星形成，包括一个国家的最先进的碰撞模型，EDACM，它允许多个碰撞的结果，如吸积，侵蚀，弹跳事件。我们表明，行星胚胎的形成可以间接观察到的一个功能齐全的ALMA望远镜，如果参与星子演化的表面积是足够大的和/或碰撞中产生的尘埃量是足够高的质量。
2015-06-17 astro-ph.EP
Self-consistent $N$-body simulation of Planetesimal-Driven Migration. II. The effect of PDM on planet formation from a planetesimal disk
Kobe University（神户大学）；The University of Tokyo（东京大学）
本文通过高分辨率模拟研究了PDM对行星形成的影响，揭示了动态迁移对早期行星形成的重要作用。
2026-01-28 astro-ph.EP
Circumbinary Planet Formation in the Kepler-16 System. II. A Toy Model for In-situ Planet Formation within a Debris Belt
最近的模拟显示，环双星结构的行星（例如开普勒最近发现的那些）的形成在小行星吸积阶段受到极大的阻碍。双星和原行星盘的共同作用使千米大小的微行星之间的撞击速度超过了它们的破坏阈值，从而阻止了距离双星至少10天文单位范围内的行星形成。有人提出，一个原始的人口“大”的星子（100公里或以上的大小），产生的湍流浓度机制，将能够绕过这个瓶颈，但是，目前还不清楚这些过程是否是可行的高度扰动的环双星环境。我们进行二维流体动力学和N体模拟表明，公里大小的星子和碰撞碎片可以漂移，并被困在一个带靠近中央双星。在这个带中，微行星最初可以通过吸积碎片来生长，最终成为“坚不可摧”的种子，尽管撞击速度很大，但可以原位吸积其他微行星。我们发现，大的，不可摧毁的微行星可以形成接近中央双星在$10^5$年，因此表明，即使是一个原始的人口“小”微行星可以可行地形成一颗行星。
2014-06-04 astro-ph.EP
Forming Close-in Earth-like Planets via a Collision-Merger Mechanism in Late-stage Planet Formation
大量的系外行星被发现在非常接近的轨道上围绕着它们的宿主恒星运行，这极大地促进了我们对行星形成过程的理解。现在人们普遍认为，这样的短周期行星不可能形成{ \em in situ}，而是一定是从离主星更远的形成位置迁移到它们现在的轨道。在行星形成的后期，一旦原行星盘中的气体消散，迁移停止，在内部盘区域运行的气体巨星将激发星子和行星胚胎，导致轨道交叉和大撞击的速度增加。我们提出的动力学模拟的结果在这个后期阶段的行星形成的星子演化。我们发现，揭示了一种机制，通过这种机制，行星胚胎的碰撞合并可以将类地行星直接踢到非常接近其母星的轨道上。
2010-12-09 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
Rapid formation of Gas Giant Planets via Collisional Coagulation from Dust Grains to Planetary Cores
气体巨行星，如木星、土星和巨大的系外行星，是通过气体吸积到固体核心上而形成的，每个固体核心的质量大约是地球的十倍。然而，由于盘-行星相互作用的快速径向迁移阻止了通过星子吸积形成如此巨大的核心。通过卵石吸积的相对快速的核心增长需要非常巨大的原行星盘，因为大多数卵石落入中央恒星。虽然星子的形成、行星的迁移和气体巨星核心的形成已经被研究了很多，但从尘埃到行星的完整演化路径仍然不确定。在这里，我们报告的结果完全模拟的碰撞演化从尘埃到行星在整个磁盘。真实孔隙度的尘埃生长允许在内盘（> 10 au）形成冰冷的星子，而在外盘形成的鹅卵石漂移到内盘并在那里生长成星子。这些小卵石生长成星子抑制了它们的径向漂移，并在核心附近可持续地供应小星子。这使得在行星迁移之前，在20万到40万年内迅速形成足够大的行星核心。我们的模型显示，第一颗气态巨行星在2-7天文单位时形成于相当常见的原行星盘中，与系外行星和太阳系一致。
2021-10-03 astro-ph.EP
The Effect of an Early Planetesimal-Driven Migration of the Giant Planets on Terrestrial Planet Formation
由于星子的散射而引起的巨行星的迁移导致了强大的共振穿过小行星带和类地行星区域。巨行星迁移的确切时间和方式尚不清楚。在本文中，我们提出了一个调查的结果，形成的类地行星期间和之后的巨行星的迁移。后者被认为是在星云盘消散后立即发生的--即相对于晚期重轰炸（LHB）的时间来说是“早期”的。我们模拟的巨行星早期迁移的假设原因是行星和分散的星子之间的角动量转移。
2011-01-19 astro-ph.EP
Impact of planet--planet scattering on the formation and survival of debris disks
行星-行星散射是一种能够显著改变行星系结构的主要动力学机制。除此之外，它还可能影响系统对碎片盘的形成和保持。行星的剧烈混乱演化可以很容易地清除剩余的微行星带，防止点燃大量的碰撞级联，从而产生碎片盘。在另一端，一个温和的演化与有限的步骤，偏心率和半长轴可以触发形成的碎片盘，通过搅拌最初安静的星子带。分析了行星之间的散射可能对碎片盘的形成产生的各种影响，并对不同结果的统计概率进行了评价。这导致了这样的预测，即经历了一段混沌演化的系统可能具有较低的概率窝藏碎片盘。
2014-08-13 astro-ph.EP
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
From planetesimals to planets with N-body simulations in the giant-planet formation region
Center for Star and Planet Formation, Globe Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学全球研究所恒星与行星形成中心）
研究通过N体模拟探讨了巨行星形成过程中星子吸积与核心形成的关系，发现星子分布顶部促进多行星系统形成，且碰撞率低，巨行星形成弱依赖初始位置和总质量预算。
2026-03-10 astro-ph.EP
Planet formation -- observational constraints, physical processes, and compositional patterns
本章综述了行星形成的观测约束、物理机制与组成规律，探讨如何将天文观测与物理过程整合为全球模型，并强调其作为天文学与地质学跨学科桥梁的作用。
2024-04-23 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.geo-ph
Inside-Out Planet Formation. IV. Pebble Evolution and Planet Formation Timescales
具有紧密堆积的内行星（STIP）的系统非常常见。Chatterjee & Tan提出了由内而外的行星形成（IOPF），一种原位形成理论，来解释这些行星。IOPF涉及从富含卵石的环连续形成行星形成，这些环从外盘供给，并在与死区内边界（DZIB）相关的最大压力下被捕获。行星的质量取决于它们打开缺口并导致DZIB向外撤退的能力。我们提出了模型的磁盘密度和温度结构，IOPF的条件有关。对于广泛的DZIB条件，我们评估的差距开放质量的行星在这些磁盘，预计将导致截断卵石吸积到形成的行星。然后，我们考虑的磁盘中的灰尘和卵石的演变，估计卵石通常会增长到几厘米的大小在其径向漂移从几十个AU的内部，$\lesssim1\:$ AU尺度磁盘。大部分的固体吸积通量预计将在这样的卵石。这使我们能够估计IOPF情景中单个行星形成和整个行星系形成的时间尺度。我们发现，要在类似于盘寿命的合理时间尺度内产生现实的STIP，需要$\sim10^{-9}\:M_\odot\:{\rm yr}^{-1}$的盘吸积速率和DZIB区域中相对较低的粘度条件，即，$α\sim10^{-4}$的Shakura-Sunyaev参数。
2018-02-18 astro-ph.EP
Oligarchic planetesimal accretion and giant planet formation II
Saumon等人计算的状态方程已被用于迄今为止大多数巨型行星形成的核心吸积模拟中。由于在他们的原始论文中发现了一些小错误，我们提出了修正的巨型行星形成的模拟，考虑了修正的状态方程。我们使用与Fortier和合作者相同的代码来重复我们以前对木星形成的模拟。虽然Fortier和合作者的一般结论仍然有效，但在所有考虑的情况下，我们获得了显着较低的核心质量和较短的形成时间。先前发表的状态方程中的微小误差已被证明直接影响绝热梯度和比热，导致高估的核心质量和形成时间。
2009-07-02 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
Giant Planet Formation, Evolution, and Internal Structure
探测到的大量巨型系外行星为我们提供了机会，以提高我们对气体巨行星形成机制，演化和内部结构的理解。巨行星形成的两个主要模型是核心吸积和盘不稳定性。这些形成模型之间有很大的差异，包括形成的时间尺度，有利的形成位置，理想的磁盘性能行星形成，早期演化，行星组成等，首先，我们总结了两种模型，包括其实质性的差异，优点和缺点，并建议如何将理论模型连接到现有的（和未来的）数据。接下来，我们总结了目前对太阳系和太阳系外巨行星内部结构的认识。最后，我们提出了巨行星探测的下一步措施。
2013-11-05 astro-ph.EP
Giant planet formation at the pressure maxima of protoplanetary disks II. A hybrid accretion scenario
最近对原行星盘的观测揭示了与压力最大有关的环状结构。压力最大是已知的灰尘收集器和行星迁移陷阱。大部分的行星形成工作都是基于卵石吸积模型或小行星吸积模型。然而，最近的研究提出木星可能是由卵石和微行星的混合吸积形成的。我们的目标是研究行星形成的全过程，包括尘埃演化，星子形成和行星生长在一个原行星盘的压力最大。通过数值模拟，我们计算了气体和尘埃的演化，包括尘埃的生长，破碎，径向漂移和颗粒在压力冲击的积累。我们还考虑了星子的形成流动的不稳定性和形成一个月球大小的胚胎，成长为一个巨大的行星的混合吸积卵石和星子。我们发现，在原行星盘的压力最大值是有效的尘埃向内漂移的收集器。由于大量尘埃聚集在压力隆起处，满足了流动不稳定性形成星子的条件。然后，一个巨大的核心是迅速形成（在$\sim 10^4$年）的卵石吸积。在达到卵石隔离质量后，核心的增长缓慢地继续吸积星子。星子吸积释放的能量延迟了失控气体吸积的开始，使得气体巨星在$\sim$ 100万年后形成。压力最大值也起到了运移圈闭的作用。原行星盘中的压力极大值是尘埃陷阱、由流动不稳定性形成的星子和行星迁移陷阱的优先位置。所有这些条件允许通过卵石和星子的混合吸积快速形成一颗巨大的行星。
2020-08-14 astro-ph.EP
Planetesimal formation starts at the snow line
星子形成阶段代表了我们对行星形成过程理解的一个主要空白。晚期行星吸积模型通常对星子和卵石的分布做出任意假设，而尘埃演化模型则预测星子的形成只可能在某些轨道距离上。我们想测试水雪线在原行星盘富含气体阶段触发第一个微行星形成的重要性，当巨行星的核心必须形成时。我们将气盘演化、尘埃生长和碎裂、水冰蒸发和再凝结、固体和水蒸气的运输以及通过流动不稳定性形成的微行星连接到一个单一的一维原行星盘演化模型中。我们发现雪线周围发生的过程以两种方式促进了星子的形成。首先，由于湿骨料和干骨料之间粘附特性的变化，雪线内部存在“交通堵塞”，这减缓了固体落到恒星上的速度。其次，冰的蒸发和水的向外扩散，然后再凝结，增加了冰卵石的丰度，通过雪线外的流动不稳定性触发了星子的形成。星子的形成受到生长障碍和径向漂移的阻碍，因此需要特定的条件才能发生。雪线是一个有利的位置，在那里星子的形成是可能的广泛的条件，但仍然不是在每一个原行星盘模型。这一过程在具有低固有湍流和增加的初始尘气比的大的冷盘中特别得到促进。
2017-09-29 astro-ph.EP
A new view on planet formation
行星形成的标准图片假定，巨大的气体行星是过度生长的岩石行星，质量足以吸引巨大的气体大气。最近的研究表明，相反的观点在物理学上是合理的：岩石状的类地行星是前巨行星胚胎，由于母恒星的影响，它们的气体“干到骨头”。在这里，我们提供了一个简短的概述，这种“潮汐缩小”假说的背景下，太阳系的结构。
2010-12-08 astro-ph.EP
The influence of planetesimal fragmentation on planet formation
本文通过种群合成模拟研究星子碎裂对行星形成的影响，发现碎裂与径向漂移共同作用可增强或阻碍行星形成，且其效应与碎片尺寸及冰线位置密切相关。
2023-05-26 astro-ph.EP
Formation of multiple-planet systems in resonant chains around M dwarfs
最近的观测揭示了在M型矮星周围存在由地球质量的行星组成的多行星系统。它们的大部分轨道都接近于共振轨道，这表明行星在低质量恒星周围形成时通常被困在共振链中。我们研究了低质量恒星周围共振链中多行星系统的形成。基于Ormel等人（2017）的TRAPPIST-1系统形成模型，构建了在盘演化早期阶段通过卵石吸积形成多行星形成的时间演化模型。我们的模拟表明，了解原行星出现的时间尺度对于确定行星的数量及其捕获的共振是很重要的：随着原行星出现时间尺度的增加，形成的行星越来越少，它们被困在更广泛的分离共振中。我们发现，在共振链中形成稳定的多行星系统的原行星出现时间尺度是有一定范围的。这个范围取决于恒星的质量和盘的大小。我们认为，原行星出现的时间尺度是一个关键参数，研究形成的多行星系统与行星在低质量恒星周围的共振链。还讨论了模型中行星的组成。
2020-12-07 astro-ph.EP
Effects of Proxima Centauri on Planet Formation in Alpha Centauri
半人马座比邻星是一颗M矮星，距离半人马座阿尔法双星约15，000天文单位，同向运动，可能在一个松散的轨道上。动态模拟表明，这种配置可以形成一个更紧密的绑定三重系统。作为我们最近的邻居，这些恒星作为潜在的行星宿主引起了极大的兴趣，恒星的动力学决定了系统内任何行星的形成。在这里，我们提出了一个方案的演变阿尔法半人马座A和B和比邻星作为一个三重系统。基于N体模拟，我们确定这条形成的途径是合理的，我们量化的影响，行星形成的半人马座阿尔法双星。我们预计，这种形成的情况可能比在当前配置中形成的系统稍微截断了星周盘，但它很可能不会阻止类地行星形成。我们在这个系统中模拟了行星形成，发现在大多数情况下，可以预期两个或更多的类地行星围绕半人马座阿尔法A或B，在一个区域内运行约2 AU，假设星子和行星胚胎能够首先在系统中形成。此外，类地行星形成和稳定在比邻星的宜居带也是合理的。然而，这些恒星周围没有行星可能表明过去的恒星动力学具有高度破坏性。
2016-08-22 astro-ph.EP
