The Dynamics of Tightly-packed Planetary Systems in the Presence of an Outer Planet: case studies using Kepler-11 and Kepler-90
我们探讨了一个未被发现的外部巨行星的动力学，可观测性和系统的稳定性与紧密包装的内部行星（STIPs）的影响。我们使用直接的数值模拟，随着长期的理论和合成长期的频谱分析如何开普勒-11和开普勒-90的类似物的行为，在存在一个几乎共面的，类抛物面外扰动与半长轴之间1和5.2 AU。大部分外部扰动的位置并不影响内部行星系的演化，除了改变岁差频率。然而，在某些地方，外行星会导致系统不稳定，部分原因是长期的偏心率共振。在开普勒-90中，有一个轨道距离范围，在这个轨道距离范围内，外摄动通过长期相互作用将行星b和c驱动到轨道上，这些轨道的倾角与其余行星的倾角是$\sim16^\circ$。开普勒-90在这种配置中是稳定的。这样的长期共振，因此可以影响所观察到的过境系统的多样性。我们还比较了合成拱点和节的岁差频率与长期理论，并发现一些主要频率之间的不一致，表明行星之间的强相互作用（与系统显示TTV一致）。计算一阶振动角以识别系统中的MMR，Kepler-90中显示了两个近MMR，b和c之间的比例为5：4，g和h之间的比例为3：2。
2018-02-05 astro-ph.EP
Long-Term Stability of Tightly Packed Multi-Planet Systems in Prograde, Coplanar, Circumstellar Orbits within the $α$ Centauri AB System
我们进行长期的模拟，长达100亿年，2 - 6个行星的密集配置，每个行星的质量与地球一样，在围绕$α$ Centauri AB中的恒星组件的嵌套轨道上运行。最内侧的行星最初的轨道要么在恒星经验宜居带（HZ）的内边缘，要么在恒星保守的HZ的内边缘。虽然在低倾角、低离心率的轨道上的个别行星可以在两颗恒星的宜居带中存活，但来自伴星的扰动要求在每颗恒星的宜居带内的多行星系统中行星的最小间距必须明显大于围绕单颗恒星运行的类似多行星系统的间距，以便长寿。双星伴星会使围绕其中一颗恒星运行的行星轨道产生强制偏心率。在相控适当的拱星轨道上，初始偏心率等于其强迫偏心率的行星可以在比初始圆形轨道的行星更接近的轨道上生存，尽管所需的间距仍然高于绕单恒星运行的行星。在这两颗恒星的经验HZ范围内，总共有多达9颗行星在嵌套的椭圆轨道上可以存活到系统的当前年龄，其中5颗围绕着半人马座$α$ B，4颗围绕着半人马座$α$ A。
2018-01-18 astro-ph.EP
The stability of tightly-packed, evenly-spaced systems of Earth-mass planets orbiting a Sun-like star
迄今为止发现的许多多行星系统都以其紧凑性而闻名，相邻行星之间的距离比太阳系中的任何行星都要近。有趣的是，行星宿主恒星的年龄范围很广，这表明这种紧凑的系统可以存活很长一段时间。我们已经使用数值模拟来研究系统如何快速地变得不稳定与行星之间的间距，重点是假设系统的地球质量的行星均匀间隔的轨道（在相互希尔半径）。一般来说，行星最初距离越远，一对行星经历近距离相遇所需的时间就越长。我们恢复以前的研究结果，显示出线性趋势的初始行星间距之间的3和8相互希尔半径和对数的稳定时间。调查数以千计的模拟间距高达13相互希尔半径揭示了不同的调制叠加在这种关系附近的第一和第二阶平均运动共振的相邻和下一个相邻的行星。我们讨论了这种结构的影响和紧凑的多行星系统的稳定性的影响。应用我们的模拟结果，我们表明，多达五个地球质量的行星孤立系可以适合在适宜居带的类太阳恒星没有近距离接触至少$10^9$轨道。
2018-07-03 astro-ph.EP
Tidal evolution of packed moon systems around an Earth-mass planet
East Texas A&M University（东德克萨斯农工大学）；University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）
研究地球质量行星周围紧密堆积卫星系统的潮汐演化，用REBOUND N体积分器及相关模块，在多种潮汐耗散参数下评估稳定性，发现地球质量行星可稳定容纳不同质量卫星数，其多卫星系统的存在依赖潮汐耗散，十亿年尺度下潮汐要更弱。
2026-07-17 astro-ph.EP
Tuning the Rate of Tightly Packed Systems To Produce Planet Occurrence Trends with Galactic Height
本研究针对行星发生率随银盘高度变化的观测趋势，提出两种密近内行星系统（STIPs）比率变化模型，发现年轻恒星STIP概率更高的设定可产生负梯度趋势，且阶跃函数模型与FGK矮星观测结果相符。
2024-09-16 astro-ph.EP astro-ph.GA
Secular Perturbations from Exterior Giants Strongly Influence Gap Complexity in Peas-in-a-Pod Exoplanetary Systems
本研究探讨外部巨行星伴星的长期摄动如何通过放大内行星轨道倾角导致非相互凌日，从而解释紧密排列内行星系统观测到的间隙复杂性增加现象。
2024-12-24 astro-ph.EP
Can comets deliver prebiotic molecules to rocky exoplanets?
本研究通过解析模型和N体模拟，发现彗星向岩石系外行星输送前生物分子需要低速撞击，且紧密堆积系统中太阳质量恒星周围的行星最有利于完整输送，并预测生物特征与行星质量、恒星质量和行星间距相关。
2023-10-19 astro-ph.EP
Dynamics and Collisional Evolution of Closely Packed Planetary Systems
高多重性的开普勒系统（称为开普勒多重系统）通常是紧密堆积的，并且可能处于不稳定的边缘。许多这种类型的系统可能经历过过去的不稳定性，其中紧凑的轨道和通常较低的密度使物理碰撞成为可能的结果。我们使用数值模拟来研究动力学不稳定性和行星行星之间的相互作用，在一个合成生成的样本紧密包装，高多重性系统。我们特别关注类似开普勒-11的系统，开普勒-11是一个有六颗行星的开普勒多行星，并运行一套动力学积分，在Lissauer等人（2011 a）报告的标称值周围采样初始轨道参数，发现大多数实现都是不稳定的，导致轨道交叉，最终碰撞和合并。我们详细研究了稳定性对行星轨道参数和行星对特征的依赖性，以识别不稳定性的可能前兆，将动力学不稳定性产生的系统与观测到的开普勒样本进行比较（应用观测修正后），并提出可能的观测特征这些不稳定性。我们研究了每个行星-行星碰撞的特征，根据接触程度和碰撞能量对碰撞进行分类，发现掠擦碰撞比直接碰撞更常见。由于开普勒multis中发现的许多行星的结构是这样的，质量是由岩石核心为主，但体积是由低密度的气体信封为主，粘性球近似可能是无效的，我们提出的流体动力学计算行星行星碰撞明显偏离这种近似。最后，我们将我们的动力学计算的一个子集，而不是使用修改后的处方来处理碰撞，发现，在一般情况下，更高的多重残留系统。
2017-06-06 astro-ph.EP
55 Cancri: A Coplanar Planetary System that is Likely Misaligned with its Star
虽然55 CNC系统包含多个紧密排列的行星，这些行星可能处于共面配置，但我们使用数值模拟来证明它们很可能高度倾斜于其母星的自旋轴。由于来自它遥远的双星系统的扰动，这个行星系像一个刚体一样围绕它的母星进动。因此，母星的自转轴和行星轨道法线很可能在很久以前就发散了。因为只有预计分离的二进制是已知的，我们研究这种效果的统计，假设一个各向同性分布的宽二进制轨道。我们发现，最有可能投影的自旋轨道角是~50度，逆行配置的机会约为30%。对最内侧行星55 Cnc e的凌日观测可以通过罗西特-麦克劳克林效应来验证这些发现。[55]因此，巨蟹座可能代表了一类新的行星系，它们的轨道相对于恒星赤道是倾斜的，并且是有序的，共面的。
2011-10-26 astro-ph.EP astro-ph.SR
Stability of Satellites in Closely Packed Planetary Systems
通过对四体（恒星、行星、行星、卫星）系统的数值积分，研究了具有紧密堆积内行星（STIPs）的行星系中卫星的稳定性。我们发现，大多数紧密间隔的稳定的两行星系统可以稳定地支持卫星在一个范围内的参数空间，这只是略有下降相比，看到的单行星的情况下。特别是，圆形的外行星卫星在$\sim 0.4 R_H$（$R_H$是希尔半径）外保持稳定，而在单行星情况下则相反。一个类似的小限制，在稳定的参数空间逆行卫星观察，行星接近的范围内2.5至4.5相互希尔半径不稳定的大多数卫星轨道，只有当$a\sim 0.65 R_H$。在非常接近的行星对（例如12：11共振）中，卫星的加入经常会破坏整个系统的稳定性，导致极端接近和卫星在环行星半长轴范围内的损失。大多数系统的调查稳定地窝藏卫星在一个广泛的参数空间，这表明，科技创新政策一般可以提供一个动态稳定的家的卫星，虽然与一个较小的稳定参数空间比单行星的情况。正如我们证明的那样，多行星系统并不是托管卫星的先验候选者，未来对多行星系统与单行星系统中卫星发生率的测量可以用来限制卫星的形成或行星之间强动力学相互作用的过去时期。
2013-08-20 astro-ph.EP
The Search for the Inbetweeners: How packed are TESS planetary systems?
本研究分析7个TESS发现的双行星系统的中间行星容纳空间，发现5个系统空间充足、TOI-1670完全排除中间行星、TOI 421仅约1.1%模拟场景稳定，为系外行星系统排布研究提供了动力学约束。
2024-10-31 astro-ph.EP
Understanding the assembly of Kepler's compact planetary systems
开普勒任务最近发现了一些系外行星系统，如开普勒-11和开普勒-32，其中几颗行星的集合被发现在非常紧密的轨道上（通常在一个天文单位的百分之几内）。这些紧凑的配置对传统的行星形成和迁移情景提出了挑战。我们提出了一个动力学研究这些系统的组装，使用N体方法，其中包括一个参数化模型的行星迁移在一个动荡的原行星盘。我们探索了一个广泛的参数空间，并发现在适当的条件下，有可能通过传统的磁盘驱动的迁移形成紧凑，紧密堆积的行星系。我们发现，同时迁移的多个行星是一个可行的机制，组装紧密包装的行星系，只要光盘提供显着的偏心阻尼和湍流的水平在光盘是适度的。我们讨论了我们的首选参数的影响，这些系统中形成的原行星盘，并评论在我们的模拟平均运动共振的发生和意义。
2014-09-01 astro-ph.EP
Pebble Delivery for Inside-Out Planet Formation
由内而外行星形成（IOPF; Chatterjee & Tan 2014，以下简称CT 14）是一个在后退死区内边界（DZIB）的压力陷阱处连续原位行星形成的场景，旨在解释开普勒发现的许多具有紧密堆积的内行星（STIP）的系统。该方案涉及建立一个卵石为主的原行星环，由径向漂移的卵石从外盘提供。它也可能涉及行星质量的进一步积累，通过持续的卵石吸积达到缺口开放的规模。在这里，我们研究径向漂移和增长的卵石交付到DZIB在基准IOPF磁盘模型。
2014-10-21 astro-ph.EP
Eccentricities and Inclinations of Multi-Planet Systems with External Perturbers
包含超级地球或次海王星的紧凑多行星系统，通常在太阳型恒星周围发现，可能被外部巨行星或恒星伴星包围，这可以塑造内部系统的结构和可观测性。我们提出了一个全面的研究内行星系统的演化受到偏心，错位外扰动的引力影响。分析结果得出的“2行星+扰动”系统的内行星偏心率（$e_i$）和相互倾斜（$θ_{12}$），校准与数值长期和N体积分，作为扰动质量$m_p$，半长轴$a_p$和倾角$θ_p$的函数。我们发现内部系统的动力学是由无量纲参数$ε_{12}$决定的，由扰动驱动的微分进动率和内部行星的相互进动率之间的比值给出。松散堆积的系统（对应于$ε_{12} \gg 1$）比紧密堆积的内部系统（具有$ε_{12} \ll 1$）（或单态）更容易受到扰动的偏心/倾斜激励，尽管在$ε_{12}\sim 1$周围可能发生共振，导致大的$e_i$和$θ_{12}$。动力学不稳定性可能会设置在大激发偏心率和相互倾斜的内行星系统。我们提出了一种形式主义，我们的分析结果扩展到一般的内部系统与$N>2$行星和应用我们的结果，以限制可能的外部同伴开普勒-11系统。离心率和外部同伴的倾斜激发可能有助于解释观测趋势，即具有较少过境行星的系统比具有更多过境行星的系统动态更热。
2021-03-20 astro-ph.EP
Oscillations of Relative Inclination Angles in Compact Extrasolar Planetary Systems
开普勒任务已经探测到数十个紧凑的行星系，其中有四个以上的凌日行星。这个样本提供了一组密集的行星系，它们的轨道倾角分布相对较小。大部分观测样本包含有限的多重性，这就引出了一个问题，即是否存在真正的多重凌日系统的多样性，或者某些系统仅仅具有很高的相互倾向，使它们在基于凌日的调查中表现为单凌日系统。本文开始探索动力机制在激发这类系外行星系统的轨道倾角的有效性。对于这些紧密堆积的系统，我们确定轨道倾角不会通过自激而明显分散。相比之下，两个开普勒多行星系统与额外的非过境行星容易受到其倾角的振荡，这意味着他们目前观察到的配置可能是由于行星之间的相互作用。我们还为每个行星的预期过境持续时间变化（TDVs）提供了约束和预测。在这些多行星紧凑型开普勒系统中，它们的倾角振荡非常难以激发;因此，它们倾向于保持持续的相互凌日（CMT稳定）。我们进一步研究这个问题，通过增加行星的质量，并确定所需的振荡的增强因子，以移动系统的过境。这里发现的倾角振荡为最近提出的开普勒观测到的太阳系样本中的二分法提供了信息。
2015-10-30 astro-ph.EP
Fundamental limits from chaos on instability time predictions in compact planetary systems
紧凑行星系的不稳定性一般由混沌动力学驱动。这意味着通过直接N体积分测量的不稳定时间是不精确的，而是代表了从同样有效的混沌轨迹分布中的单个绘制。为了表征的“错误”报告的不稳定时间从直接N体积分，我们调查的形状和参数的不稳定时间分布（ITDs）的合奏的阴影轨迹，最初从彼此附近的机器精度扰动。我们发现，在不稳定时间长的限制相比，李雅普诺夫（混沌）的时间尺度，ITDs方法非常相似的对数正态分布的标准偏差~0.43 $\pm$ 0.16 dex，尽管不稳定的时间变化在我们的样本从$10^4-10^8$轨道。我们发现这些预测之间非常一致，来自~450个紧密排列的三颗行星的配置，以及更广泛的验证集~ 10，000个积分，以及之前发表的~ 20，000个紧密排列的五颗行星系统的积分，以及基于TRAPPIST-1的七颗行星共振链，尽管它们的不稳定时间尺度超出了我们分析的时间尺度。我们还测试了我们的结果的动态激发版本我们的太阳系的适用性的边界。这些分布定义了混沌对这种行星系不稳定时间的可预测性所施加的基本限制。它提供了一个定量的估计的内在误差的N体不稳定性的时间印记的混乱，在任何一个方向上约为3的因素。
2020-01-14 astro-ph.EP
Making Terrestrial Planets: High Temperatures, FU Orionis Outbursts, Earth, and Planetary System Architectures
目前的原行星尘埃凝聚理论并不能预测与地球处于紧张状态的干燥硅酸盐星子。虽然已经提出了解决这一困境的方法，但它们通常都没有通过数值研究，或者与地球的（低，波动性依赖）挥发性和中等挥发性元素丰度存在紧张关系。在Boley等人（2014）的工作基础上，我们研究了熔融颗粒碰撞的影响，并发现它们可能为干燥的硅酸盐微行星问题提供解决方案。此外，加热的来源，无论是热的内部磁盘或FU猎户座规模吸积事件，将决定所产生的星子的位置，可能控制随后的行星系架构。我们假设，那些经历了FU Orionis尺度吸积事件的系统拥有与我们类似的行星系，而那些没有像开普勒看到的那样拥有非常接近，紧密堆积的行星的系统。
2017-04-18 astro-ph.EP
Hiding Planets Behind a Big Friend: Mutual Inclinations of Multi-Planet Systems with External Companions
{ \it Kepler}任务已经探测到数千个行星系，其中有1-7颗凌日行星，它们与主星的距离在0.7天文单位以内。有一个明显的过剩的单凌行星系统，不能单独用凌日几何解释，当一个单一的行星相互倾斜分散假设。这表明，观测到的紧凑行星系至少有两种不同的结构。我们提出了一个方案，“开普勒二分法”可以解释的外部巨行星或恒星伴星与内部多行星系统错位的行动。外部的伴星激发了内行星的相互倾斜，导致这些系统在凌日调查中出现“开普勒单打”。我们推导出近似的解析表达式（在各种限制制度），校准与数值计算，为相互倾斜的各种行星系和扰动属性（质量$m_p$，半长轴$a_p$和倾角$θ_p$）的激发。通常，激发的互倾随着$m_p/a_p^3$和$θ_p$而增加，尽管长期共振可能导致大的互倾，即使对于小的$θ_p$。我们讨论了我们的研究结果的影响，了解过境行星系统的动力学历史与已知的外部扰动。
2016-11-03 astro-ph.EP
The In Situ Formation of Giant Planets at Short Orbital Periods
我们认为，迄今为止在系外行星发现中最令人惊讶的两个结果是相关的：热彗星的存在和周期为$P\lesssim200$ ~天的多行星系统的高频率。在这种范式中，绝大多数恒星迅速形成，伴随着多个近距离行星，质量范围从火星到超级地球/迷你海王星。这种紧密堆积的内行星系统（STIPs）是亚稳定的，动力学不稳定的时间尺度对最终的行星类型有重大影响。在大多数情况下，行星合并成一个更少，更大质量的行星系统，但在拱星气盘消散很久之后。这可能会产生质量超过$\sim$ 10 $M_\oplus$传统临界核心的行星，产生缺乏丰富气体的短周期巨星。考虑到碰撞结果的范围和近距离行星的形成时间，丰富多样的物理状态也是可能的。然而，当动力固结发生在气体扩散之前，一个关键的核心可以形成，然后通过气体捕获成长为一个短周期的气体巨星。在这张照片中，大多数热和暖彗星都是在当地形成的，而不是从更远的地方迁移下来的。
2015-12-08 astro-ph.EP
A kinematically detected planet candidate in a transition disk
过渡盘是原行星盘，其内部空腔可能被大质量的同伴清除，这使它们成为高分辨率观察的主要目标，以绘制其速度结构。我们目前ALMA带6尘埃和气体的过渡盘RXJ1604.3-2130 A，已知的功能几乎对称的阴影散射光的观测。我们研究了$^{12}$ CO线通道图和视线速度和峰值强度的矩图。我们拟合了开普勒模型的通道的通道发射研究线轮廓的差异，并产生所有速度分量的deprojected径向轮廓。$^{12}$ CO辐射在$\sim$ 56 au处和81 au处的尘埃连续环内有一个空腔。$^{12}$ CO谱线和尘埃连续谱中的方位角亮度变化与散射光观测中检测到的阴影大致一致。我们发现一个强大的本地化非开普勒功能向西连续环内（在$R=41\pm 10$ au和$PA=280\pm 2 ^\circ$）。还检测到一个紧密缠绕的螺旋，其在方位角上延伸超过300 $^\circ$，可能与局部非开普勒特征相连接。最后，弯曲的气体空腔内的等速等值线表示一个高度扰动的内部区域，可能与存在的错位的内部磁盘。虽然与散射光阴影大致一致，但局部非开普勒特征不能仅仅是由于温度的变化。相反，我们解释为跟踪一个大规模的同伴位于边缘的尘埃连续环的运动学特征。我们推测螺旋是由行星盘相互作用驱动的浮力共振引起的。然而，这个潜在的行星在$\sim$ 41 au不能解释气体耗尽的空腔，低吸积率和未对准的内盘，这表明存在另一个同伴更…
2023-01-11 astro-ph.EP
Scattering of small bodies by planets: a potential origin for exozodiacal dust ?
在越来越多的主序星周围观测到高水平的黄外尘埃。这种尘埃的起源尚不清楚，因为它在碰撞和辐射力下的寿命很短。即使是一个碰撞级联与公里大小的母体，建议解释外部碎片盘，不能生存足够长的时间。在这项工作中，我们调查所观察到的exozodiacal灰尘是否可以起源于外星子带。我们调查的散射过程中稳定的行星系，以确定是否有足够的材料可以分散向内，以保持其目前观察到的水平的exozodiacal尘埃。我们使用N体模拟调查这种散射的效率和它对行星系结构的依赖。这些模拟的结果可以用来评估假设的行星链在观测系统中产生exozodi的能力。我们发现，对于年龄更大（> 1亿年）的恒星，如果有外黄道尘埃，则需要一个大质量、大半径（> 20天文单位）的外带和一系列紧密堆积的低质量行星，才能将尘埃保持在目前观测到的水平。这就产生了一个问题，如果有的话，有多少真实的系统拥有这样一个人为的结构，因此能够以足够高的速度散射，以保持长时间尺度的exozodi尘埃。
2012-09-26 astro-ph.EP
Evidence for Primordial Alignment: Insights from Stellar Obliquity Measurements for Compact Sub-Saturn Systems
本研究通过Rossiter-McLaughlin效应测量两个致密多行星系统中亚土星的恒星倾角，发现均为自旋-轨道对齐，结合已有数据支持亚土星系统原初对齐、错位主要发生在盘后阶段的结论。
2024-08-19 astro-ph.EP astro-ph.SR
Spacing of Kepler Planets: Sculpting by Dynamical Instability
我们研究的轨道结构的开普勒过境任务使用N-体模拟检测到的多行星系统，专注于相邻行星的系统中显示四个或更多的过境行星之间的轨道间距。我们发现，所观察到的间距是紧密聚集在12个相互希尔半径，过境几何和灵敏度限制占。相比之下，动力学积分显示，如果所有轨道都是圆形且共面的，那么类似质量的系统在长达10亿年的动力学不稳定性中生存所需的最小间距为~10，如果行星轨道的偏心率为~0.02（行星过境时间变化的研究建议的值），则为~12。观测到的行星间距和理论上的稳定性阈值之间的这种明显的一致性，使我们提出，典型的行星系形成时的间距甚至更小，但除了最宽的行星系之外，大多数行星系都经历了动力学不稳定性，并退化为比以前更贫血的版本，行星更少，间距更大。因此，虽然高倍数系统（五个或更多的凌日行星）是保持稳定的原始系统，但开普勒任务大量发现的单或双行星系可能是更紧密的高倍数系统的后代。如果这一假设是正确的，我们推断开普勒系统的形成环境应该不同于类地行星。
2015-04-30 astro-ph.EP
Three planets around HD 27894. A close-in pair with a 2:1 period ratio and an eccentric Jovian planet at 5.4 AU
目标。我们的新计划与HARPS的目的是检测平均运动共振行星系周围的恒星，以前报道有一个真正的行星，往往只基于稀疏的径向速度数据。方法. K2V恒星HD 27894的档案和新的HARPS径向速度相结合，并与三行星自洽动力学模型相拟合。对最适合的轨道进行了长期稳定性测试。结果我们发现了明确的证据，证明HD 27894至少有三颗大质量行星。除了已知的类木行星与周期$P_{\rm b}$ $\approx$ 18天，我们发现一个土星质量的行星与$P_{\rm c}$ $\approx$ 36天，可能在一个2：1的平均运动共振与第一颗行星，和一个寒冷的大质量行星（$\approx$ 5.3 $M_{\mathrm{Jup}}$）与周期$P_{\rm d}$ $\approx$ 5170天的一个中等偏心轨道（$e_{\rm d}$ = 0.39）。结论. HD 27894拥有一颗巨大的偏心巨行星，它围绕着一对紧密排列的大质量行星运行，这对大质量行星可能涉及不对称的2：1平均运动共振。HD 27894可能是探测行星形成和演化的重要里程碑。
2017-06-01 astro-ph.EP
Orbital Architectures of Kepler Multis From Dynamical Instabilities
本文通过 N 体模拟表明，致密多行星系统经历的动力学不稳定性可自然再现 Kepler 多行星系统的主要轨道统计特征，并暗示其是解释 Kepler 二分性的关键。
2023-12-12 astro-ph.EP
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
Inside-Out Planet Formation: VI. Oligarchic Coagulation of Planetesimals from a Pebble Ring?
由内而外的行星形成理论（英语：Inside-Out Planet Formation，IOPF）是一种通过行星的{ \it in situ}形成和生长来解释紧密堆积的内行星系统（STIP）起源的理论。它预测，卵石环建立在与死区内边界（DZIB）与内部磁盘磁旋转不稳定性（MRI）的活动区域的压力最大值。使用直接的$N$体模拟，我们研究的碰撞演化的星子形成这样的卵石环，特别是研究是否出现一个单一的主导行星。我们考虑了各种各样的模型，其中包括一些星子继续增长，通过卵石吸积。我们发现，星子环经历寡头的演变，通常变成2或3个幸存的寡头在近共面和圆形轨道，独立于探索的初始条件或形式的卵石吸积。最大的寡头通常由大约$70\%$的总质量组成，其积累过程通常在$\sim 10^5$年内完成。然而，一个相对巨大的次级行星总是保持着主行星质量的$\sim30-65\%$。这些次级行星的性质与STIPs中最内层行星对的观测性质不一致。因此，IOPF是一个可行的理论STIP形成，它需要显示如何寡头增长的一个相对庞大的二次从最初的卵石环可以避免。我们讨论了一些潜在的额外的物理过程，应该包括在建模和探索作为下一步。
2021-12-13 astro-ph.EP
The Debris Disk of Solar Analogue $τ$ Ceti: Herschel Observations and Dynamical Simulations of the Proposed Multiplanet System
鲸鱼座$τ$是一颗邻近的成熟G型恒星，与我们的太阳非常相似，有一个巨大的柯伊伯带类似物（Greaves et al. 2004）和可能的多行星系统（Tuomi et al. 2013），已经与我们的太阳系进行了比较。我们目前赫歇尔空间天文台的碎片磁盘的图像，发现磁盘是解决在70和160微米，并在250微米的边缘解决。文献中的赫歇尔图像和红外测光最好使用一个宽的尘埃环来模拟，该尘埃环的内缘在1-10天文单位之间，外缘在~55天文单位，从正面倾斜35 $\pm$ 10度，并且没有明显的方位结构。我们模拟了由五个超级地球组成的紧密堆积的行星系，发现最里面的动态稳定盘轨道与观测发现的内缘一致。然而，光度模型不能排除一个盘的内边缘接近恒星1天文单位，尽管更大的距离产生更好的拟合数据。动力学模型显示，如果在5天文单位以外的轨道上增加一颗海王星或更小质量的行星，那么5行星系统是稳定的，Tuomi等人的分析不会检测到这种质量的行星。
2014-08-12 astro-ph.EP
Discovery of a Third Transiting Planet in the Kepler-47 Circumbinary System
在九个已确认的凌星环联行星系统中，只有开普勒-47已知包含一颗以上的行星。开普勒-47 b（“内行星”）的轨道周期为49. 5天，半径约为$3\,R_{\oplus}$。开普勒-47 c（“外行星”）的轨道周期为303. 2天，半径约为$4.7\,R_{\oplus}$。在这里，我们报告发现了第三颗行星，开普勒-47 d（“中间行星”），它的轨道周期为187.4天，半径约为$7\,R_{\oplus}$。中间行星的存在使我们能够对所有三颗行星的质量进行更好的约束，其中$1σ$范围分别小于$26\,M_{\oplus}$，介于$7-43\,M_{\oplus}$和$2-5\,M_{\oplus}$之间。中、外行星的体积密度较低，在$1σ$水平上的密度分别为$ρ_{\rm middle} < 0.68$ g cm $^{-3}$和$ρ_{\rm outer} < 0.26$ g cm $^{-3}$。这两颗外行星是“紧密堆积的”，假设标称质量，这意味着没有其他行星可以稳定地在它们之间运行。所有的轨道都有低偏心率，几乎是共面的，不利于暴力散射的情况下，并建议温和的迁移在原行星盘。
2019-04-15 astro-ph.EP
Planetesimal Accretion at Short Orbital Periods
本研究通过直接N体模拟探究短轨道周期下的星子吸积过程，发现短周期下吸积效率近100%、胚胎质量远超经典孤立质量，且不会形成双种群结构，紧密内行星系统几乎无残留小天体，结果对初始盘模型假设具备稳健性。
2023-07-19 astro-ph.EP
Dynamical avenues for Mercury's origin I: The lone survivor of a primordial generation of short-period proto-planets
水星内部行星的缺失继续困扰着类地行星的形成模型，特别是与类太阳恒星周围短周期行星相对较高的出现率相比。最近的研究表明，大多数拥有热超级地球的系统在形成准稳定，紧密堆积的配置后，通过动力学不稳定的时期达到其轨道结构。同位素证据似乎表明，超地球质量体系中的天体不太可能在太阳系中形成，因为地球形成盘被认为在CAI之后的200万年左右开始明显缺乏质量;这是木星增长或内在盘特征的结果。然而，类地行星的形成模型和对气盘阶段的微行星动力学的高分辨率研究偶尔会发现，质量与火星相当的准稳定原行星出现在水星现代轨道附近。在本文中，我们调查是否有可能为这样的对象的原始配置被灾难性地摧毁的方式，留下水星作为唯一的幸存者，而不干扰其他地球世界。我们使用数值模拟来证明这种情况是合理的。在许多情况下，幸存的汞类似物经历了一系列的侵蚀性影响，从而提高了其铁/硅比。我们提出的水星起源方案的一个警告是，金星通常会经历至少一次晚期的巨大撞击。
2021-04-22 astro-ph.EP
Production of hot Jupiter candidates from high-eccentricity mechanisms for different initial planetary mass configurations
热彗星（HJs）是轨道周期为几天量级的巨行星，半长轴在$\sim$ 0.1 au以内。有几种理论被用来解释这类行星的起源，其中之一就是高离心率迁移。这种迁移可以通过不同的高偏心率机制发生。我们的研究集中在六种不同的高偏心率机制，即直接色散，共面，Kozai-Lidov，长期混沌，E1和E2机制。我们研究了这些机制的效率，生产HJ候选人在多行星系统最初紧密包装在半长轴，考虑到大量的数值模拟的精确运动方程的背景下的N体问题。特别是，我们分析了我们的结果的敏感性的初始数量的行星，初始半长轴的最里面的行星轨道，初始配置的行星质量，并列入广义相对论的影响。我们发现，E1机制是最有效的生产HJ候选人在模拟和没有广义相对论的贡献，其次是Kozai-Lidov和E2机制。我们的结果还表明，除了初始的等质量行星配置，E1机制是显着有效的，在其他的初始行星质量配置在这项工作中考虑。最后，我们研究了生产的HJ候选人与advertise，逆行，交替轨道。根据我们的统计分析，Kozai-Lidov机制具有显著激发HJ候选者轨道倾角的最高概率。
2022-10-21 astro-ph.EP
The Long-Term Dynamical Evolution of Planetary Systems
本章从理论和观测两个角度讨论了行星系的长期动力学演化。我们首先讨论发生在我们自己的太阳系内的行星与行星的相互作用。然后，我们描述这种相互作用在更紧密的包装行星系。随着行星间相互作用的增强，一些系统变得动态不稳定，导致强烈的碰撞，最终导致行星的喷射或碰撞。在讨论了所涉及的基本物理过程之后，我们考虑这些相互作用如何应用于太阳系外的行星系，并探索所观测到的系统所提供的约束。残留星子盘的存在会导致行星迁移，从而引起共振交叉引起的不稳定性;然而，这样的盘也可以稳定行星系。一个行星系拥挤的诞生环境可能会产生重大影响：近距离接触和双星伴星可能会破坏系统的稳定，或塑造它们的特性。在双星的情况下，Kozai机制可以将行星放置在极偏心的轨道上，这些轨道可能会在以后旋转产生热彗星。
2013-11-26 astro-ph.EP astro-ph.SR
A Criterion for the Onset of Chaos in Compact, Eccentric Multiplanet Systems
我们推导出一个半解析的标准，在紧凑的，偏心的多行星系统的混沌的存在。超过最小的半长轴分离，低于该动力学是混乱的所有偏心率，我们表明：（i）混沌的开始是由重叠的两体平均运动共振（MMR），就像它是在两个行星系统;（ii）长期的演变导致的MMR宽度膨胀和收缩，从而建立混沌边界MMR重叠在其最大的宽度。对于紧密间隔的两行星系统，近对称性强烈抑制了这种长期调制，解释了为什么两行星系统的混沌边界与两个以上行星的情况有质的不同。我们利用这些结果推导出一个改进的角动量亏损（AMD）稳定性准则，即，临界系统AMD，低于此值时应保证稳定性。这为Laskar和Petit（2017）的表达式引入了一个额外的因子，该因子在行星际分离中呈指数级，对于紧密堆积的配置，该因子将AMD阈值校正为较低的偏心率。我们通过开源的SPOCK包为社区提供了评估混沌边界的例程。
2021-08-23 astro-ph.EP nlin.CD
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
