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
Dynamics of two planets in co-orbital motion
我们研究了两个行星锁定在一个共轨配置的周期轨道的稳定区域和家庭。我们考虑不同的行星质量比和轨道偏心率，我们还假设两颗行星共享同一个轨道平面。最初，我们进行数值模拟密切初始条件的网格映射稳定/混沌运动的区域，并确定平衡的解决方案。这些结果稍后使用半分析模型进行更详细的分析。除了已知的准卫星（QS）轨道和经典的平衡拉格朗日点L4和L5，我们还发现了一个新的制度的非对称周期解。对于低偏心率，这些值位于$(σ,Δω) = (\pm 60°, \mp 120°)$，其中σ是平均偏心距的差值，Δω是近心点偏心距的差值。这些反拉格朗日解的位置随质量比和轨道偏心率而变化，并且发现偏心率高达~ 0.7。最后，我们还对其中一颗行星施加了缓慢的质量变化，并分析了其对初始不对称周期轨道的影响。我们发现，共振的解决方案是保存，只要质量变化是绝热的，几乎没有变化的平衡值的角度。
2010-04-05 astro-ph.EP
Mapping and maneuvering long-term natural orbits around Titania, a satellite of Uranus
本研究通过数值模拟绘制Titania周围长期轨道寿命图，分析J2、C22及天王星摄动影响，发现低高度且ω、Ω非零的轨道寿命更长，并提出半径1050 km的最经济轨道机动方案。
2023-07-13 astro-ph.EP
The Secular Dynamics of TNOs and Planet Nine Interactions
第九行星的存在被认为可以解释极端海王星外天体（TNO）的近心聚集。然而，涉及第九行星、测试粒子和海王星的潜在动力学是丰富的，目前还不清楚是哪些动力学过程导致了对齐，以及它们如何依赖于第九行星的性质。在这里，我们调查的长期之间的相互作用偏心外扰动和TNOs开始在近共面配置。我们发现，大量的TNOs可以生存的平均运动共振以外的4Gyr，这不同于以前的结果中得到的确切的共面的情况下，海王星被视为四极电位。此外，长期动力学导致的N体模拟中看到的轨道集群。我们发现一个近共面的行星九可以翻转TNO轨道平面，当这种情况发生时，TNO的近心点的几何半径在翻转过程中围绕$180^\circ$进行平动。当$30\lesssim r_p \lesssim 80$ AU $\&$ $a\gtrsim 250$ AU时，内巨行星引起的轨道岁差可以抑制翻转，同时保持近心经度的振动。这导致低倾角TNO（$i \lesssim 40^\circ$）的近心点对齐。发现$\sim 10M_{\oplus}$的外行星在宽的$a_9 \gtrsim 400 \sim 800$ AU轨道上产生反排列的粒子数和翻转的轨道。未来对高倾角TNO的调查将有助于进一步限制可能的外行星的性质。
2018-10-12 astro-ph.EP
Dynamical analysis and constraints for the HD 196885 system
The HD\,196885 system is composed of a binary star and a planet orbiting the primary. The orbit of the binary is fully constrained by astrometry, but for the planet the inclination with respect to the plane of the sky and the longitude of the node are unknown. Here we perform a full analysis of the HD\,196885 system by exploring the two free parameters of the planet and choosing different sets of angular variables. We find that the most likely configurations for the planet is either nearly coplanar orbits (prograde and retrograde), or highly inclined orbits near the Lidov-Kozai equilibrium poi…
2012-03-23 astro-ph.EP
Orbital precession in the distant solar system; further constraining the Planet Nine hypothesis with numerical simulations
太阳系中十几个最遥远的探测到的天体的近日点和轨道极的分布与均匀分布轨道的随机样本的分布方式不一致。虽然少量的统计数据和观测偏差可以解释这些特征，但集群的统计意义导致了最近的“行星九假说”的发展。“在提出的设想中，遥远的太阳系的轨道是通过一个偏心轨道上未被发现的大质量行星的长期扰动来引导的。然而，在柯伊伯带的外层和奥尔特云的内层，近日点和交点的岁差也受到巨行星、经过恒星和银河潮汐的影响。我们进行了大量的数值模拟，旨在研究极端的外海王星对象（ETNO）和内部奥尔特云对象（IOCO）的轨道排列。在我们包括第九行星在内的各种整合中，我们始终发现，在4 Gyr之后可检测到的ETNO和IOCO中，>60%也与遥远的大质量扰动物在近日点反对齐。然而，当我们从剩余轨道的样本中随机选择17个物体时，可能观察到的近日点经度和轨道极聚类的程度存在显着的分散。此外，我们认为，在没有第九行星的情况下，17个随机绘制的轨道仍然应该表现出一些集群，即使潜在的分布是均匀的。因此，我们发现还需要更多的ETNO和IOCO探测来确信地推断第九行星的存在。
2020-05-11 astro-ph.EP
Swansong Biospheres II: The final signs of life on terrestrial planets near the end of their habitable lifetimes
地球上生命的生物特征并不是一成不变的，而是在地球的可居住寿命中发生了相当大的变化。地球未来的生物圈，很像早期的地球，将主要由单细胞微生物组成，这是由于太阳进入其主序演化的后期阶段时，造成的环境条件的敌意增加。在以往工作的基础上，对生物圈从现在起1 Gyr至2.8 Gyr的不同下降阶段的生物圈生产力进行了评估。一个简单的大气-生物圈相互作用模型被用来估计每个阶段的大气生物标志物气体丰度，并评估在低生产力的微生物生物圈中远程探测生命存在的可能性，为地球上可远程探测的生物特征的寿命设定上限。其他潜在的生物特征，如叶片反射率和云量进行了讨论。
2013-10-17 astro-ph.EP
Rapid Water Loss can Extend the Lifetime of the Planetary Habitability
提出了两种适合居住的行星状态：一种是像地球一样的水行星，另一种是有少量水的陆地行星。与水行星相比，陆地行星在更大的太阳辐射下保持液态水。水的流失可能会把一个水行星变成一个陆地行星，并且这个行星可以比它保持一个水行星更长的时间。我们计算不同的初始水库存和不同的距离，从中央恒星的行星演化与氢逃逸。我们发现有两个条件可以使一个水行星演化为陆地行星：一个是表面水的临界量M_ml，它与一个行星是陆地行星相一致;另一个是大气层中水蒸气的临界量M_cv，它定义了失控的温室状态的开始。我们发现，当M_cv = 3 m，M_ml = 5%时，初始海洋质量小于地球海洋质量10%的类地水行星可以演化为陆地行星。这样的行星可以保持液态水在其表面上的另一个2 Gyrs。初始水含量和M_cv是划分行星演化路径的重要参数，我们的结果表明，大量氢逃逸可能是另一种可居住行星的新开始，而不是其可居住性的终结。
2015-09-12 astro-ph.EP
Mapping Long-Term Natural Orbits about Titania, a Satellite of Uranus
近极轨道和圆轨道对于探索天然卫星具有极大的意义。在文献中仍然没有研究调查天王星最大的卫星泰坦尼亚周围的轨道。在这项工作中，我们提出了一组数值模拟的结果，以获得长时间的轨道探测器周围的二氧化钛。通过将引力位展开到二阶，考虑了由Titania系数$C_{22}$、纬向系数$J_2$和天王星引力摄动引起的引力场的不对称性.使用多元回归模型研究了由于$J_2$和$C_{22}$值中可能存在的误差而导致的寿命灵敏度分析。针对不同的偏心率值进行了模拟，并构建了寿命图。结果表明，由于天王星的扰动和二氧化钛的引力系数之间的平衡，低空和近圆轨道具有较长的寿命。结果还表明，非零值的近心点的经度（$ω$）和经度的升交点（$Ω$）是必不可少的，以增加寿命高达8倍的情况下，相比$ω= Ω=0^\circ$。我们还表明，偏心率$10^{-3}$的轨道是最受影响的$J_2$和$C_{22}$的值的错误。
2022-03-28 astro-ph.EP
Photospheric activity and rotation of the planet-hosting star CoRoT-Exo-4a
空间实验CoRoT最近探测到一颗在中等活跃的F型主序星（CoRoT-Exo-4a）周围轨道上的凌日热木星。这个行星系统特别令人感兴趣，因为它的轨道周期为9.202天，是迄今为止已知的凌日行星中第二长的。我们研究的表面旋转和活动的宿主恒星在一个不间断的光学观测序列的58天。我们的方法是基于最大熵点建模技术广泛测试的太阳总辐照度的变化建模。它假设恒星活动区由冷斑和亮光斑组成，类似于太阳黑子和太阳光球光斑，其可见度受恒星自转的调制。CoRoT-Exo-4a的光变曲线模型揭示了三个主要的活跃天体，其寿命在30至60天之间，与行星的轨道运动准同步旋转。不同的旋转速率的活动的岩石圈解释的表面差异旋转和下限为0.057 \pm 0.015推导出其相对振幅。在靠近亚行星际经度的地方观测到的活动增强表明了一种磁性恒星-行星相互作用，尽管时间序列的持续时间很短，使我们无法得出明确的结论。
2009-01-29 astro-ph.EP astro-ph.SR
Lifetime and Spectral Evolution of a Magma Ocean with a Steam Atmosphere: Its Detectability by Future Direct Imaging
我们提出了随着蒸汽大气的形成，凝固的类地行星的热演化和出射光谱。岩浆海洋的寿命和它在蒸汽大气中的光谱取决于行星与主星的轨道距离。对于I型行星，它是在距离主星一定临界距离以外形成的，其热辐射在短于约$10^6$年的时间尺度上下降。因此，年轻的恒星应该是在这个轨道区域寻找熔融行星的目标。相比之下，在临界距离内形成的II型行星，在岩浆海洋的整个生命周期内，将从近红外大气窗口发出大量的热辐射。Ks和L波段将有利于未来的直接成像，因为这些波段的行星-恒星对比度高于大约10 $^{-7}$ -10 $^{-8}$。我们的模型预测，在II型轨道区域，熔融的行星将存在于G型主星的主序星，如果水的初始体积含量超过约1重量%。在可见光大气窗口，热辐射的对比度下降到低于$10^{-10}$在不到$10^5$年，而那些反射光保持$10^{-10}$的两种类型的行星。由于对比度水平与来自宜居带中地球大小的行星的反射光相当，来自熔融行星的可见反射光也为未来的地面和空间望远镜直接成像提供了一个有希望的目标。
2015-05-13 astro-ph.EP
Small Inner Companions of Warm Jupiters: Lifetimes and Legacies
虽然温暖的木星通常离它们的恒星太远，潮汐并不重要，但温暖的木星的内行星伴星的存在会导致系统的潮汐演化。对这一过程及其影响的深入了解来自经典的长期行星摄动理论。内行星的寿命可能比系统的年龄短，因为温暖的木星保持着它的偏心率，因此促进了潮汐迁移到恒星。因此，一颗温暖的木星被观测到在它的系统中是孤独的，可能先前已经清除了所有的内部行星。在它消亡之前，即使一颗内行星是地球尺度的，它也可能促进温暖的木星离心率的衰减。因此，对一颗被观测到的暖木星的初始轨道的任何推论，都必须包括一个比假设它一直是单独存在时所估计的更大的初始偏心率的可能性。潮汐演化涉及多个行星也增强了行星的内部加热，这很容易超过恒星辐射的内行星，并可能大到足以影响温暖的木星的内部结构。长期理论提供了对潮汐过程的深入了解，提供了一种基于潮汐参数Q的估计来约束凌日行星偏心率的方法。
2014-01-28 astro-ph.EP
Thermal evolution and lifetime of intrinsic magnetic fields of Super Earths in habitable zones
我们数值研究了不同质量的类地行星在宜居带的热演化，重点是发电机活动的持续时间，以产生其固有的磁场，这可能是在行星上的可居住性的关键因素之一。我们特别关注超级地球，对它们的观测正在迅速发展。我们计算了行星内部的温度分布的演变，使用Vinet状态方程，Arkenius型地幔粘度公式，和天体物理学的对流传热的混合长度理论修改地幔对流。在用太阳系类地行星校正模型后，我们将其应用于表面温度为$300~\mbox{K}$（在宜居带）、成分类似地球的0.1-$10M_{\oplus}$岩石行星。根据核幔边界热流判据，计算了磁场的热演化，并估算了磁场的寿命。我们发现，寿命随行星质量（$M_p$）的增加而缓慢增加，与核幔边界初始温度差（$ΔT_{\rm CMB}$）无关，但当超过一个临界值$M_{c,p}$（$\sim O(1)M_{\oplus}$）时，由于压力效应引起的地幔粘性增强，寿命突然下降。我们推导出$M_{c,p}$作为$ΔT_{\rm CMB}$和流变参数（活化体积，$V^*$）的函数。因此，具有$M_p > M_{p,c}$的超级地球的磁场寿命敏感地取决于反映行星吸积的$ΔT_{\rm CMB}$和在非常高的压力下具有不确定性的$V^*$。需要更先进的高压实验和第一性原理模拟以及行星吸积模拟来讨论超级地球的可居住性。
2010-10-26 astro-ph.EP
A New High Perihelion Inner Oort Cloud Object: 2015 TG387
内奥尔特云天体（IOCs）的整个轨道都是跨冥王星的。它们超越了已知行星的强大引力影响，但又足够接近太阳，外力很小。在这里，我们报告了继Sedna和2012 VP 113之后发现的第三个已知的IOC，称为2015 TG 387。2015 TG387的近日点为$65 \pm 1$ au，半长轴为$1170 \pm 70$ au。2015 TG 387的近日点角度（$\barω$）介于塞德娜和2012 VP 113之间，因此与主要的极端海王星外天体（ETNO）群相似，这些天体可能被一颗未知的大质量遥远行星（称为行星X或行星九）引导到类似的轨道角度。2015年TG387的轨道是稳定的，超过了太阳系已知行星和银河系潮汐的年龄。当包含超过4 Gyrs的外部恒星相遇时，2015 TG387的轨道通常是稳定的，但它的动力学演化取决于所使用的恒星相遇场景。令人惊讶的是，当包含一个超过几百天文单位的大质量行星X在一个偏心轨道上，与大多数已知的ETNO在近日点的经度上反对齐时，我们发现2015 TG387对于行星X轨道通常是稳定的，这使得其他ETNO也是稳定的。值得注意的是，2015 TG 387的近日点论点受到限制，其近日点经度与行星X的近日点经度约为180度，使2015 TG 387在太阳系的年龄内与行星X保持反对齐。我们发现IOCs的半长轴分布的幂律斜率接近3，这意味着高半长轴IOCs比低半长轴I…
2019-02-19 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
New Extreme Trans-Neptunian Objects: Towards a Super-Earth in the Outer Solar System
我们正在进行一项对极端太阳系天体的调查，以了解塞德娜和2012 VP 113，并确定外太阳系是否存在未知的大质量行星。两个新的天体，2014 SR 349和2013 FT 28，是极端分离的海王星外天体，a>150 AU，近日点远超过海王星（q>40 AU）。这两个新的对象的轨道参数近日点的范围内的集群的这个角度为其他极端的对象。其中一个天体2014 SR 349的近日点经度与其他极端天体相似，但2013 FT 28的近日点经度约为180度，或者说是反对齐的。我们还发现了第一个近日点在海王星之外的外部奥尔特云物体，2014 FE 72。我们讨论这些和其他有趣的对象在我们正在进行的调查发现。所有的高半长轴（a>150 AU）和高近日点（q>35 AU）天体都遵循先前确定的近日点聚集的论点，这是特鲁希略和谢泼德（Trujillo and Sheppard，2014）首次报道和解释的，来自一颗未知的大质量行星，有些人称之为行星X或行星9。最后，结合2013 FT28的发现，我们发现对于所有极端天体，近日点经度与近日点辐角和轨道极角都有显著的相关性。这种先前未被注意到的相关性进一步证明了一颗未知的大质量行星在偏心倾斜轨道上，就像极端偏心的天体在天空的相对两侧（近日点相差180度经度）将在轨道上的相对点接近倾斜的偏心行星，因此，极端天体更喜欢远离相反的黄道纬度，以避免行星（即近日点或极角的相…
2016-09-12 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Survival of planet-induced vortices in 2D disks
背景：对原行星盘的几次观测显示出非轴对称的特征，通常被解释为涡旋。数值模拟一再表明，间隙开放的行星能够在其外部间隙边缘产生大而持久的漩涡，使大质量行星成为这些特征的热门候选者。目的：我们探索的热弛豫时间尺度的函数，湍流的水平，和磁盘自重的影响所产生的旋涡的寿命。研究方法：我们进行二维数值模拟使用流体动力学代码PLUTO和FARGO，扫描通过几个物理和数值参数。涡流特性是从数千个模拟快照中自动提取的。结果如下：我们发现，在外部间隙边缘产生的漩涡可以生存约100-3000行星轨道，最短的寿命发生在适度有效的耗散和冷却。然而，我们也观察到一个不同的制度，持久的旋涡的寿命至少为15 000轨道非常低的粘度和非常短的热弛豫时间尺度。圆盘的自引力大大缩短了规则涡旋的寿命，但仍然允许长寿命的涡旋存活下来。结论：我们的研究结果表明，冷却时间尺度在涡旋的形成和寿命中起着重要的作用，并且对于典型的热弛豫时间尺度和低湍流水平，行星产生的涡旋应该在距离恒星很远的地方可以观察到。
2021-10-01 astro-ph.EP
Do Giant Planets Survive Type II Migration?
行星迁移是系统理解系外行星观测的最重要问题之一。我们澄清，理论上预测的II型迁移是太快了，以及I型迁移，通过开发详细的分析参数，其中II型迁移的时间尺度与磁盘寿命进行比较。在磁盘为主的政权，第二类迁移时间尺度的特点是由一个{ \it本地}粘性扩散时间尺度，而磁盘的寿命由一个{ \it全球}扩散时间尺度，这是远远长于本地的。即使在行星占主导地位的制度，行星质量的惯性降低迁移速度，时间尺度仍然短于磁盘的寿命，除了在最后的磁盘演化阶段，总磁盘质量衰减到行星质量以下。这表明，大多数巨行星在盘的寿命内陷入中心恒星，这与系外行星观测相矛盾，即气体巨星堆积在$r \ga 1$ AU。我们研究额外的过程，可能会出现在原行星盘：死区，气体的光蒸发，和气体流动的间隙形成的II型迁移。虽然他们使II型迁移的时间尺度更接近磁盘的寿命，我们表明，没有一个可以作为一个有效的障碍，快速II型迁移与目前的知识，这些过程。我们指出，通过间隙的气体流动和流动的一部分吸积到行星上是不确定的，他们可能有潜力解决这个问题。可能需要对每一个过程进行更详细的研究，以解释观测到的太阳系外行星系中气态巨星的分布。
2013-07-18 astro-ph.EP
MEGASIM: Lifetimes and Resonances of Earth Trojan Asteroids -- The Death of Primordial ETAs?
我们在MEGASIM数据集中对地球特洛伊小行星（ETA）的寿命和共振进行了分析（Yeager & Golovich 2022）。特洛伊小行星与一颗行星共同绕太阳运行，但仍然与拉格朗日点L4（领先行星60°）或L5（落后行星60°）相结合。在圆形三体近似中，特洛伊小行星的稳定性取决于主行星质量与中心质量的比值。对于内行星，稳定的范围变得越来越小，因此来自行星的扰动使原始特洛伊人变得罕见。到目前为止，只发现了两个ETA（2010 TK 7和2020 XL 5），几个火星特洛伊和一个金星特洛伊。已知的内部系统特洛伊木马的估计寿命不到一百万年，这表明它们是入侵者，而不是稳定和持久的人口。通过迄今为止最大的ETA n体模拟，我们能够在广泛的初始化参数空间中跟踪它们的生存情况。我们发现，随着时间的推移，其余部分的预计到达时间是很好的拟合与拉伸指数函数，当外推超过我们的模拟运行时间预测零预计到达时间为2.33 Gyr。我们还显示了ETA喷射和米兰科维奇循环的周期之间的相关性。虽然地球的轨道动力学主导了埃塔的不稳定性，但我们提供的证据表明，埃塔喷射与许多（如果不是所有）行星的轨道要素变化中发现的共振有关。
2022-06-03 astro-ph.EP
Orbit of a Possible Planet X
本研究通过扩展稳定遥远TNO样本并开展300组n体模拟，约束未被观测行星的质量、轨道与倾角，发现其偏好参数区显著区别于既有第九行星参考模型。
2024-12-01 astro-ph.EP
Eccentricities and the Stability of Closely-Spaced Five-Planet Systems
对系外行星的观测表明，行星在近距离轨道上的系统很常见，这引发了一个问题：“行星之间的轨道距离有多近，并且在很长一段时间内仍然保持动力学稳定？”".为了解决这个问题，我们研究了由五颗行星组成的理想化行星系的稳定性，每颗行星的质量与地球相等，绕一颗太阳质量的恒星运行。所有的行星都在同一个平面上，并在同一个方向上运行，行星之间的间距以希尔球半径为单位。我们所整合的大多数系统都是从一个或多个偏心轨道上的行星开始的，考虑的偏心率$e$与$e= 0.05$一样大。对于给定的初始轨道间隔，单个行星的较大初始偏心率通常会导致较短的系统寿命，而系统对初始偏心轨道上的行星的依赖性很小。不稳定时间的近似趋势增加指数与初始轨道分离的行星发现以前的行星与最初的圆形轨道的系统也存在与最初的偏心轨道。平均运动共振也倾向于破坏这些系统的稳定性，尽管系统寿命的减少没有最初的圆形轨道那么大。所有行星都具有初始$e= 0.05$和对齐的近顶角的系统通常比初始半长轴间距相同且只有一颗行星具有$e= 0.05$的系统存活得更长，但它们的寿命略短于行星最初在圆形轨道上的系统。
2020-07-26 astro-ph.EP
The lifetimes of planetary debris discs around white dwarfs
围绕白矮星运行的行星盘的寿命是该系统进化模型的关键输入参数。在这里，我们应用一个纯粹的分析形式主义，以估计这些光盘的碎片阶段的寿命，之前，他们被磨成灰尘或受到升华从白矮星。我们计算最大寿命为三种不同类型的白矮星盘，形成从（一）辐射YORP分裂的系外小行星沿巨分支阶段在2-100 AU，（二）辐射少自旋中断这些小行星在$\sim 1.5-4.5R_{\odot}$，和（三）潮汐中断的小行星或大行星约$1.3R_{\odot}$。我们显示这些最大的寿命作为光盘的质量和范围，成分的星子属性，和代表性的轨道激励的偏心率和倾角的函数。我们发现，质量高达$10^{24}$公斤的YORP光盘寿命足够长，以提供一个水库的幸存厘米大小的鹅卵石和米至公里大小的巨石，可以扰动完整的白矮星与冷却年龄高达10 Gyr。由这些小行星或大行星的自转或潮汐破裂形成的碎片盘可以分别在100万年或0.01万年的稳定状态下生存，尽管大多数潮汐盘会在大约1年内离开稳定状态。我们的研究结果表明，无尘星子过境检测是合理的，并提供特别强大的进化约束。我们的形式主义可以很容易地适应个别系统和未来的发现。
2020-06-04 astro-ph.EP astro-ph.SR
Swansong Biospheres: Refuges for life and novel microbial biospheres on terrestrial planets near the end of their habitable lifetimes
未来地球上的生物圈（和过去一样）将主要由单细胞微生物组成。在多细胞生命出现之前，单细胞生命可能存在了至少2.5 Gyr，并且可能是唯一能够在遥远的未来在地球上生存的生命形式，当老化的太阳导致环境条件变得更加不利于更复杂的生命形式时。因此，从统计学上看，我们发现的可居住的类地系外行星更有可能处于其可居住寿命中更有利于支持单细胞生命而不是多细胞生命的阶段。地球上可居住性的最后阶段是这项工作的重点。一个简单的，纬度为基础的气候模式，包括偏心率和偏心率的变化被用来作为一个指南，在未来3 Gyr的地球温度演变。这使得人们可以推断出潜在的生命避难所，特别是在山区和冷阱（冰）洞穴中，以及什么样的生命形式可以生活在这些环境中。结果表明，在高纬度地区，单细胞生命可以持续到2.8 Gyr。这开始回答地球的可居住性将如何随着太阳的主序星演化而在局部尺度上演化的问题，以及通过扩展，类地行星的可居住性将如何随着时间的推移与它们自己的宿主恒星一起演化。
2012-10-21 astro-ph.EP
Centaur and giant planet crossing populations: origin and distribution
目前的巨行星区域是一个过渡区，其中穿海王星天体（TNO）在成为木星家族彗星（JFC）的过程中交叉。它们的动力学行为受TNO的内在动力学特征以及与巨行星的相遇的影响。考虑到太阳系的当前配置，我们讨论了巨行星穿越（GPC）种群（具有$5.2$ au $ < q < 30$ au的天体），研究了它们的数量及其来源的演化。这一主题是回顾从以前的调查，也解决了新的数值模拟的动力学演化的散射盘对象（SDO）。我们得到了GPC的内禀轨道根数分布模型。分散盘代表了行星GPC和半人马座的主要来源，而来自冥王星的贡献比SD低一到两个数量级。我们从我们的模型中获得GPC的数量和大小分布，计算9600 GPC从SD与$D > 100$ km和$\sim 10^8$与$D > 1$ km在当前的人口。其他来源的贡献被认为微不足道。半人马座区域的平均寿命为720万年，而GPC区域的SDO的平均寿命为680万年。后者取决于初始倾角，即具有高倾角的那些，在GPC区中存活最长的那些。寿命与近日点距离也有相关性，其中更大的近日点导致更长的寿命。观测到的GPC的动力学演化是不同的逆行和逆行的对象。逆行GPCs的中位寿命低于逆行GPCs，因此经历了相对较快的进化。然而，这种更快的演化可能是由于大多数逆行GPC具有较低的近日点值，因此寿命较短。
2020-06-17 astro-ph.EP
Rotation of rigid Venus: a complete precession-nutation model
内容：随着对类地行星的了解的增加，由于最近的空间探测器，有可能以越来越高的精度模拟它们的旋转。尽管如此，金星岁差和章动的精确测定仍然缺乏。目的：虽然金星自转已经从多个方面进行了研究，但其岁差章动运动的完整而精确的解析模型仍有待建立。我们建议，以确定这种运动与最新的物理参数的行星的方法：我们采用的理论框架已经用于精确的岁差章动模型的地球，基于一个哈密顿公式，正则方程和准确的发展，由于太阳的扰动函数。结果如下：在对扰动函数积分并应用正则方程之后，我们可以计算出岁差常数$\dotΨ$和章动系数，包括经度和纬度。我们得到$\dotΨ=4474".35/Jcy \pm 66.5 $，对应于$28965.10 \pm 437$年的岁差周期。这一结果是基于最近对金星转动惯量的估计，与以前的估计有很大的不同。经度上最大章动系数的幅值为$2L_{S}$（其中$L_{S}$是太阳的经度），振幅为2“19，周期为112.35 d。我们表明，由于其三轴性的金星章动系数是相同的顺序的振幅，这些值由于其动力学扁平，不像地球，他们可以忽略不计。
2010-02-26 astro-ph.EP
Outcomes and Duration of Tidal Evolution in a Star-Planet-Moon System
我们制定了潮汐衰变寿命的假设卫星轨道太阳系外行星与月球和恒星潮汐。以前的工作忽略了月球潮汐对行星自转的影响，因此只适用于月球质量远小于行星质量的系统。相比之下，这项工作可以应用于相对较大的卫星，这些卫星可能会在新发现的海王星质量和超级地球行星周围被探测到。我们的结论是，当行星/卫星系统远离母星时，卫星更稳定，行星更重，或者母星更轻。相对于先前的公式，包含月球潮汐可以显着延长大质量月球的寿命。我们预计，第一个被发现的系外卫星所在的行星的半长轴在G型恒星周围是0.4-0.6 AU，在M型恒星周围是0.2-0.4 AU。
2012-06-02 astro-ph.EP
Magnetodynamo Lifetimes for Rocky, Earth-Mass Exoplanets with Contrasting Mantle Convection Regimes
我们使用了一个铁的核心的热模型来计算在地球质量的岩石行星，以确定发电机的寿命和强度与不同的地幔构造制度，地面温度，和核心属性的行星的敏感性magnetodynamo演化。在核幔边界（CMB）的热流来自于地幔对流的数值模型与粘性/假塑性流变学，捕捉板状构造的现象。我们的热演化模型预测了地球的长寿命（~8 Gyr）场和具有板块构造的地球质量系外行星的类似发电机演化。升高的地面温度和压力依赖的地幔粘度都降低了CMB热流，但只产生稍微长寿命的发电机（~8-9.5 Gyr）。具有相对较低CMB热流的单板（“停滞盖”）行星产生长寿命（~10.5 Gyr）发电机。这些较弱的发电机可以停止数十亿年，随后由于与内核增长相关的额外熵产生而重新激活，这可能解释了今天金星上没有磁场。我们还表明，发电机的操作是敏感的初始温度，大小和固相线的行星的核心。这些依赖性将严重挑战任何试图根据磁场的存在或不存在来区分具有板块构造和停滞盖的系外行星的尝试。
2013-04-09 astro-ph.EP
How to form compact & other longer-lived planet-induced vortices: VSI, planet migration, or re-triggers, but not feedback
本文通过高分辨率二维和三维流体动力学模拟，研究行星诱导涡旋的形态与寿命，发现紧凑核心可由高质量行星再形成或VSI小涡旋产生，行星迁移也能延长寿命，但三维尘埃反馈并非成因。
2023-12-05 astro-ph.EP
Full-lifetime simulations of multiple unequal-mass planets across all phases of stellar evolution
我们知道行星系在白矮星周围和在主序星周围一样常见。然而，通过剧烈的巨分支将行星系跨越恒星演化的这两个阶段自洽地联系起来，这带来了计算上的挑战，以前的研究将架构限制在等质量行星上。在这里，我们删除这个约束，并执行超过450数值积分超过哈勃时间（14 Gyr）的包装行星系与不等质量的行星。我们将由此产生的趋势描述为行星顺序和质量的函数。我们发现，在白矮星附近的侵入性径向入侵变得不太可能的行星质量之间的分散增加。轨道的弯曲可能会维持一个足够动态的环境，围绕着一个白矮星来解释观测结果，这更多地取决于地球质量行星的存在，而不是行星质量的任何变化。在白矮星阶段触发解包或不稳定性对于不等质量行星系统和等质量行星系统来说是非常容易的;在巨分支阶段的不稳定性仍然很罕见，需要微调初始条件。我们列出了每个模拟的关键动力学特征，作为即将到来的发现的潜在指南。
2016-02-29 astro-ph.EP astro-ph.SR
Discovery of a dwarf planet candidate in an extremely wide orbit: 2017 OF201
Institute for Advanced Study（高等研究院）；Perimeter Institute for Theoretical Physics（珀因特理论物理研究所）；Princeton University（普林斯顿大学）
发现一个具有极宽轨道的矮行星候选体2017 OF201，其轨道特征挑战了第九行星假说。
2026-01-16 astro-ph.EP
Primordial Orbital Alignment of Sednoids
研究三个最分离的海王星外天体发现其拱点线在45亿年前曾紧密聚集，这一原始对齐现象可能由行星形成早期的流氓行星或近距离恒星经过事件引起，并对外太阳系存在未知行星的模型提出质疑。
2024-02-16 astro-ph.EP
Stellar activity, differential rotation, and exoplanets
评述了CoRoT空间实验发现的一些有凌日行星的恒星的光球斑活动。它们的出射光调制是由一个点模型拟合先前测试的总太阳辐照度的变化。这种方法使我们能够研究的经度分布的斑点面积及其随时间的变化，在一个典型的CoRoT时间序列的五个月。黑子在经度上的迁移为地表差异自转提供了一个下限，而黑子总面积的变化则可用于寻找类似于太阳Rieger周期的短期周期。还讨论了近距离巨行星对恒星活动的可能影响。
2010-09-21 astro-ph.EP astro-ph.SR
Results of numerical integrations of the orbits of fictive asteroids in vicinity of 2:1, 3:1 and 3:2 resonances
本文通过数值积分研究共振附近虚构粒子的轨道，探讨共振摄动周期和共振宽度对行星质量、偏心率及初始经度差的依赖，主要关注平面限制性三体问题。
2025-03-26 astro-ph.EP
On the co-orbital motion of two planets in quasi-circular orbits
我们开发了一个分析的哈密顿形式主义适用于研究的运动的两个行星的共轨共振。在行星平均经度上取平均的哈密顿量，展开成偏心率和倾角的幂级数。该模型，这是有效的，在整个共轨区域，具有可积的近似建模的平面和准圆周运动。首先，集中在这种近似的不动点上，我们强调联系相关线性化微分系统的本征向量和某些显着轨道的存在性的关系，如椭圆欧拉拉格朗日配置，反拉格朗日（Giupperian等人，2010）轨道和庞加莱发现的一些第二类轨道。然后，研究了变分方程在任意拟圆周期解附近的性质。推导了轨迹的基频，并讨论了可能出现的低阶共振。最后，借助于Birkhoff规范形的构造，我们证明了椭圆拉格朗日等边构形和反拉格朗日轨道从同一个不动点L4分叉。
2013-04-26 astro-ph.EP
Stable lifetime of compact, evenly-spaced planetary systems with non-equal masses
具有两颗以上行星的紧凑型行星系会因行星间的摄动而发生轨道交叉。在没有轨道交叉的情况下，系统保持稳定的时间与初始轨道间隔（以相互Hill半径为单位）呈指数关系。然而，当一个多行星系统的周期比接近平均运动共振时，其稳定时间与行星分离所确定的时间不同。当系统由等周期比的链组成时，这种差异可以达到一个数量级。我们使用数值模拟来描述非共振系统的稳定时间关系，具有相等的间隔，但不相等的质量，打破了链的等周期比。我们发现，地球质量的行星的质量的30%的偏差创建一个足够大的偏差的周期比，在一个给定的间距的平均稳定时间可以预测的稳定时间关系。等周期比的结构被抹去的质量偏差随着行星质量的增加而增加，但不依赖于行星的多样性。在足够大的质量偏差下，在给定的间距下稳定时间的分布比等质量系统中的分布宽得多，等质量系统中的分布由于周期的不确定性而变窄。我们发现，稳定时间分布是异方差的间距-在稳定时间的偏差为一个给定的间距增加与所说的间距。
2023-02-01 astro-ph.EP math.DS
Metallicity, planet formation, and disc lifetimes
行星在星盘内的形成必须在星盘分散的时间框架内进行，因此确定什么是分散年轻恒星周围星盘气体成分的主导过程至关重要。行星形成本身以及来自中心年轻恒星物体的高能辐射的光蒸发被认为是合理的分散机制。[abridged].本文利用X射线光蒸发和行星形成对金属丰度的不同依赖性来区分这两个过程。我们研究的金属丰度，Z，上的分散时间尺度，t_PHOT，在光蒸发模型的背景下，通过详细的热计算的一个光盘在流体静力平衡照射的EUV和X射线辐射从中央源。我们的模型显示，对于纯光蒸发模型，t_phot \propto Z = 0.52。通过分析估计，我们得到了一个更强的负功率依赖于金属盘寿命的分散模型的基础上行星形成。因此，在金属丰度较低的地区进行的盘分数普查应该能够区分这两种模型。Yasui等人最近在银河系极外侧的低金属丰度星团（[O/H] ~- 0.7dex，尘埃与气体之比~0.001）中的研究提供了初步的观测证据，表明在较低金属丰度时，盘的寿命较短，这与纯光蒸发模型的预测一致。最后，我们发展了一个分析框架来研究在核心吸积情景中金属丰度依赖的光蒸发对气体巨星形成的影响。我们表明，这种影响的会计加强的结论，行星形成有利于在较高的金属丰度。[删节]
2009-10-27 astro-ph.EP astro-ph.SR
In Search of Future Earths: Assessing the possibility of finding Earth analogues in the later stages of their habitable lifetimes
地球将在2-3 Gyr内变得不适合居住，这是由于太阳亮度增加导致的宜居带边界移动的结果。对地球上未来可居住条件的预测包括物种多样性和生境范围的减少、海洋损失和地球化学循环幅度的变化。然而，在当今的地球上测试这些预测是困难的。发现一颗与遥远的未来地球相似的行星，可以为测试这些预测提供一种手段。这样的行星需要有一个类似地球的生物圈历史，要求它在系统的过去已经在其系统的宜居带（HZ）中存在了Gyr长的时间，并且目前正在接近HZ的内边缘。在这里，我们评估了发现这种非常特殊类型的系外行星的可能性，并讨论了分析更古老的地球在提高我们对长期地质和生物地质过程的理解方面的好处。作为一个说明性的例子，在10秒差距内的G星被评估为潜在的旧地球类似主机。对假设的内HZ地球类似物的地面温度估计被用来确定这些系统中是否有任何这样的行星在其晚期可居住的生命中处于正确的阶段，以表现出可检测的生物特征。根据行星形成研究和生物圈演化模型的预测，在太阳附近只有0.36%的G星可以拥有一个古老的地球类似物。然而，如果假设类地生物圈的发展是罕见的，需要一系列低概率事件发生，那么这样的行星不太可能在太阳附近被发现-尽管整个银河系可能存在1000个。
2015-02-18 astro-ph.EP
A Quantitative Criterion for Defining Planets
一个简单的度量可以用来确定一颗行星或系外行星是否可以在一个特征时间尺度内清除它的轨道区，比如主序星的寿命。这个标准只需要估计恒星质量、行星质量和轨道周期，就可以立即对99%的已知系外行星进行分类。所有8颗行星和所有可分类的系外行星都符合标准。这个度量标准可能有助于概括和简化行星的定义。
2015-10-14 astro-ph.EP
Two warm, low-density sub-Jovian planets orbiting bright stars in K2 campaigns 13 and 14
我们在K2 Campaign 14中报告了两颗行星凌日明亮恒星HD 89345（EPIC 248777106，$V=9.376$，$K=7.721$）和在K2 Campaign 13中发现的HD 286123（EPIC 247098361，$V=9.822$，$K=8.434$）。这两颗恒星都是G型恒星，其中一颗正处于或接近其主序星寿命的末期，另一颗则刚好超过其主序星寿命的一半。HD 89345拥有一个温暖的亚土星（0.66 $R_J$，0.11 $M_J$，$T_\mathrm{eq}=1100$ K），轨道为11.81天。这颗行星的大小与WASP-107 b相似，它位于冰巨星和气体巨星之间的过渡区域。HD 286123拥有一颗小行星（1.06 $R_J$，0.39 $M_J$，$T_\mathrm{eq}=1000$ K），轨道为11.17天，轻微偏心，轨道为$e=0.255\pm0.035$。鉴于它们围绕相对演化的主序星运行，并且轨道周期超过10天，这些行星是研究气体行星演化，迁移和（潜在的）再膨胀的有趣候选者。这两颗行星的整个生命周期都在建议的恒星辐射阈值附近，在该阈值下，巨行星会膨胀，并且没有任何半径膨胀的迹象。他们探索的制度，通货膨胀开始变得明显，是有价值的约束行星通货膨胀模型。此外，主恒星的亮度，加上行星大气层的高度，使得这两个系统成为凌日光谱学研究其大气层的有利目标…
2018-07-28 astro-ph.EP
Tidal excitation of the obliquity of Earth-like planets in the habitable zone of M-dwarf stars
本研究发现近距离行星在非零偏心率下被捕获于某些自旋-轨道共振时，潮汐作用可激发并长期维持60至80度倾角，这对M型矮星宜居带类地行星的气候与宜居性具有重要意义。
2023-07-17 astro-ph.EP
Apsidal asymmetric-alignment of Jupiter Trojans
最遥远的柯伊伯带天体在它们的轨道上表现出集群，这种异常的结构可能是由大偏心率和高倾角的行星9造成的。然后，我们假设小行星的轨道集群可以在太阳系的其他地方观察到。本文对小行星中心观测到的7000多颗木星特洛伊行星进行了研究，发现它们分别聚集在L4和L5群的近日点$\varpi$经度上，即$\varpi_{\mbox{J}}+60^{\circ}$和$\varpi_{\mbox{J}}-60^{\circ}$（$\varpi_{\mbox{J}}$是木星近日点经度）附近。然后，我们建立了一个哈密顿系统来描述相关的动力学方面的共轨运动。对于具有偏心率$e<0.1$的类特洛伊轨道，相空间显示存在以$Δ\varpi=\varpi-\varpi_{\mbox{J}}\approx\pm60^{\circ}$为中心的近轴排列的天平动岛。通过详细的分析，我们已经表明，所观察到的木星特洛伊适当的偏心率$e_p<0.1$花费他们的大部分时间在$|Δ\varpi|=0-120^{\circ}$的范围内，而更偏心的$e_p>0.1$是太少，影响轨道集群在这个范围内的$Δ\varpi$的整个特洛伊人口。我们的数值结果进一步证明，即使从一个均匀的$Δ\varpi$分布，类似的观测模拟特洛伊的拱点排列可以出现在太阳系的年龄的顺序。我们的结论是，拱点不对称排列的木星特洛伊是强大的，这一新的发现可以帮助设计的调查策…
2021-07-15 astro-ph.EP
The architecture of the GJ876 planetary system. Masses and orbital coplanarity for planets b and c
我们提出了一个综合分析先前发表的高精度径向速度和天体测量的GJ 876行星系使用自洽模型，占行星-行星的相互作用。假设到目前为止在系统中识别的三颗行星是共面的，我们发现，在分析中包括天体测量并不会导致最佳拟合倾角与里维拉和合作者单独分析径向速度所发现的最佳拟合倾角显著不同。在这种独特的情况下，行星与行星之间的相互作用是如此重要，以至于径向速度数据集对系统的倾角更加敏感，因为相互作用依赖于系统中两颗气体巨行星（行星b和c）的真实质量。天体测量确实允许确定行星b的绝对轨道倾角（即区分i和180-i）和升交点的经度，这允许我们在结合动力学考虑时量化其轨道和行星c轨道之间的相互倾角。我们发现行星之间的倾角为5.0 +3.9 -2.3度。这一结果首次确定了正常恒星周围系外行星系统的共面程度。我们发现这两颗行星的轨道几乎是共面的，就像太阳系行星的轨道一样，这表明这两颗行星可能形成于一个拱星盘中，并且它们随后的动力学演化为2：1的平均运动共振只导致了一个小的相互倾斜的激发。这项调查表明，如何程度的共面性其他系外行星系统也可以建立使用现有设施获得的数据。
2009-01-20 astro-ph.EP
Planet-Planet Occultations in TRAPPIST-1 and Other Exoplanet Systems
我们探讨了系外行星系统中行星-行星掩星（PPO）的发生和可探测性。在这些事件中，一颗行星遮蔽了同一系统中另一颗行星的圆盘，当其热或反射光被阻挡时，会传递一个小的光度信号。我们重点关注TRAPPIST-1中的行星，我们显示其轨道平面在90%的置信度下在0.3度内对齐。我们提出了一个光动力学模型，用于预测和计算在TRAPPIST-1和其他系统的行星大气状态的各种假设的PPO。当对所有轨道参数的不确定性进行边缘化时，我们发现TRAPPIST-1中的PPO速率约为每天1.4。我们调查了詹姆斯韦伯太空望远镜探测这些事件的前景，发现每年约有10 - 20次b和c的掩星应该高于12 - 15微米的噪音水平。这些PPO中的几个的联合建模可以导致鲁棒的检测。或者，用拟议中的起源太空望远镜进行观测，应该能够以高信噪比探测到单个的PPO。我们展示了如何使用PPO来打破凌日时间变化简并性，对行星的偏心率和质量施加强约束，并约束节点的经度，从而约束系统的完整三维结构。我们进一步展示了如何建模这些事件可以用来揭示一个星球的白天/夜晚的温度对比，并构建粗糙的表面地图。我们把我们的photodynamic代码放在github上。
2017-11-15 astro-ph.EP
Gap formation and stability in non-isothermal protoplanetary discs
对过渡盘的几次观测显示出不平衡的尘埃分布。一个可能的解释是，在一个巨大的行星打开的间隙边缘形成了一个大规模的漩涡，充当尘埃陷阱。到目前为止，间隙边缘涡的数值模型采用了局部等温圆盘，但这种涡形成或“Rossby波”不稳定性的理论最初是为绝热圆盘开发的。我们推广的研究，行星间隙的稳定性，非等温光盘使用定制的数值模拟的磁盘行星系统的行星打开一个不稳定的差距。我们包括在能量方程中的一个简单的冷却功能与冷却时间尺度$t_c=βΩ_k^{-1}$，其中$Ω_k$是开普勒频率，并检查的效果$β$上的间隙边缘和涡旋寿命的稳定性。我们发现增加$β$会降低非轴对称扰动的增长率，并且主方位波数$m$会减小。我们发现一个准稳态组成的一个大规模的，过密的旋涡循环外间隙边缘，通常持久的$O(10^3)$轨道。涡流寿命被发现，一般增加冷却时间的最佳值，超过涡流寿命降低。这种非单调的依赖性是定性一致的最近的研究，使用严格的等温光盘，改变光盘的纵横比。
2015-03-30 astro-ph.EP
Formation of multiple dust rings and gaps in protoplanetary discs by a single migrating planet II: radiative discs and observational signatures
Ludwig-Maximilians-Universität München（慕尼黑大学）；Institute for Theoretical Astrophysics, centre for Astronomie (ZAH), Heidelberg University（海德堡大学理论天体物理研究所）；Max Planck Institute for Astronomy（马克斯·普朗克天文学研究所）
通过高分辨率流体动力学模拟，研究低粘度辐射盘中单个迁移行星能否产生可观测的尘埃结构，发现行星迁移跳跃可形成多个尘埃环和间隙，且结构寿命至少400 kyr，冷却模型对迁移行为有决定性影响。
2026-07-14 astro-ph.EP
VLT/SPHERE robust astrometry of the HR8799 planets at milliarcsecond-level accuracy Orbital architecture analysis with PyAstrOFit
HR 8799被至少四颗巨行星环绕，使其成为最近委托的光谱偏振高对比度系外行星研究（VLT/SPHERE）的主要目标。因此，在2014年12月的SPHERE科学验证期间，它连续五个晚上被观察到。我们的目标是充分利用SPHERE的能力，根据由红外双波段成像和光谱（IRDIS）子系统获得的H波段图像获得精确的天体测量结果，并探索SPHERE在这种观测模式下的最终天体测量性能。我们还将对这四颗行星的轨道参数进行详细的分析。我们报告了2014.93历元的天体测量位置，精度低至2.0 mas，主要受到IRDIS天体测量校准的限制。对于每一颗行星，我们推导出后验概率密度函数的开普勒元素，并确定高概率轨道集。对于行星d，有明确的证据表明偏心率（$e \simeq 0.35$）非零，但没有完全排除偏心率较小的解。其他三颗行星都符合圆形轨道，尽管它们的概率分布超出了$e = 0.2$，并且在行星e的$e \simeq 0.1$处显示出峰值。这四颗行星相对于天平面的倾角一致，约为$30°$，但对于行星b和c，升交点经度的置信区间是不相交的，我们发现行星b和c在$2 σ$水平上不共面的初步证据。
2016-10-13 astro-ph.EP
Stability of Nitrogen in Planetary Atmospheres in Contact with Liquid Water
氮分子是最常见的假设背景气体，支持岩石行星上的可居住性。尽管其化学惰性，氮分子被闪电，热火山口和火流星撞击打破，并可以转化为可溶性氮化合物，然后被隔离在海洋中。因此，氮的稳定性和氮基可居住性受到质疑。在这里，我们确定的分子氮的寿命，相对于一个相对于水封存，通过开发一种新的模式，耦合大气光化学和海洋化学。我们发现，HNO，缺氧大气中产生的主要氮化合物，在海洋中转化为N2O，而不是氧化为亚硝酸盐或硝酸盐，如先前所假设的。这些N2O随后被释放回大气中，并迅速转化为N2。我们还发现，NO的沉积速率是严重限制的动力学的水相反应，将NO在海洋中的亚硝酸盐。将这些见解放在一起，我们得出结论，大气中必须产生至少与NO2和HNO2一样氧化的氮物质，以实现水封存。在类太阳和M矮星的温带行星上，缺氧大气中的分子氮的寿命被确定为> 10亿年。这一结果支持了分子氮作为岩石行星上普遍背景气体的有效性。
2019-10-09 astro-ph.EP
The orbit of Planet Nine
海王星之外存在一颗巨大的行星-被称为行星九（P9）-已经从遥远的偏心柯伊伯带天体（KBO）的近日点经度和极位置的聚类中推断出来。在更新了观测偏差的计算后，我们发现聚类在99.6%的置信水平上仍然是显著的。因此，我们使用这些观测来确定P9的轨道要素。一系列的数值模拟表明，遥远的KBO的轨道分布强烈影响的P9的质量和轨道根数，因此可以用来推断这些参数。将偏差与这些数值模拟相结合，我们计算P9参数离散集的似然值，然后将其用作高斯过程仿真器的输入，该仿真器允许对所有参数的任意值进行似然计算。我们在马尔可夫链蒙特卡罗分析中使用该仿真器来估计P9的参数。发现P9质量为$6.2^{+2.2}_{-1.3}$地球质量，半长轴为$380^{+140}_{-80}$ AU，倾角为$16\pm5^\circ$，近日点为$300^{+85}_{-60}$ AU。利用轨道要素的样本和对这样一颗行星的半径和半径的估计，我们计算了第九行星在天空中的位置及其亮度的概率分布函数。对于许多合理的假设，第九行星比最初预期的更近，更亮，尽管概率分布包括一个长尾巴到更大的距离，并且第九行星半径和半径的不确定性可能会产生更暗的物体。
2021-08-26 astro-ph.EP
Metal pollution in Sun-like stars from destruction of ultra-short-period planets
本研究通过参数化模型证明超短周期行星的潮汐演化与吞噬能解释类太阳恒星的金属污染现象，并预测污染恒星与紧凑多行星系统存在相关性。
2024-10-15 astro-ph.EP astro-ph.SR
Initial Conditions of Planet Formation: Lifetimes of Primordial Disks
年轻恒星周围星周盘的统计特性对于限制行星系形成和早期演化的理论模型是非常重要的。在这篇简短的评论中，我调查了与基于地面和斯皮策的年轻星团的红外（IR）研究有关的文献，特别强调通过光谱和光度诊断跟踪原始（"原行星“）盘的演变。现有的数据表明，具有光学厚的原始盘和/或那些显示吸积光谱证据的年轻恒星的比例似乎近似遵循指数衰减，特征时间约为250万年（半衰期= 170万年）。对200万到500万年前的恒星样本进行的大规模红外观测表明，在观测到的星盘分数中，存在着真实的逐团散射，它是年龄的函数。最近的斯皮策巡天发现了令人信服的证据，表明盘的演化因恒星质量和环境（双星、与大质量恒星的接近程度和星团密度）而异。也许对理解恒星的行星性最重要的是，盘分数的衰变时间尺度似乎随恒星质量的不同而变化，从大于1.3 Msun的恒星的~ 100万年到小于0.08 Msun的棕矮星的~ 300万年。指数衰减函数可以提供一个有用的经验形式主义估计非常粗略的年龄YSO人口和模拟盘锁定的影响，对年轻恒星的角动量。
2009-06-26 astro-ph.EP astro-ph.SR
Emerging population of gap-opening planets around type-A stars -- Long-term evolution of the forming planets around HD 163296
行星的形成嵌入在它们的原行星盘的存在已被推断从检测多环结构在这样的磁盘。这些疑似行星中的大多数在目前的测量灵敏度下无法通过直接成像观测检测到。向内的迁移和吸积可能使这些假定的行星可以用多普勒方法来处理，但实际的生长和轨道演化的程度仍然不受限制。在HD 163296周围的圆盘中的间隙起源于新生行星的前提下，我们研究了间隙开放行星是否以及在何种情况下可以代表在A型恒星周围检测到的系外行星种群的祖先。特别是，我们研究的最终行星质量和轨道参数的磁盘上的粘度的依赖性。嵌入式行星的演化在整个磁盘寿命和磁盘分散后的1亿年内进行了模拟，考虑到不断变化的磁盘结构和磁盘寿命的可能范围。我们发现，行星的最终配置在很大程度上是由磁盘的$α$粘度参数和磁盘寿命和初始行星参数的选择依赖较少。如果我们假设像HD 163296这样的行星演化形成了观测到的A型恒星系外行星群，那么需要一个$3.16 \times 10^{-4} \lesssim α\lesssim 10^{-3}$数量级的$α$参数才能使圆盘产生足够高的迁移率。根据未来的直接成像巡天是否会发现更多的具有$m_\mathrm{pl} \lesssim 3 M_\mathrm{Jup}$和$a_\mathrm{pl} \gtrsim 10 \mathrm{AU}$的行星，我们预计$α$参数将在这个范围的下限或上限，总是在这样的磁盘确实拥有宽轨道行星的假…
2022-04-23 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Receding Cosmic Shoreline of Mid-to-Late M Dwarfs: Measurements of Active Lifetimes Worsen Challenges for Atmosphere Retention by Rocky Exoplanets
本研究更新了中晚型M矮星的历史XUV注量估算，发现其值更高，仅最大型的这类行星可能保留大气层，还提出了大气保留指标ARM以辅助JWST的目标遴选与结果解读。
2025-05-19 astro-ph.EP astro-ph.SR
Planets in Globular Clusters?
本文探讨在球状星团再生脉冲星周围探测行星系统的可能性，分析行星轨道稳定性与寿命，指出在47Tuc等高密度星团中观测可约束低金属licity下的行星形成机制。
2025-04-02 astro-ph.EP astro-ph.SR
Mantle Degassing Lifetimes through Galactic Time and the Maximum Age Stagnant-lid Rocky Exoplanets can Support Temperate Climates
寻找生命的理想系外行星是那些位于恒星宜居带内的行星。然而，即使在宜居带内，行星仍然可以发展出不适合居住的气候状态。在地质（$\sim$ Gyr）时间尺度上维持温和的气候需要一个行星包含足够的内能来为行星尺度的碳循环提供动力。岩石行星能量收支的一个主要组成部分是放射性元素衰变产生的热量，特别是$^{40}$ K，$^{232}$ Th，$^{235}$ U和$^{238}$ U。随着地球的老化和这些元素的衰变，这种放射性能源就会减少。在这里，我们估计这些产热元素（HPEs）的数量的概率分布，通过银河系的历史，进入岩石系外行星，结合恒星丰度数据中看到的系统到系统的变化与银河系化学演化模型的结果。使用这些分布，我们进行蒙特卡罗热演化模型，最大限度地提高地幔冷却速率。这使我们能够对一颗岩石状、停滞盖的系外行星的寿命做出悲观的估计，它可以支持全球碳循环和温和的气候，这是它的质量和银河系历史的函数。我们将这个框架应用于17个可能的岩石系外行星的样本，这些行星具有测量的年龄，尽管我们的悲观假设，但我们预测其中7个行星今天可能正在积极脱气。对于剩下的行星，包括那些围绕TRAPPIST-1轨道运行的行星，我们不能自信地假设它们目前含有足够的内部热量，以足以维持全球碳循环或温带气候的速度支持地幔脱气，而无需额外的潮汐加热或经历板块构造。
2022-04-08 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
The sub-Neptune desert and its dependence on stellar type: Controlled by lifetime X-ray irradiation
具有大量挥发性包络的短周期亚海王星是已知系外行星中最常见的类型。然而，最近对开普勒星群的研究表明，在高辐射轨道上缺乏亚海王星，在那里它们容易受到大气光蒸发的影响。从物理上讲，我们预计这种“光蒸发沙漠”取决于X射线的总寿命和极紫外线通量，这是大气逃逸的主要驱动力。在这项工作中，我们研究了亚海王星的人口统计作为一生暴露于高能辐射和宿主恒星质量的函数。我们发现，对于一个给定的今天的日射，行星轨道0.3 $M_{sun}$恒星的经验$\sim$ 100 $\times$更多的X射线通量在其寿命比1.2 $M_{sun}$恒星。将光蒸发沙漠定义为在2 $σ$处与零发生一致的区域，沙漠的开始发生在积分X射线通量大于1.43 $\times 10^{22}$ erg/cm $^2$到8.23 $\times 10^{20}$ erg/cm $^2$的情况下，作为行星半径的函数，为1.8 - 4 $R_{\oplus}$。我们还比较了不同恒星类型的光蒸发沙漠的位置。我们发现更大的变化，在沙漠发病的热通量空间相比，综合X射线通量空间，暗示光蒸发驱动的稳态恒星X射线排放的主导控制沙漠的位置。最后，我们报告的初步证据，亚海王星谷，第一次看到周围的类太阳恒星，M & K矮星。通过TESS任务等调查发现低质量恒星周围的其他行星将能够详细探索这些趋势。
2021-05-01 astro-ph.EP astro-ph.SR
