Dynamical analysis of the Gliese-876 Laplace resonance
自开普勒任务以来，涉及平均运动公度的多个行星系的存在显著增加。虽然大多数对应于2行星共振，但也发现了多个共振，拉普拉斯共振是三体共振的一种特殊情况，其中连续对之间的周期比接近n_1/n_2，接近n_2/n_3，接近2/1。目前尚不清楚这种三重共振如何起作用以稳定（或不稳定）系统。最可靠的位于拉普拉斯共振的太阳系外系统是GJ 876，因为它有两个独立的确认。然而，最佳拟合参数是在没有共振结构的先验知识的情况下获得的，并且没有对系统的所有可能的稳定解进行探索。在目前的工作中，我们通过改变第三颗外行星的行星参数，探索了GJ 876系统中拉普拉斯共振所允许的不同配置。我们发现，在这种情况下，拉普拉斯共振是一个稳定机制本身，由一个小岛的规则运动所包围（不稳定）高度混乱的轨道。低偏心轨道和-20至20度的相互倾角与观测结果一致。为了保持轨道的稳定性，必须假定一定的质量比范围。最后给出了近心辐角和平均异常的约束条件，以保证这类系统的稳定性。
2013-05-28 astro-ph.EP
Excitation of the Orbital Inclination of Iapetus during Planetary Encounters
土星的卫星土卫八的轨道位于一个过渡区域，拉普拉斯表面从赤道弯曲到土星的轨道平面。土卫八的轨道与当地拉普拉斯平面的倾角约为8度，这是出乎意料的，因为如果土卫八是由拉普拉斯表面上的环行星盘形成的，那么倾角应该是0。因此，似乎有某种过程增加了土卫八的倾角，而使它的偏心率接近于零（目前e=0.03）。在这里，我们研究的可能性，土卫八的倾角是在早期的太阳系不稳定时，土星和冰巨人之间的遭遇发生激发。我们发现，行星相遇对土卫八轨道的动力学影响敏感地依赖于最近的几次相遇的距离。在这里研究的10种不稳定情况中，有4种情况的轨道摄动太大，不可信。有一次，土卫八的轨道几乎没有受到影响。在其余五个例子中，土卫八倾角的扰动足以解释它的现值。然而，在其中三个例子中，土卫八的偏心率被激发到0.1-0.25，并且不清楚它是否可以通过一些后续过程（例如，潮汐和捕获的不规则卫星的动力摩擦似乎不够强）。因此，我们的研究结果意味着，只有2/10的不稳定情况（约20%）可以激发土卫八的倾角到目前的值（约30%的试验导致>5度），同时保持其轨道偏心率低。
2014-06-13 astro-ph.EP
Multiple mean motion resonances in the HR 8799 planetary system
HR 8799是一颗拥有至少4 ~10颗木星质量行星的近恒星，其轨道宽至~ 70天文单位，通过直接高对比度红外成像探测到。大的伴星和碎片盘被报道在~10au的内部，和~ 100 au的外部，表明过去有巨大的原行星盘。HR 8799系统的动力学状态还没有完全解决，由于有限的天体测量数据覆盖微小的轨道弧。我们构建了HR 8799系统的一个新的轨道模型，假设行星在更宽的轨道上形成后会迅速迁移。我们发现HR 8799行星可能参与了双拉普拉斯共振，1 e：2d：4c：8b MMR。类圆形行星轨道与恒星赤道共面，与天平面倾斜约25度。这一最佳轨道配置与天体测量学、碎片盘模型和冷却模型的质量估计相匹配。多重MMR在恒星的年龄~ 160 Myr是稳定的，至少1 Gyr，除非存在对N体动力学的显著扰动。我们预测了四种配置，第五颗假设的最内侧行星HR 8799 f在~9.7au或~7.5au轨道上，分别将MMR链扩展到三重拉普拉斯共振1f：2 e：4d：8 c：16 b MMR或1f：3e：6d：12 c：24 b MMR。我们的研究结果可能建立强的边界条件系统的形成和它的早期历史。
2014-03-06 astro-ph.EP
Giant impacts preferentially remove low-mass atmospheres: a generalised scaling law for impact-driven atmospheric loss
University of Bristol（布里斯托大学）
本研究通过三维模拟发现巨大撞击优先剥离低质量大气，提出包含大气质量的新标度律，并应用于太阳系形成模拟，揭示了撞击随机性对行星大气多样性的关键塑造作用。
2026-10-06 astro-ph.EP
Characterizing the Orbital and Dynamical State of the HD 82943 Planetary System With Keck Radial Velocity Data
我们提出了一个更新的分析径向速度数据的HD 82943行星系的基础上，10年的测量与凯克望远镜。先前的研究表明HD 82943系统有两颗行星可能处于2：1的平均运动共振（MMR），轨道周期约为220和440天（Lee et al. 2006）。然而，也有人提出了两颗行星1：1共振（Gozdziewski & Konacki 2006）或三颗行星拉普拉斯4：2：1共振（Beauge et al. 2008）的替代拟合。在这里，我们使用\c{hi} 2最小化结合参数网格搜索调查的轨道参数和动力学状态的定性不同类型的适合，我们比较的结果与差分进化马尔可夫链蒙特卡罗方法。我们的研究结果支持共面2：1 MMR配置的HD 82943系统，并显示没有证据的1：1或3行星拉普拉斯共振适合。该系统相对于天平面的倾角约为20（+4.9 -5.5）度，并且该系统包含两颗质量约为4.78 MJ和4.80 MJ（MJ是木星的质量）的行星，内行星和外行星的轨道周期分别约为219天和442天。最佳拟合是动态稳定的，偏心型谐振角θ1和θ2都在0度左右振动。
2013-09-17 astro-ph.EP
Orbital Perturbations of the Galilean Satellites During Planetary Encounters
Nice巨行星动力学不稳定性和迁移模型可以解释现今太阳系的许多性质，并可以用来约束其早期结构。根据类地行星的约束和小行星带的动力学结构，在尼斯模型的跳跃木星版本中，木星遇到了一个冰巨星。在这里，我们研究伽利略卫星在跳跃木星模型中的生存。这是一个重要的问题，因为冰巨人的遭遇，如果足够深，可能会动态地扰乱伽利略卫星的轨道，并导致难以置信的结果。我们进行了数值积分，我们跟踪了行星相遇对伽利略卫星的影响。我们考虑了Nesvorny & Morbidelli（2012）中的三个不稳定性案例，它们在遭遇的数量和分布上都不同。我们发现，在一种情况下，近距离接触的数量相对较少，伽利略卫星轨道没有受到显着影响。在另外两颗卫星中，所有卫星的轨道偏心率都因遭遇而被激发，木卫四的半长轴发生了变化，并且在很大一部分试验中，内部三颗卫星的拉普拉斯共振被破坏。随后的潮汐演化抑制了偏心率，并可以在拉普拉斯共振中重新捕获卫星。一个更重要的约束是卫星的轨道倾角，它可以在相遇时被激发，而不会被潮汐明显衰减。我们发现，Nesvorny & Morbidelli（2012）的一个不稳定性案例显然不符合这一约束。这表明木星的规则卫星可以用来限制跳跃木星模型中的相遇性质，并帮助我们更好地理解早期太阳系是如何演化的。
2014-05-08 astro-ph.EP
A generalised microbial cell model for methane biosignature predictions
Department of Physics and Astronomy, University of Exeter（埃克塞特大学物理与天文学系）
针对多数潜在宜居行星与地球不同的情况，探索基于地球生命知识但不受限的广义微生物细胞模型，通过建模产甲烷微生物单物种生物圈，研究细胞相关因素对甲烷生物特征的影响，探讨预测方法及模型适用性。
2026-07-08 astro-ph.EP
Laplace surface dynamics, revisited: satellites, exo-planets and debris with distant, eccentric companions
迄今为止，对$\textit{Laplace Surface}$动力学的研究都是在一个扁中心体（粒子与之结合）和一个被捕获到四极级的遥远的倾斜伴星的组合场中，研究形状和方向固定的测试粒子轨道。虽然四极近似对于在近圆形轨道上围绕行星的卫星来说足够了，但它无法捕捉到在相当偏心的轨道上的宽的双星伴星（无论是恒星、行星还是黑洞）所引起的基本动力学特征。考虑到类似的天文环境，我们将经典的拉普拉斯框架扩展到更高的多极，并绘制出静止轨道的主干，现在由于轴对称破缺而变得复杂。偏心和倾斜的拉普拉斯平衡，这已经预示在系统足够大的相互倾斜，在这里描绘了一个广泛的相互倾斜的扰动。我们恢复他们的测试粒子在一个热的木星和广泛的偏心恒星二进制领域，突出了它们的相关性的架构的多行星系统的二进制文件。然后，我们扩展和部署我们的机器离家更近，因为我们认为在一个假定的第九颗行星的存在下，海王星外天体（TNOs）的长期动力学。我们展示了如何广义拉普拉斯平衡种子岛屿的外海王星对象被庇护周围，岛屿内的混乱的海洋，我们通过庞加莱$é$部分捕获，同时突出了一个美丽的拉普拉斯和Kozai Lidov长期动力学结构之间的相互作用。一个非常经典的故事复活的外行星21世纪！
2021-07-20 astro-ph.EP
Resonant chains in triple-planetary systems
研究了三行星系统中共振链的动力学与形成机制，通过定义哈密顿量并构建动力学图谱，发现稳定的拱点共转共振族广泛存在，并验证了会聚迁移可形成沿ACR族演化的偏心共振构型。
2024-05-08 astro-ph.EP
There might be giants: unseen Jupiter-mass planets as sculptors of tightly-packed planetary systems
对于轨道周期为$\gtrsim$ 1 yr的行星，开普勒样本的有限完整性使系外行星系统可能拥有未被发现的巨行星的可能性成为可能。如果这样的行星存在，它们与内行星的动力学相互作用可能对塑造这些系统的最终轨道结构至关重要。使用$N$体代码与额外的力量来模拟原行星盘的影响，我们进行模拟的组装紧凑系统的超级地球质量的行星与看不见的巨大的同伴。模拟的系统类似于开普勒-11或开普勒-32，因为它们包含4或5个内部超级地球，但我们的系统也包含更长周期的巨伴星，这些伴星不太可能被开普勒探测到。我们发现，巨大的同伴往往打破宽间距，一阶平均运动共振，使内行星迁移到更紧密的共振。这导致更紧凑的架构，并增加拉普拉斯共振链的发生率。
2015-12-08 astro-ph.EP
The Lick-Carnegie Exoplanet Survey: A Uranus-mass Fourth Planet for GJ 876 in an Extrasolar Laplace Configuration
利用Keck/HIRES对附近的M4 V红矮星GJ~876进行的持续径向速度监测揭示了该系统中存在一颗质量与天王星相当的第四行星伴星。这颗新行星的平均周期为$P_e=126.6$天（超过径向速度观测的12.6年基线），最小质量为$m_e\sin{i_e}=12.9\pm 1.7\,M_{\oplus}$。自洽的N体拟合径向速度数据集表明，四行星系统有一个不变的平面，相对于$i=59.5^{\circ}$的天空平面倾斜。通过引入行星"b“和" c”之间的相互倾斜度，拟合并没有得到显着改善，但新数据确实证实了最里面的行星“d”的非零偏心率$e_d=0.207\pm0.055$。在我们的最佳拟合共面模型中，新组件的质量为$m_e=14.6\pm1.7\,M_{\oplus}$。我们的最佳拟合模型将新行星与先前已知的巨行星（具有$P_c=30.4$和$P_b=61.1$天的平均周期）置于三体共振中。拉普拉斯共振的临界参数$φ_{\rm Laplace}=λ_c-3λ_b+2λ_e$以$Δφ_{\rm Laplace}=40\pm13^{\circ}$的振幅约为$φ_{\rm Laplace}=0^{\circ}$振动。数值积分表明，四行星系统至少在10亿年内是稳定的（至少在共面的情况下）。这三颗巨行星围绕一颗M矮星主星运行的共振构型与木星的三颗内伽利略卫星的拉普拉斯构型不同，后者围绕$φ_…
2010-06-22 astro-ph.EP
Dynamical Stability of the Laplace Resonance
本研究分析多共振行星系统中德西特平衡态的动力学稳定性，追踪平衡态族至精确通约点，确定其精确位置，并验证标准及额外德西特平衡态的利亚普诺夫稳定性。
2024-11-06 astro-ph.EP gr-qc math-ph
Searching for planetary signals in Doppler time series: a performance evaluation of tools for periodograms analysis
我们进行了一个比较分析的三种算法的性能，广泛用于确定显着的周期性的径向速度（RV）数据集：广义Lomb Scargle周期图（GLS），其修改后的版本的基础上贝叶斯统计（BGLS），和多频周期图计划称为FREquency DEComposer（FREDEC）。我们将算法应用于一套数值模拟（单个和多个）低振幅开普勒RV信号引起的低质量的同伴周围M-矮星小学。在理想化的最佳情况下（单行星、圆形轨道、白噪声），三种周期搜索方法的全局性能非常相似。然而，GLS、BGLS和FREDEC在正确识别更复杂的信号（包括恒星源、偏心轨道、多行星的相关噪声）时并不等同，其效率损失程度随系统参数而变化，完整性和可靠性水平下降。最大的差异记录在错误检测的数量上：GLS和BGLS采用的残差分析的标准方法在多个系统的情况下转化为大部分错误警报（$\sim30\%$），而不是同时多频搜索的FREDEC方法的$\sim10\%$。我们的研究结果加强了需要加强和进一步发展的最积极和有效的{ \it从头开始}战略的鲁棒识别RV数据集中的低振幅行星信号，特别是现在RV调查开始实现潜在的可居住的地球质量的行星周围的晚型恒星的敏感性。
2017-03-20 astro-ph.EP
Particle dynamics in TOI-178 planetary system
本研究通过N体模拟分析TOI-178系统粒子动力学，发现共轨区域增宽及柯克伍德间隙结构，并揭示与行星b共振相关的倾角振荡，为共振多行星系统提供基线特征。
2025-09-09 astro-ph.EP
The orbital architecture and debris disks of the HR 8799 planetary system
用直接成像方法探测到了HR 8799行星系，该行星系有4颗~10 mJup行星，轨道宽达70 au，周期长达500年。由于时间有限的天体测量覆盖了~20年，它有趣的轨道结构还没有完全解决。早些时候，我们构建了一个启发式模型的基础上快速，收敛迁移的行星系统。我们开发了这个模型的一个结构更好、CPU效率更高的变体。我们重新分析了Konopacky（2016）中的自洽、均匀天体测量数据集。最佳拟合配置与我们先前的发现一致。这些行星可能参与了动态鲁棒的拉普拉斯共振链。假设行星的质量低于目前的探测极限0.1-3木星质量，在观测到的内轨道内，或超出外轨道，分别不会影响系统的长期稳定性。我们预测这些未检测到的物体的位置。观测到的行星的长期稳定轨道模型有助于模拟系统中碎片盘的动态结构。CPU高效的快速指示器技术可以在10^6个粒子的尺度上揭示它们复杂的共振形状。我们研究了在90-145 au之间检测到的外盘的内边缘。我们还重建了外盘，假设它已经受到行星会聚迁移的影响。盘的复杂形状在很大程度上取决于各种动力学因素，例如未检测到的行星的轨道和质量。它可能是高度非圆形的，它的模型也不是唯一的，无论是观测的限制，以及它的起源。
2018-07-16 astro-ph.EP
The Laplace Surface of a Circumplanetary Disc
本文研究环行星盘的拉普拉斯面形状，考虑气体压力、自引力、粘性及引力效应，发现温暖盘较经典面更扁平且倾斜，对木星不赤道对齐，影响卫星轨道演化。
2025-03-28 astro-ph.EP astro-ph.SR
Six transiting planets and a chain of Laplace resonances in TOI-178
确定多行星系的结构是理解行星形成和演化的基石之一。共振系统是特别重要的，因为它们的轨道结构的脆弱性，确保了没有重大的散射或碰撞事件发生以来，最早的形成阶段，当母原行星盘仍然存在。在这种情况下，TOI-178一直是特别关注的主题，因为第一次TESS观测暗示了2：3：3的共振链。在这里，我们报告的结果，从CHEOPS，ESTENO，NGTS，和SPECULOOS的观测，目的是破译该系统的特殊轨道结构。我们发现TOI-178至少有六颗行星处于超级地球到迷你海王星的区域，半径范围从1.152（-0.070/+0.073）到2.87（-0.13/+0.14）地球半径，周期为1.91，3.24，6.56，9.96，15.23和20.71天。除了最里面的一颗外，所有行星都形成了一个2：4：6：9：12的拉普拉斯共振链，行星密度在行星之间显示出重要的变化，从行星c和d之间的地球密度的1.02（+0.28/-0.23）到0.177（+0.055/-0.061）倍。使用贝叶斯内部结构检索模型，我们表明，在行星中的气体量并不以单调的方式变化，相反，人们会期望从简单的形成和演化模型，不像其他已知的系统中的拉普拉斯共振链。TOI-178的亮度允许精确描述其轨道结构以及目前已知的六颗过境行星的物理性质。该系统独特的轨道结构和行星平均密度的多样性将使研究行星内部结构和大气演化成为可能，为超级地球和迷你海王星的形…
2021-01-22 astro-ph.EP
Normal forms for the Laplace resonance
本文提出一个基于开普勒问题扰动和共振坐标变换的框架，计算拉普拉斯共振的正规形，识别两类平衡点，并准确预测共振天平动宽度，以伽利略系统和GJ-876为例验证。
2024-11-06 astro-ph.EP nlin.CD
On the extension of the Laplace-Lagrange secular theory to order two in the masses for extrasolar systems
我们研究了几个系外行星系统的长期演化扩展的拉普拉斯-拉格朗日理论，以二阶的质量。使用的庞加莱正则变量的哈密顿展开，我们确定的基频的运动和计算分析的开普勒元素的长期演变。我们的研究清楚地表明，对于接近平均运动共振的系统，二阶近似比通常采用的一阶近似更准确地描述了它们的长期演化。此外，该方法考虑了平均距平对长期动态的影响。最后，我们建立了一个简单的标准，这是有用的区别三类不同的行星系统：（i）{ \it长期}系统（HD 11964、HD 74156、HD 134987、HD 163607、HD 12661和HD 147018）;（ii）系统{ \it接近平均运动共振}（HD 11506、HD 177830、HD 9446、HD 169830和$\upsilon$仙女座）;（iii）系统{ \it非常接近}或{ \it处于平均运动共振}（HD 108874、HD 128311和HD 183263）。
2013-06-24 astro-ph.EP math-ph math.DS
Chaotic Excitation and Tidal Damping in the GJ 876 System
M矮星GJ 876是已知距离多行星系最近的恒星。三颗外行星被锁定在一个混沌的拉普拉斯型共振和一个明显偏心的短周期超级地球中，这个系统代表了对太阳系外行星动力学的独特阐述。一个关键的问题，关系到这个系统的长期演化，以及近距离行星的命运，是如何保持最内侧行星的显着偏心率，以对抗与宇宙年龄相当的时间尺度上的潮汐循环。在这里，我们采用随机长期扰动理论和N体模拟表明，最内部的行星的轨道是由外在的混沌强迫和潮汐耗散之间的微妙平衡。因此，行星的轨道偏心率代表了其潮汐品质因数的间接测量。根据该系统的现今结构，我们估计太阳系外的超级地球GJ 876 d具有太阳系气体巨星的潮汐Q~ 10，000 - 100，000- a值特征。
2018-02-23 astro-ph.EP
Dynamical Evolution of Multi-Resonant Systems: the Case of GJ876
GJ876系统是太阳系外最早发现的多行星系统之一，并且长期以来一直被认为拥有一对共振的巨行星。随后对该系统的表征显示，在外部轨道上存在一个额外的海王星质量物体，与先前已知的行星锁定在三体拉普拉斯平均运动共振中。虽然这个系统是目前唯一已知的拉普拉斯共振的太阳系外例子，但它与伽利略卫星的不同之处在于行星的轨道运动是混乱的。在这项工作中，我们提出了一个简单的扰动模型，照亮了这个系统固有的随机性的起源，并推导出解析估计的李雅普诺夫时间以及混沌扩散系数。然后，我们解决形成的多共振结构内的原行星盘，并表明，除了耗散效应，需要适度的湍流强迫再现所观察到的混沌配置。因此，这项工作的地方上的典型的形成环境的行星系的重要限制，并通知的属性，从扩展磁盘驱动的演变产生的代表性的轨道架构。
2015-03-31 astro-ph.EP math.DS nlin.CD
Future destabilisation of Titan as a result of Saturn's tilting
内容：由于土卫六的迁移和土星可能在长期的自旋轨道共振中被捕获，最近的工作表明土星的密度今天可能会稳步增加，并可能在未来数十亿年内达到很大的值。已知高密度行星周围的恒星在其拉普拉斯半径附近是不稳定的，但迄今为止使用的近似值在这个区域是无效的。目的：我们的目标是调查的行为，一颗行星和它的卫星时，卫星穿过其拉普拉斯半径，而行星被锁定在长期的自旋轨道共振。方法：在前人工作的基础上，重新定义Laplace曲面的概念.我们用它来建立一个平均的分析模型，耦合行星自转轴和卫星动力学。结果如下：我们发现，动力学是围绕一个临界点，S1，在那里的相空间结构是奇异的，位于90°的曲率和附近的拉普拉斯半径。如果行星的自旋轴进动率在卫星向外或向内迁移时通过共振保持固定，那么S1就像一个吸引子，系统被迫向其演化。当它到达S1附近时，整个系统崩溃，要么是因为行星被从共振中驱逐，要么是因为卫星被弹出或碰撞到行星上。结论：如果土卫六的迁移在未来不停止，土卫六和土星可能会在几千兆年到几十千兆年之间达到不稳定状态，这取决于土卫六的迁移速度。这一演变将使土卫六不稳定，并将土星推向90°的轨道。我们的发现可能对天王星产生重要影响。它们还提供了一种直接的机制，用于产生具有正面大质量环的凌日系外行星，这种配置经常被提出来解释一些超级喷气式系外行星。
2021-10-11 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
The inclination of the planetary system relative to the solar equator may be explained by the presence of Planet 9
我们评估了一颗遥远的行星，通常被称为行星9，对太阳系巨行星动力学的影响。我们发现，考虑到行星9的大距离，内部巨行星的动力学可以分解为经典的拉格朗日-拉普拉斯动力学相对于它们自己的不变平面（正交于它们的总角动量矢量的平面）和所述平面相对于包括行星9的太阳系的总角动量矢量的缓慢进动。在行星9的某些特定配置下，这种岁差可以解释目前巨行星的不变平面和太阳赤道之间大约6度的倾斜。建立了一个分析模型，描述了巨行星9的质量、倾角、偏心率和半长轴对内巨行星不变面倾角演化的影响，并对巨行星和行星9的运动方程进行了数值模拟，验证了我们的分析方法。行星9的升交点的经度被发现与巨行星不变平面的升交点的经度有关，这也限制了行星9在黄道上的交点的经度。一些行星9的配置，可以解释目前的太阳倾斜是兼容的那些建议，以解释最遥远的柯伊伯带天体的轨道限制。因此，这项工作一方面为目前内部巨行星的不变平面和太阳赤道之间的倾斜提供了一个优雅的解释，另一方面，为行星9的轨道要素增加了新的约束。
2016-07-18 astro-ph.EP
Laplace-like resonances with tidal effects
通过考虑平均经度变化的不同比率，我们概括了三颗卫星S1，S2和S3之间的拉普拉斯共振。这些共振，我们称之为类拉普拉斯共振，在2：1&2：1，3：2&3：2和2：1&3：2共振的情况下被分类为一阶，在3：1&3：1共振的情况下被分类为二阶，在2：1&3：1共振的情况下被分类为混合阶。我们考虑一个模型，其中包括与中心体的引力相互作用，由于其扁率的效果，卫星S1，S2和S3的相互引力影响和长期的第四颗卫星S4的引力效应，它在伽利略系统中扮演的角色木卫四。此外，我们还考虑了由于内卫星和中心体之间的潮汐力矩所引起的耗散效应。我们通过研究不同的方面来研究这些类似拉普拉斯的共振：（i）我们研究了当考虑耗散时共振的存在，在中心体快速或缓慢旋转的情况下，采用两种不同的耗散效应表达式，（ii）我们研究了当一些参数变化时，特别是扁率系数，半长轴，和偏心率的卫星，（iii）我们分析了一阶共振的线性稳定性的参数的不同值，（iv）我们还包括与S 4的完整的引力相互作用，以分析其可能的捕获共振。结果表明，一阶，二阶和混合阶共振之间的显着差异，这可能会发现应用时，在太阳系中的卫星的演化历史进行研究，也在可能的实际配置的太阳系外行星系。
2021-09-06 astro-ph.EP math.DS physics.space-ph
Addressing the statistical mechanics of planet orbits in the solar system
太阳系中行星动力学的混沌性质表明了行星轨道统计方法的相关性。在这样的统计描述中，行星随时间变化的位置和速度被它们轨道根数的概率密度函数（PDF）所取代。在统计力学的框架内建立这种方法是很自然的。在本文中，我专注于无碰撞激发的偏心率和倾角的引力相互作用的行星系，这种动力学的原型是未来的行星轨道在太阳系。因此，我解决了太阳系中行星轨道的统计力学，并试图重现由Laskar（2008）数字构建的PDF。我表明，微正则系综的拉普拉斯-拉格朗日理论准确地再现巨行星轨道的统计。为了模拟内行星，我研究了在相空间中由运动的长期积分约束的等概率性。地球和金星的偏心率和倾角PDF复制没有自由参数。在一个固定的模型的限制，预测也显示出合理的协议与火星PDF和水星的倾角。相反，水星的偏心率需要更深入的分析。最后，我重新回顾了Laskar的随机漫步方法，以研究内行星PDF的时间依赖性。这种统计理论可以与行星形成背景下行星轨道的直接数值模拟相结合，行星形成可能是一个混沌过程。
2017-03-27 astro-ph.EP
Secular Dynamics of Multiplanetary Circumbinary Systems
我们提出了一个分析的形式主义来研究一个系统的长期动力学的N-2行星绕一个双星在外轨道。我们引入一个典型的坐标系和扩展的扰动函数的典型椭圆元素，结合勒让德多项式和拉普拉斯系数，以获得一个一般的形式主义的长期描述这种类型的配置。在二次近似的基础上，我们给出了单行星和双行星情况下行星轨道的简化解析解。从两行星模型，我们表明，内行星加速岁差率的二进制近心点，这反过来，可能会进入与外行星的长期频率共振，特征长期共振。我们计算这种共振的近似位置的解析表达式，并将其应用到已知的circumbinary系统，在那里我们表明，它可以发生在相对较近的轨道，例如在2.4 AU的开普勒-38系统。用一个更精细的模型，我们分析了这种长期共振的动力学，我们表明，相应的不动点的分叉可以影响长期演化和稳定的行星系。通过与精确运动方程的完全积分的比较，我们验证了我们的分析模型的准确性。
2017-11-07 astro-ph.EP
On the local and global properties of the gravitational spheres of influence
我们重新审视引力活动球的概念，我们给它一个几何和物理意义。这项研究的目的是完善这一概念在一个更广泛的背景下，可以，例如，适用于系外行星的问题（在银河恒星盘恒星行星系统），以确定一个行星系的第一级“边界”。本文所用的方法依赖于经典天体力学，并在三体问题（如恒星-行星-卫星系统）的框架下建立运动方程。我们从行星活动范围的基本定义开始，即在计算卫星运动的扰动时，可以假设行星为中心体，太阳为扰动体的空间区域。然后，我们调查的几何性质和物理意义的比率的太阳加速度（中心和扰动）和行星加速度（中心和扰动），和他们定义的边界。我们清楚地区分整个文件之间的领域活动，切波塔列夫领域（一个特殊的情况下领域的活动），拉普拉斯领域，和希尔领域。最后两个往往被错误地认为是同一个。此外，仔细观察和比较的恒星的加速度（中央/扰动）的行星加速度（中央/扰动）作为一个函数的行星中心距离的比率，我们已经确定了不同的动力学制度中提出的半解析分析。
2020-05-26 astro-ph.EP astro-ph.SR
How to reach the orbital configuration of the inner three planets in HD 40307 Planet System ?
在行星系统HD 40307中形成目前三个热超级地球的结构对动力天文学家来说是一个挑战。在两个连续的周期比都接近和略大于2的情况下，系统可能已经从成对的2：1平均运动共振（MMR）演变而来。本文研究了原始气体盘耗尽后三颗行星周期比的演化。在中心星的潮汐耗散作用下，有三种路径可能导致当前的位形，它们是：（i）仅通过拱点排列;（ii）两两2：1 MMR，然后通过拱点排列;（iii）4：2：1 Laplace共振（LR），然后通过拱点排列。所有这三种情况都需要行星$\sim0.15$的初始偏心率，这意味着气体盘耗尽期间和之后的行星散射历史。这三个程序都将经过拱线对准阶段，最终进入近零偏心状态。我们还发现了每种套路的一些特点。如果系统一开始就经历了两两2：1的MMR，那么外两颗行星的MMR将首先被打破，达到目前的状态。至于程序（iii），行星将在一些高阶共振的位置处脱离拉普拉斯共振。在行星c和d的高阶共振17：8或32：15处，系统将可能进入当前状态作为最终平衡。
2014-08-19 astro-ph.EP
A dynamically-packed planetary system around GJ667C with three super-Earths in its habitable zone
由于低质量恒星的光度较低，地球大小的行星上存在液态水的轨道相对较近，这会产生多普勒信号，可以使用最先进的多普勒光谱学检测到。GJ 667 C已经被两个超级地球候选者环绕。我们调查的数据是否支持存在额外的同伴。我们从HARPS提取的光谱中获得新的多普勒测量，并将它们与PFS和HIRES光谱仪中获得的测量结果相结合。我们使用贝叶斯和基于周期图的方法来重新评估候选人的数量，并评估每个检测的置信度。在其他测试中，我们通过分析每个多普勒信号活动指数的相关性和调查准周期性来验证行星候选人。GJ 667 C的多普勒测量可以用六个开普勒信号更好地描述：两个已知的候选者（b和c）;另外三个周期为92、62和39天的少数地球质量候选者（d、e和f）;在260天轨道上的冷超级地球（g）和在17天轨道上的$\sim$ 1 M $_\oplus$物体的诱人证据（h）。我们探讨是否长期稳定的轨道是兼容的数据，通过整合8个$\times 10^4$解决方案来自贝叶斯抽样。由六颗行星组成的系统与动态稳定配置兼容。对于太阳系，最稳定的解不包含平均运动共振，并通过解析的拉普拉斯-拉格朗日解很好地描述。第七颗行星（h）的存在是由以下事实支持的：它似乎正中心位于六行星解决方案中唯一剩下的稳定岛屿上。考虑到恒星通量以及潮汐耗散效应的可居住性评估表明，有三颗（也许四颗）行星可能适合居住.
2013-06-25 astro-ph.EP astro-ph.IM
Characterizing planetary systems with SPIRou: M-dwarf planet-search survey and the multiplanet systems GJ 876 and GJ 1148
本研究介绍SPIRou遗产巡天的M型矮星系外行星盲搜项目，利用其2.5年观测数据重新分析GJ 876和GJ 1148两个多行星系统，验证了GJ 876的拉普拉斯共振特性并获取其磁图，同时优化了GJ 1148的行星模型。
2023-07-21 astro-ph.EP astro-ph.SR
Periodic orbits in the 1:2:3 resonant chain and their impact on the orbital dynamics of the Kepler-51 planetary system
太空任务已经发现了大量的系外行星在（或接近）平均运动共振（MMR）和共振链中演化。通常，由于观测的局限性，发表的数据表现出非常高的不确定性，这些局限性在特别短或长的时间尺度上将混沌引入系统的演化。我们提出了一种研究这种系统的动力学探索相空间中的特定区域。我们通过研究三行星系统Kepler-51的长期轨道稳定性来验证我们的方法，并支持或限制其数据。这是一个双重过程，分为两个步骤：计算1：2：3共振链中的周期轨道族和通过动态稳定性映射可视化相空间。我们提出了一般四体问题的新结果。稳定的周期轨道只在低偏心率制度。我们展示了三种可能的情况下，保护开普勒-51，每个约束。首先，存在2/1和3/2两体MMR，其中$e_b<0.02$，使得这些两体MMR持续延长的时间跨度。其次，存在1：2：3三体类拉普拉斯共振，其中$e_c<0.016$和$e_d<0.006$是这种链可行的必要条件。第三，对于内行星对，2/1 MMR内部存在1/1次级共振，而对于外行星对，则存在拱点差振荡，只要观测偏心率$e_b$和$e_c$与$e_d\approx 0$一样有利。为了获得一个最佳的扣除的轨道要素，这项研究展示了动力学分析的基础上进行平行的拟合过程中的周期性轨道的需要。
2022-03-14 astro-ph.EP nlin.CD physics.space-ph
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
On the dynamics of multiple systems of hot super-Earths and Neptunes: Tidal circularization, resonance and the HD 40307 system
[摘要]我们考虑一个热的超级地球或海王星系统的动力学，如HD 40307。我们表明，由于潮汐与中央恒星的相互作用导致小偏心率，在这个系统中的行星可能会发生共振耦合，即使周期比偏离非常精确的可重复性显着。在一个三行星系统中，这是由共振角平动或与轨道要素的长期变化相关联的事实表明的。我们认为HD 40307中的行星在通过盘迁移时处于严格的拉普拉斯共振。在进入圆盘内腔后，潮汐相互作用会导致周期比从2增加，但内部对的偏离小于外部对，与HD 40307中发生的情况相反。然而，如果在行星系从盘中脱离后不久，共振被类似近距离接触的事件冲动地修改，那么在HD 40307中发生的这些对之间的关系可能会产生。我们发现，这是在原则上可能的几个1.d-3的顺序上的一个小的相对扰动，但然后我们发现，在一个合理的时间演化到目前的系统是可能的，只有当质量显着大于最小质量和潮汐耗散是非常有效的。另一方面，我们发现，如果最外层行星的离心率被冲动地增加到0.15左右，就可以产生像HD 40307这样的系统，它的质量最小，潮汐耗散更真实。我们在这里考虑的共振耦合潮汐演化的形式是相当普遍的，并且对于例如CoRoT 7 b的具有明显较短轨道周期特征的内行星系统可能具有更大的意义。
2010-02-10 astro-ph.EP
The fragility of the Uranian moons during the giant planet instability
Johns Hopkins APL（约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室）；Planetary Science Institute（行星科学研究所）；University of Oklahoma（俄克拉荷马大学）；Rice University（莱斯大学）；Southwest Research Institute（西南研究院）
研究通过模拟巨行星不稳定期间的碰撞事件，发现木星和海王星卫星系统的生存概率均低于15%，并探讨了碰撞对卫星系统破坏的影响。
2026-03-23 astro-ph.EP
