Water Partitioning in Planetary Embryos and Protoplanets with Magma Oceans
岩浆海洋的含水量被广泛认为是决定类地行星是否适合居住的关键因素。水海洋质量的确定不仅是由于水的输送和损失，而且也是由于水在几个水库之间的分配。在这里，我们回顾了我们目前的理解，大气，岩浆海洋，固体地幔的吸积行星胚胎和原行星之间的水分配巨大的碰撞。岩浆海洋很容易在行星胚胎和原行星的吸积阶段形成。大量的水被分配到岩浆海洋中，前提是行星的组成部分足够富含水。特别重要但仍然相当不确定的问题是，行星的组成部分最初含有多少水，以及水如何从凝固的地幔中出来，并最终脱气到大气中。解决这些问题需要太阳系探索和系外行星观测以及实验室实验的约束。
2018-04-24 astro-ph.EP
Dust Condensation in Evolving Discs and the Composition of Planetary Building Blocks
来自太阳星云的尘埃的部分凝结可能是内太阳系中陨石和岩石行星/微行星的化学成分多样的原因。我们提出了一个前向物理化学模型的原行星盘预测的化学成分的行星积木，可能会形成这样的磁盘。我们的模型包括了尘埃盘的物理演化和尘埃盘内的凝结、部分平流和解耦，凝结物的化学成分随时间和半径而变化。我们比较了两个尘埃冷凝模型的结果：一个是当圆盘中的中平面温度低于该元素的50\%冷凝温度（$\rm T_{50}$）时，该元素冷凝，另一个是通过吉布斯自由能最小化技术假设在当地圆盘温度和压力下的化学平衡来计算尘埃的冷凝。两种模型的计算结果基本一致，但$\sim 10$随径向距离和单元凝结温度的变化存在系统性差异。这两个模型预测的组合物相似的CM，CO，CV的尘埃的去耦时标的光盘或更长的进化时标的顺序。如果解耦时间尺度太短，则组成显著偏离测量值。这些模型可能有助于我们理解陨石的化学成分，并最终理解太阳系中的类地行星，并可能限制岩石系外行星的潜在化学成分。
2020-04-23 astro-ph.EP
Seven white dwarfs with circumstellar gas discs II: Tracing the composition of exoplanetary building blocks
本文分析七颗兼具星周尘埃与气体盘的白矮星所吸积行星物质，揭示其挥发分、水含量及核幔分异碎片差异，并探讨富气体阶段与挥发分早期吸积的关系。
2024-06-17 astro-ph.EP astro-ph.SR
Influence of periodic orbits on the formation of giant planetary systems
巨型行星系形成的后期具有丰富的动力学机制。先前对三颗巨行星最初在气盘中的准圆形和准共面轨道上的模拟表明，尽管气盘具有很强的偏心率和倾斜阻尼，但可以形成高度相互倾斜的配置。许多注意力都集中在倾斜型共振上，要求在行星迁移过程中获得大的偏心率。在这里，我们表明，倾斜激励也存在于小到中等的偏心率在两个行星系统，以前经历了一个喷射或合并，并在气相结束时接近共振的可重复性。我们执行这些行星系的动力学分析，指导计算的平面家庭的周期轨道和分歧的家庭的空间周期轨道。我们表明，在小到中等偏心率的倾斜激励可以产生（临时）捕获倾斜型共振和可能接近的非共面系统的空间周期性轨道有助于保持他们的相互倾斜在很长一段时间。
2018-04-25 astro-ph.EP
Measuring the atomic composition of planetary building blocks
挥发性分子对类地行星的可居住性至关重要，但很难直接观察行星在原行星盘的中平面形成的位置。目前还不清楚内部1 AU的盘是否是挥发性贫乏的，或者这个区域是否从较冷的盘区域重新供应了富含冰的尘埃。在限定盘间隙的径向压力最大值处的灰尘捕集器可以将内部盘与这种挥发性储存器切断。然而，陷阱的保留效率和被困粉尘的原子组成还没有被测量。我们提出了一种新的技术来测量的绝对原子丰度的气体吸积到金牛座T星，并推断大规模的原子组成和分布的中平面固体保留在磁盘周围的年轻恒星TW Hya。我们确定线发射的TW Hya的尘埃升华边缘内的气相材料。最强H Paschen线的高斯分解隔离了内部盘的氢发射。我们测量几个关键的元素丰度，相对于氢，使用化学光电离模型和推断尘埃滞留在磁盘。用一维输运模型，我们确定了不同元素的粉尘捕集器的近似径向位置和保留效率。从TW Hya的热气体中，挥发性和难熔元素的损耗分别为~10^2和高达10^5。超越CO和N2雪线的灰尘陷阱累计隔离总灰尘的96%，而在2 AU的陷阱保留3%的初始灰尘质量。Si，Mg和Ca的高消耗被解释为在0.3 AU的第三个陷阱。TW Hya在其外环结构中具有丰富的C-和N-冰的显著挥发性储层。然而，缺乏碳再供应可能会使类地行星形成区域干燥和碳贫乏。任何在0.3天文单位的硅酸盐尘埃陷阱中形成的行星，在挥发性耗尽的程度上可能与地球相似。
2020-09-15 astro-ph.EP astro-ph.SR
Variable refractory lithophile element compositions of planetary building blocks: insights from components of enstatite chondrites
球粒陨石是太阳系历史最早阶段遗留下来的物质沉积物。基于其未分化的性质和较少分离的化学成分，陨石被广泛认为是类地行星及其胚胎的未加工的构建块。类地行星的化学成分模型通常发现，在大块天体中，难熔亲石元素（RLE）的相对丰度（“恒定RLE比规则”），基于陨石和太阳光球之间RLE比的有限变化。在这里，我们表明，RLE比，如Nb/Ta，Zr/Hf，Sm/Nd和Al/Ti，分馏从太阳值的球粒顽火辉石（EC）。个别EC球粒的分馏RLE比文件不同的亲硫亲和性的RLE高度还原环境和分离的RLE轴承硫化物硅酸盐球粒形成之前和/或期间。与此相反，散装EC有太阳一样的RLE比，表明物理分选的硅酸盐和硫化物是可以忽略不计的EC母体的吸积之前和期间。同样，如果地球的吸积是由EC类物质主导的，正如多种同位素系统学所支持的那样，吸积盘中硅酸盐和硫化物的物理分选不应该发生在地球的构建块中。或者，地球的前体可能是高温星云物质，在RLE分馏之前由于含RLE硫化物的沉淀而冷凝。经历了选择性的硅酸盐或金属/硫化物相的去除或吸积的高度还原的行星，如水星，可能有分馏，非太阳的整体RLE比率。
2021-05-30 astro-ph.EP
Stumbling over planetary building blocks: AU Microscopii as an example of the challenge of retrieving debris-disk dust properties
我们探讨了关于尘埃颗粒形状的假设是否会影响从Lomax等人收集的散射光数据中对AU Microscopii（AU Mic）碎片盘的组成和粒度分布的估计。AU Mic碎片盘的近边缘取向使其成为研究散射相函数对作为波长和投影距离函数的测得通量比的影响的理想工具。以前的努力模拟AU Mic碎片盘调用了各种尘埃颗粒成分，并探讨了孔隙度的影响，但没有进行系统的努力，探索全方位的尺寸分布和成分，以了解可能的简并拟合数据。在何种程度上模拟尘埃颗粒与更现实的形状化合物这些简并性也没有以前被探索。我们发现不同的粮食性质检索取决于所使用的晶粒形状模型。我们还在这里提出我们的计算多孔颗粒的尺寸参数x = 0.1至48和复杂的折射率（m = n+ik）的范围从n = 1.1至2.43和k = 0至1.0，覆盖多种成分在可见光和近红外波长，如冰，硅酸盐，无定形碳，和托林。
2021-05-26 astro-ph.EP
On the dynamics of Extrasolar Planetary Systems under dissipation. Migration of planets
我们研究两个行星在同一平面内运动的行星系的动力学，当摩擦力作用在两个行星上时，除了引力。采用一般的三体问题模型。考虑了不同的摩擦定律。相空间的拓扑结构对于理解系统的演化是必不可少的。拓扑是由稳定和不稳定的周期轨道，对称和非对称的家庭。当耗散力起作用时，行星就是沿着稳定族或靠近稳定族迁移的。在临界点处，沿家庭的稳定性的变化，有一个新的家庭的稳定的周期轨道和迁移过程的分支改变路线，并遵循新的稳定家庭大偏心率或混沌区域。我们考虑共振和非共振行星系。研究了2/1、3/1和3/2共振。向更大或更小偏心率的迁移取决于特定的摩擦定律。此外，在某些情况下，半长轴增加，在其他情况下，它们是稳定的。对于特定的摩擦定律和摩擦力参数的特定值，有可能得到部分定常解，其中偏心率和半长轴是固定的。
2010-03-18 astro-ph.EP
System-level fractionation of carbon from disk and planetesimal processing
寻找和表征太阳系外的地球类似物将依赖于对行星系统环境背景的解释。C-H-O物种的总收支和分馏敏感地影响着地球的气候和地球动力学状态，但它们的主要输送通道受到的限制很小。我们将星周盘中挥发性化学和卵石凝聚的数值模型与初级吸积阶段微行星的内部成分演化联系起来。我们的模拟表明，磁盘化学和从星子脱气操作可比的时间尺度上，可以fractionate的主要水和碳载体的数量级的相对丰度。因此，个别行星系与显着的星子处理显示增加的相关性，在挥发性预算的行星积木相对于没有内部加热。在一个子系统中的星子处理增加了整个行星系中挥发物含量的变化。因此，我们的模拟表明，系外行星的大气成分可能会限制$when$形成一个特定的行星。
2021-05-17 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.geo-ph
Maximum Temperatures in Evolving Protoplanetary Discs and Composition of Planetary Building Blocks
原行星盘内的最高温度和径向温度分布对盘内不同元素的凝聚具有重要意义。我们模拟了一组原行星盘的演变，从他们的祖先分子云核心的崩溃，以及在光盘的尘埃去耦，因为他们的演变。我们展示了云核的初始性质如何影响使用一个简单的粘性盘模型的原行星盘的热历史。我们的研究结果表明，在光盘中的最大中面温度发生在0.5 AU。它随云的初始温度而增大，随云的角速度和圆盘的粘性而减小。从观测到的分子云核的性质，我们发现最高温度的中值约为1250 K，其中大约90%低于1500 K --这个值低于大多数耐火元素的50%冷凝温度。因此，只有具有高初始温度或低角速度和/或行星形成盘内的低粘度的云核才会产生富耐火性的星子。为了重现CM、CO和CV星系和太阳系中的类地行星的挥发性耗尽模式，人们必须要么具有初始分子云核心的罕见特性，如高核心温度，要么具有其他能源来加热圆盘到足够高的温度。或者，在这些挥发物中观察到的挥发物消耗可能是从祖先分子云遗传的。
2022-01-17 astro-ph.EP
Planet formation in chemically diverse and evolving discs -- I. Composition of planetary building blocks
本研究通过半解析1D模型探讨挥发物化学、粘性气体演化与径向尘埃漂移对行星组成物质成分的综合影响，发现物质传输显著改变盘内化学演化，且行星形成模型须同时考虑盘的化学与动力学演化及其初始条件多样性。
2025-06-20 astro-ph.EP
Evidence for post-nebula volatilisation in an exo-planetary body
在行星形成过程中挥发性元素的损失和增加是决定其随后的气候、地球动力学和可居住性的关键。挥发性元素在行星构造块中的进出有两种广泛的机制：一种发生在星云仍然存在的时候，另一种发生在星云消散之后。在火星、月球和许多太阳系的小天体中，发现了在太阳星云消散后行星体中挥发性元素损失的证据。这种挥发性损失预计会发生在天体被行星碰撞和短寿命放射性核素加热时，并在其历史早期进入全球岩浆海洋阶段。系外行星天体的整体组成可以通过观察吸积行星物质的白矮星来确定。测量了四个受污染的白矮星系统中吸积物质Na、Mn和Mg的丰度。虽然三个白矮星系统的Mn/Na丰度与星云凝聚期间预期的分馏一致，但GD 362的高Mn/Na丰度比意味着它不是（>3 sigma）。我们发现，加热的行星系围绕GD 362恒星的巨分支演化过程中是不足以产生这样一个高的Mn/Na。因此，我们提出，挥发性损失发生的方式类似于太阳系机构，无论是由于其形成后不久的影响，或从短寿命的放射性核素加热。我们提出了潜在的证据，岩浆海洋阶段的外行星体，目前污染的大气GD 362。
2021-02-13 astro-ph.EP astro-ph.SR
Can tidal evolution lead to close-in planetary bodies around white dwarfs I: Orbital period distribution
本研究探讨白矮星周围行星系统的潮汐演化机制，预测小行星体轨道周期分布特征，并与观测对比，发现 WD 1145+017 周围 4.5 小时周期天体需具备铁陨石级抗拉强度。
2025-06-25 astro-ph.EP astro-ph.SR
Formation of planetary systems by pebble accretion and migration: Hot super-Earth systems from breaking compact resonant chains
至少有30%的主序星的行星大小在1到4个地球半径之间，轨道周期小于100天。我们使用N体模拟，包括一个模型的气体辅助卵石吸积和磁盘-行星潮汐相互作用，研究超级地球系统的形成。我们表明，完整的卵石质量库在热超级地球或热海王星（$\lesssim15M_{\oplus}$）和可能成为气态巨行星（$\gtrsim15M_{\oplus}$）的超大质量行星核心之间产生了分歧。在模拟中，中等卵石通量的行星会生长出多个超级地球质量的行星，这些行星会向内迁移，并在圆盘的内缘堆积，形成长长的共振链。我们遵循这些系统的长期动力学演化，并使用观测到的行星对的周期比分布来约束我们的模型。高达$\sim$ 95%的共振链在气盘分散后变得动态不稳定，导致后期碰撞阶段，打破了原始的共振配置。我们的模拟自然匹配的观察时，他们产生的不稳定系统的主要部分（$\gtrsim95\%$）与稳定的共振链（$\lesssim5\%$）的喷洒（Trappist-1系统代表这样的例子）。我们的研究结果表明，超级地球系统是固有的多重（${\rm N\geq2}$）和观察到的单行星凌日过多的结果是相互倾斜激发的行星-行星不稳定性。在模拟中，行星种子最初分布在内部和外部磁盘，接近超级地球（删节）。
2021-04-19 astro-ph.EP
Setting the Stage: Planet formation and Volatile Delivery
行星大气的质量和组成的多样性源于原行星盘中存在的不同构建块，以及这些行星在行星组装和演化过程中经历的不同物理和化学过程。这篇综述的目的是概括地总结行星形成过程中的关键概念和过程，重点是挥发物向行星系内部区域的输送。
2020-06-12 astro-ph.EP
How the origin of stars in the Galaxy impacts the composition of planetary building blocks
本研究利用 APOGEE 和 GALAH 巡天数据结合凝结模型，分析了银河系不同恒星种群中行星组成单元（PBB）的成分趋势，证实了 PBB 成分的双峰特征及其水含量与金属丰度的反相关性。
2023-01-12 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Natural separation of two primordial planetary reservoirs in an expanding solar protoplanetary disk
陨石显示非碳（NC）和碳（CC）组之间的同位素组成二分法，表明在太阳原行星盘的星子形成发生在两个不同的水库。流行的观点是，一个快速形成的木星充当了这些水库之间的屏障。在这个模型中，我们发现了一个根本的不一致：如果木星是一个有效的漂流卵石块，那么内部NC水库耗尽径向漂移几十万年。如果木星让物质通过它，那么这两个水库将混合。相反，我们证明了到达的CC卵石在内盘延迟了几百万年的粘性膨胀的原行星盘。我们的研究结果支持木星形成于外盘（>10 AU），并允许相当数量的CC物质通过它，并被类地行星吸积。
2022-04-22 astro-ph.EP astro-ph.SR
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
TomoSphero: Fast Differentiable Projector for Planetary and Solar Tomography on Spherical Grids
University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）
本文提出基于PyTorch实现的TomoSphero，一种适用于行星与太阳层析成像球面网格的快速可微投影器，含常见投影类型且灵活适配任意投影，可用于重建算法并支持GPU加速与自动微分。
2026-08-26 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
The Diversity of Extrasolar Terrestrial Planets
太阳系外的行星宿主恒星富含关键的行星形成元素。这些浓缩有可能彻底改变类地行星形成的基石。在这里，我们报告的动力学模型相结合的后期类地行星形成已知的太阳系外行星系与化学平衡模型的组成的磁盘内的固体物质。这使我们能够限制太阳系外类地行星的大量元素组成。由此产生的行星成分多种多样，从那些基本上是“类地球”的，含有金属铁和镁硅酸盐，到那些主要由石墨和SiC。这意味着在太阳系外的行星系中可能存在各种各样的类地行星。
2010-01-22 astro-ph.EP
Planetary core formation via multi-species pebble accretion
在卵石核心成长的一般经典图像中，行星核心是通过单个卵石物种的吸积而成长的。成长中的行星可能会达到所谓的卵石隔离质量，在那里它会引起一个压力隆起，阻止向内漂移的卵石进入其轨道之外，从而通过卵石吸积来阻止核心的生长。在最近的水动力学模拟中，卵石过滤的压力冲击取决于几个参数，包括核心质量，盘结构，湍流粘度和卵石的大小。我们研究了如何吸积的多个，而不是单一的，卵石物种影响核心增长率，以及如何依赖卵石隔离质量湍流粘度和卵石大小设置最终的核心群众。我们进行了数值模拟，在粘性1D光盘，其中最大晶粒尺寸的晶粒生长，破碎和漂移限制。我们确认，核心的增长率和最终的核心质量是敏感的三个关键参数：阈值速度，卵石碎片碰撞，湍流粘度和分布的卵石物种，产生的多样性的行星核心。随着多个卵石种类的吸积，行星核心可以快速增长，达到30 - 40 $M_{\rm{E}}$的质量。冷气体巨星的潜在核心能够从最初植入远达50 AU的胚胎中形成。我们的研究结果表明，多物种卵石的吸积可以解释：估计25 - 45 $M_{\rm{E}}$重元素丰富的木星的核心内;太阳系外行星的大规模核心;盘环和更广泛的轨道间隙;早期和快速形成的行星体。
2021-11-30 astro-ph.EP
Dry or water world? How the water contents of inner sub-Neptunes constrain giant planet formation and the location of the water ice line
在卵石吸积的情况下，形成行星的卵石从外盘区域向内漂移，携带着水冰。在水冰线处，向内漂移的卵石上的水冰蒸发并释放成气相，导致富含水的气体和干燥的卵石移动到内部圆盘区域。大型行星核心可以通过在原行星盘的轨道外形成一个压力隆起来阻挡向内漂移的卵石。根据行星核心相对于水冰线的相对位置，富含水的鹅卵石可能会被阻挡在水冰线的外部或内部。被阻挡在水冰线外的卵石不会蒸发，因此不会将它们的水蒸气释放到气相中，导致干燥的内盘，而被阻挡在水冰线内的卵石将它们的水蒸气释放到气相中，导致水蒸气扩散到内盘中。因此，如果外部的气态巨行星在水冰线之外或之内，那么从盘中吸积一些气体的近海王星应该分别是干燥或潮湿的，假设巨行星形成得很快，就像我们太阳系中的木星一样。或者，一个亚海王星可以形成在水冰线之外，吸积大量的冰卵石，然后向内迁移，成为一个非常潮湿的亚海王星。我们认为，在具有巨大行星的系统中，内部亚海王星的水含量可以有效地阻挡向内漂移的卵石，这可能会限制这些系统的形成条件，从而使这些亚海王星成为详细表征的令人兴奋的目标（例如，JWST、ELT或ARIEL）。此外，在已经有特征的亚海王星系统中寻找巨行星也可以用来限制巨行星的形成条件。
2021-05-03 astro-ph.EP astro-ph.SR
From gas to satellitesimals: disk formation and evolution
卫星形成的主题与行星形成的主题有着严格的联系。巨行星在其形成过程中强烈地塑造了环行星盘的演变，从而间接地影响了控制卫星形成过程的初始条件。为了充分了解巨行星卫星系统的当前特征，我们需要考虑它们的形成环境和历史以及不同物理参数的作用。特别是，行星状星云中的压力和温度分布通过允许冰和惰性气体的冷凝而形成了它们的化学梯度。这些化学梯度反过来又决定了小卫星的组成，这些小卫星是目前规则卫星的组成部分。
2009-11-18 astro-ph.EP
Making the Planetary Material Diversity During the Early Assembling of the Solar System
球粒陨石是类地行星的组成部分，是由在高温和低温下形成的固体的不平衡组合组成的，无论是在我们的太阳系还是在前几代恒星中。几十年来，这被认为是太阳孤立的吸积盘中大规模传输过程的结果。然而，越来越多的证据表明，耐火夹杂物中的辉长岩形成的同时，磁盘建设。在这里，我们数值研究，使用一个一维模型和几个物理和化学过程，形成和运输的岩石材料在崩溃的太阳的母云和随之而来的太阳星云组装。云塌缩、气体和尘埃的动力学、蒸发、再凝结和盘中不同物种的热处理之间的相互作用导致具有不同热历史的固体的局部混合。此外，我们的研究结果还解释了远离太阳的耐火材料的过剩和它们的形成时间尺度短，在太阳的前几十年，对应于0-I类，打开了新的窗口到组成的多样性的起源。
2018-10-26 astro-ph.EP
An Increase in the Mass of Planetary Systems around Lower-Mass Stars
行星人口与宿主恒星质量的趋势提供了一个途径来限制行星形成理论。我们推导出不同光谱型的开普勒恒星的行星半径分布函数，在宿主恒星质量的范围内采样。我们发现M矮星的小行星（1.0-2.8 R_Earth）比主序星FGK恒星多3.5倍，但海王星大小和更大的行星（>2.8 R_Earth）少两倍。我们没有发现光谱型F，G和K之间的行星大小分布的系统趋势来解释出现率的增加。考虑到观测到的系外行星的质量-半径关系和重元素质量，并假设它们与光谱型无关，我们推导出了短轨道系外行星中锁定的重元素质量清单。M恒星周围行星的总体出现率较高，与相同质量的行星重新分配到更多更小的行星不一致。在开普勒观测完成的所有光谱型的轨道周期和行星半径上，锁在系外行星中的平均重元素质量与恒星质量大致成反比地增加，从F星的4 M_地球到G星的5 M_地球和K星到M星的7 M_地球。这一趋势与观测到的原行星盘质量向低质量恒星减少形成鲜明对比，并为当前的行星形成模型提供了挑战。无论是原地形成的模型，还是完全形成的行星的迁移模型，都与这些结果不一致。相反，这些结果表明行星构建块的大规模向内迁移-通过I型迁移或尘埃颗粒的径向漂移-对于低质量恒星更有效，但不会导致显着更大或更小的行星。
2015-10-20 astro-ph.EP astro-ph.SR
Bifurcated Evolutionary Pathways in Multi-planet Systems Driven by Misaligned Protoplanetary Disks
本研究揭示错位原行星盘与恒星扁率导致多行星系统分叉演化：低错位角产生共面低斜度系统，高错位角引发非绝热转变、激发链失稳，预测幸存系统与开普勒观测一致。
2025-04-11 astro-ph.EP
Dust in Protoplanetary Disks: A Clue as to the Critical Mass of Planetary Cores
原行星盘中的尘埃被认为是行星的组成部分。在核心吸积的情况下，尘埃盘（或金属丰度）的丰度对于形成气体巨星的核心至关重要。本文介绍了近年来我们在金属丰度与行星形成关系方面的研究进展，其中对行星形成频率（PFF）和启动气体吸积的行星核临界质量（$M_{c,crit}$）进行了统计检验。我们专注于三种不同的行星种群，它们在质量半长轴图中对观测到的系外行星很突出：热彗星，人口密集在1 AU左右的系外彗星，以及轨道紧凑的低质量行星。我们发现，由此产生的PFF为两个类木行星的金属丰度呈正相关，而低质量的行星有效地形成了广泛的金属丰度。这与观测到的行星-金属丰度相关性是一致的。通过对$M_{c,crit}$（定义为$<M_{c,crit}>$）的统计平均值的分析，我们发现这种相关性来源于两类木行星的$<M_{c,crit}>$随金属丰度的增加而稳定增加的行为，而小质量行星的$<M_{c,crit}>$的值相当恒定。这种$<M_{c,crit}>$的差异可以定义过渡金属丰度（transition metallicity，TM），高于TM的类木行星比低质量行星获得更大的$<M_{c,crit}>$值，因此气体巨星的形成更有效。我们发现，TM是敏感的重要参数，涉及$M_{c,crit}$。通过与观测结果的比较，我们发现$M_{c,crit}$最可能的值是$\simeq 5M_{\oplus}$，它小于文…
2014-01-30 astro-ph.EP
Formation of moon systems around giant planets: Capture and ablation of planetesimals as foundation for a pebble accretion scenario
木星的四颗主要卫星被称为伽利略卫星，土星最大的卫星泰坦被认为是在其母行星形成的最后阶段形成的，主要是气体环绕行星盘。行星间隙外缘的正压力梯度阻止了来自原行星盘的卵石流入环行星盘，因此气体阻力辅助捕获微行星应该是将固体输送到环行星盘的主要贡献者。然而，一个一致的框架，为随后的吸积的卫星仍有待建立。在这里，我们使用数值积分表明，大多数被捕获的微行星在一个环行星盘强烈烧蚀，由于摩擦加热，他们的经验，从而提供磁盘与小尘埃颗粒，而只有一小部分“生存”的捕获。然后，我们构建了一个简单的模型，一个由烧蚀，通过磁盘的固体通量是在平衡与烧蚀供应率的环行星盘，并调查在这样的磁盘形成的卫星。我们发现，卫星的增长主要是由从烧蚀材料凝结的卵石的吸积驱动的。这些小卵石堆积的原卫星迅速向内迁移，并在环行星盘的内缘形成共振链。我们认为，这些共振链的动力学不稳定性是木星和土星的卫星系统的不同架构的起源。因此，通过卵石吸积形成的月球系统可以被看作是在太阳型恒星和M矮星周围形成超级地球和陆地质量行星系统的同一过程的缩小表现。
2019-12-10 astro-ph.EP
chemcomp: Modeling the chemical composition of planets formed in protoplanetary disks
本研究开源了chemcomp代码，该工具可模拟黏性原行星盘中行星的形成及化学组成演化，支持学界开展行星形成模型与观测约束的对比研究。
2023-11-22 astro-ph.EP astro-ph.IM
Planets and planetesimals at cosmic dawn: Vortices as planetary nurseries
本研究探讨宇宙黎明时期低质量富金属恒星的原行星盘中能否形成首批行星，发现涡旋可通过聚集尘埃降低星子形成的金属丰度阈值，模拟给出了不同质量行星形成对应的金属丰度条件及湍流的影响。
2025-07-29 astro-ph.EP astro-ph.GA
Escape and fractionation of volatiles and noble gases from Mars-sized planetary embryos and growing protoplanets
行星胚胎通过相互碰撞形成原行星，这可能导致岩浆海洋的发展。在它们的凝固过程中，大量的地幔挥发性成分可能会被排出。由此产生的H $_2$ O/CO $_2$占主导地位的蒸汽大气可能会失去有效的流体动力学逃逸，由于低重力和高恒星EUV光度。因此，由这些脱气的建筑块形成的原行星可能比以前预期的要干燥。我们的模型的放气和随后的水动力逃逸的蒸汽气氛从这样的胚胎。H的有效流出拖着较重的物质（O、CO $_2$、惰性气体）。考虑到一个太阳质量的恒星可能的EUV演化轨迹的全方位的火星大小的胚胎在不同的轨道距离的逃逸调查。信封通常在几百万年到几十百万年内丢失。此外，我们还研究了对原行星演化的影响，以金星为例。我们研究不同的早期演化方案和约束现实的情况下，通过比较模拟的惰性气体同位素比与观测。从太阳值开始，可以找到一致的同位素比（Ne，Ar）不同的太阳EUV的历史，以及关于初始大气的假设（无论是纯蒸汽或吸积H的混合物）。我们的研究结果通常有利于早期吸积的情况下，少量的吸积H和低活动的太阳，因为在其他情况下，太多的CO $_2$在演化过程中丢失，这是不符合金星目前的大气。重要的问题可能是初始蒸汽气氛被除气的时间和/或CO $_2$的量，该CO的量可能在以后的发展阶段仍被输送。一个晚期的吸积方案只能重现一个高度活跃的年轻太阳的同位素比率，但那时需要非常大的蒸汽大气。
2017-10-27 astro-ph.EP
The Exosphere as a Boundary: Origin and Evolution of Airless Bodies in the Inner Solar System and Beyond Including Planets with Silicate Atmospheres
在这篇综述中，我们讨论了所有相关的太阳/恒星辐射和等离子体参数和过程，共同作用的形成和修改的大气层和外太空，包括表面相关的矿物。岩浆海洋脱气硅酸盐大气或薄的气体信封从行星积木，无空气的机构在内太阳系，和关闭在岩浆岩系外行星，如CoRot-7 b，HD 219134 b和55 Cnc e的地址。还讨论了行星胚胎中元素的耗尽和分馏，这些元素是原行星的基石。在这方面的形成过程的月球和水星的简要回顾。还讨论了月球起源以来微流星体、等离子体溅射、等离子体撞击以及化学表面蚀变对月球表面的改性，以及月球表面收集的早期地球大气粒子的搜寻。最后，我们解决的重要问题，可以学到什么从水星的环境和太阳风的相互作用的信使号和BepiColombo的研究相比，在未来的空间观测站，如JWST或ARIEL和地面望远镜和仪器，如SPHERE和ESTERO的VLT的预期观测，反之亦然。
2022-03-03 astro-ph.EP physics.space-ph
60Fe-60Ni chronology of core formation in Mars
行星体的吸积、核心形成和岩浆分异的时间尺度可以用已灭绝的放射性核素系统来限制。实验表明，随着压力的降低，镍变得更加亲铁，这反映在地球、火星和灶神星地幔中的铁/镍比率逐渐升高。火星形成迅速，其地幔具有较高的Fe/Ni比，因此60Fe-60Ni衰变系统（t1/2 = 2.62百万年）非常适合建立该天体核心形成的时间尺度。我们报告的60镍/58镍比散装SNC/火星（Shergotty-Nakhla-Chassigny）陨石和陨石的新测量。SNC陨石和火星的构造块之间的ε 60 Ni值的差异被认为是南极洲的（55%的普通陨石+45%的顽火辉石）是+0.028 +/-0.023（95%的置信区间）。使用行星胚胎的生长模型，这意味着火星在太阳系形成后达到其目前大小1.9（-0.8）（+1.7）Myr的44%的时间，严格的下限为1.2 Myr，这与之前基于182 Hf-182 W系统学的估计一致。当微行星还在形成时，火星的存在可能通过弓形冲击或通过诱导动力激发的微行星之间的碰撞影响了球粒的形成。对大型行星体生长的限制很少，这是我们对火星年表理解的一个重大发展。
2014-01-08 astro-ph.EP
Jupiter's influence on the building blocks of Mars and Earth
放射性定年法表明，火星在太阳系形成的前400万年吸积，这与木星的形成和可能的迁移相吻合。当来自原行星盘的星云气体仍然存在时，木星可能已经向内迁移，并在与土星3：2共振的情况下在1.5天文单位处被钉住。这种迁移激发了太阳系内部的行星组成部分，导致了广泛的混合和星子的移除。在这里，我们评估了火星构建块的合理性质，特别关注它的生长如何受到木星形成和迁移的影响。我们使用动力学模拟和同位素混合模型相结合的痕迹吸积的元素与不同的亲和力的金属。动力学模拟表明，木星的迁移导致地球和火星的吸积后期由于OC（普通球粒陨石）星子的损失而被EC型（顽火辉石球粒陨石）物质所主导。我们对SNC陨石同位素数据的分析表明，火星由大约68%的$^{+0}_{-39}$ EC + 32%的$^{+35}_{-0}$ OC组成（2σ）。巨大的不确定性表明，火星样本的同位素分析在大多数情况下太不精确，无法明确测试模型预测;特别是它仍然不确定火星是否在其形成历史的后期阶段主要吸积EC材料。动力学模拟也没有对火星的吸积历史提供明确的限制，因为火星胚胎展示了各种各样的动力学途径。目前的工作要求对SNC陨石中的亲铁元素（最明显的是Ni，Mo和Ru）进行新的同位素异常测量，以限制火星的吸积历史及其形成位置。
2018-05-23 astro-ph.EP
Dynamical taxonomy of the coupled solar radiation pressure and oblateness problem and analytical deorbiting configurations
最近的工作表明，由行星扁率与太阳辐射压力耦合引起的动力学可以通过基于单平均运动方程的模型来描述。耦合摄动影响轨道相对于日地线的偏心率、倾角和方向的演变。共振相互作用导致可在飞行任务设计中利用的非平凡轨道演变。此外，在每个共振附近的动态可以通过共振模型来解析地描述，该共振模型提供了驱动相空间演化的中心和双曲不变流形的位置。动力系统理论的经典工具可以应用于为实际应用执行初步的任务分析。在此基础上，在这项工作中，我们提供了一个详细的推导的共振动力学，也在非奇异变量，并讨论其性质，通过研究与每个共振的主要分岔现象。最后，分析模型将提供一个简单的分析表达式，以获得卫星在可行的时间尺度内从给定高度脱离轨道所需的面积质量比。
2020-11-22 astro-ph.EP nlin.CD
