Photoevaporation and High-Eccentricity Migration Created the Sub-Jovian Desert
距离较近的系外行星的质量周期或半径周期分布显示，周期小于3天的中等质量/大小（亚木星）行星很少。我们表明，这种亚木星沙漠可以用高辐射海王星下的光蒸发和进行高偏心率迁移的气态巨星的潮汐破坏屏障来解释。次木星沙漠独特的三角形形状是由于光蒸发在靠近主星的地方更有效，为了使气体巨星在不受潮汐干扰的情况下潮汐循环靠近主星，它需要更大的质量。我们的工作表明，超级地球/迷你海王星和热木星有明显不同的形成通道，并在不同的时间到达它们现在的位置。
2018-06-29 astro-ph.EP
X-ray photoevaporation's limited success in the formation of planetesimals by the streaming instability
流动不稳定性通常被用来解决星子形成中的碎片和漂移障碍，催化尘埃在kyr时间尺度上聚集成公里大小的核心。然而，仍然缺乏共识的物理机制（S）负责启动它。一个潜在的途径是光盘光蒸发，其中相对无尘气体的优先去除增加光盘金属丰度。晚在光盘的寿命，光蒸发占主导地位的粘性吸积，创建一个梯度的耗尽气体表面密度附近的位置的差距。这引起了局部压力最大值，收集漂移的尘埃颗粒，然后可能变得容易受到流动不稳定性的影响。利用一个圆盘内部X射线光蒸发的一维粘性演化模型，我们探索了这个过程建立planetestimals的有效性。在一定的参数范围内，我们发现转换成微行星的尘埃质量通常小于1 M_Earth，最多只有几个M_Earth分布在几十个AU上。我们的结论是，光蒸发可能充其量是相关的碎片盘的形成，而不是一个共同的机制形成的行星核心。我们的研究结果是在对比最近，类似的调查，认为一个FUV驱动的光蒸发模型，并报告了数十个M_地球在大（> 100 AU）盘半径的形成。这种差异主要是由于假设的光蒸发剖面不同造成的。在观测更严格地约束光蒸发模型之前，这个过程与行星形成的相关性仍然不确定。
2017-09-01 astro-ph.EP
Accreting Transition Discs with large cavities created by X-ray photoevaporation in C and O depleted discs
星周盘上有大量的尘埃空洞，并在中央恒星上有强烈的吸积作用，通常被认为是（多个）巨型行星形成的标志。在这封信中，我们表明，X射线光蒸发光盘操作与适度（3-10倍）的气相消耗的碳和氧在大半径（> 15 AU）产生的内半径和吸积率为大多数观察到的光盘，而不需要调用巨大的行星形成。我们提出了一维粘性演化模型的光盘受X射线光蒸发假设温和的气相耗尽的碳和氧，以及最近的观测报告的范围内。我们的模型使用一个简化的处方缩放的X射线光蒸发速率和配置文件在不同的金属丰度，我们的定量结果取决于这种缩放。虽然更严格的流体动力学模型的质量损失配置文件在低金属需要约束的观测参数空间，可以解释我们的模型，一般的结论是，金属螯合在大半径可能是负责所观察到的多样性的过渡光盘被证明是强大的。巨大的行星形成导致的间隙打开可能仍然是许多观测到的具有大空洞和非常高的吸积率的过渡盘的原因。
2017-10-10 astro-ph.EP
Formation of giant planets with large metal masses and metal fractions via giant impacts in a rapidly dissipating disk
根据行星内部模型，一些巨行星包含大金属质量，金属质量分数很大。HD 149026 b和TOI-849 b是这些巨行星的典型例子。有人认为，在巨大的撞击过程中，包层的质量损失在这种巨行星的形成中起着关键作用。这封信的目的是提出一种机制，可以解释这些巨行星的起源。我们调查的巨行星的形成在一个快速消散的磁盘使用N体模拟，考虑卵石吸积。结果表明，虽然在某些巨行星中，卵石隔离质量小于金属质量（大于30个地球质量），但行星与隔离质量之间的巨大碰撞会增加内部金属质量。关于金属部分，核心吸积大量的信封失控的气体吸积在磁盘耗散阶段的1-10万年的磁盘，没有光蒸发的演变。虽然在巨大的撞击中，大部分的包层会丢失，但行星可以在撞击后在缓慢消散的盘中重新吸积包层。在这里，我们证明，通过在一个快速消散的磁盘光蒸发，失控的气体吸积在中间淬火，导致形成巨行星与大金属质量分数。HD 149026 b和TOI-849 b的起源，其特征在于它们的大金属质量分数，可以自然地解释为一个模型，认为光盘与光蒸发演变。
2021-03-24 astro-ph.EP
The imprint of X-ray photoevaporation of planet-forming discs on the orbital distribution of giant planets
来自行星宿主恒星的高能辐射可以通过几种机制对系统的最终可居住性产生强烈的影响。在这方面，我们已经建立了一个目录，包含X射线光度，以及基本的恒星和行星性质的所有已知的恒星托管巨行星（> 0.1兆焦耳），已观察到的钱德拉X射线天文台，XMM牛顿和/或ROSAT。具体而言，在本文中，我们提出了第一个应用程序，这个目录寻找一个可能的印记X射线光蒸发的行星形成盘上的现今观测到的巨行星的轨道分布。我们在半长轴a与X射线光度Lx平面上发现了一个暗示性的空洞，大致位于a ~ 0.05-1 au和Lx ~10^27-10^29 erg/s之间，如果光蒸发在这些系统的迁移历史中起主导作用，这是可以预期的。然而，由于观察样本量较小，目前无法证明该特征的统计学意义。
2018-12-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
The evolutionary track of H/He envelope in the observed population of sub-Neptunes and Super-Earths planets
观测发现小行星出现率的局部减少，有时被称为“差距”，这是一个令人兴奋的发现，因为它对行星进化史的影响。这个间隙似乎定义了一个过渡区域，在该区域中，亚海王星行星被认为已经失去了它们的H/He包层，可能是由于光蒸发或核心动力的质量损失，因此已经转变为裸露的核心类地行星。在这里，我们调查之间的过渡次海王星和超级地球使用一个真实的样本观察到的小的近距离行星和应用信封的H/He信封的质量半径图和光蒸发模型的演化模型。我们发现，光蒸发可以解释大多数超级地球在1亿年的H/He信封损失，虽然在一些行星上的额外的损失机制似乎是必要的。我们探讨了这些行星家族具有不同核心质量的可能性，并在强烈辐照的超级地球和次海王星的原始种群中发现了连续性。我们的分析还表明，R < 3.5 R_o+的近轨道亚海王星通常会损失约30%的原始包络。
2020-05-28 astro-ph.EP
The Impact of Dust Evolution and Photoevaporation on Disk Dispersal
原行星盘在几百万年内由于粘性演化和光蒸发而分散;在此期间，小的、亚微米尺寸的尘埃颗粒必须生长并形成行星。在一个不断发展的磁盘中的小颗粒的随时间变化的丰度直接影响气体加热的远紫外光子，而尘埃演变影响光蒸发通过改变磁盘的不透明度和导致的渗透FUV光子在磁盘中。光蒸发流，反过来，选择性地携带小的尘埃颗粒离开较大的颗粒-从气体中分离-在磁盘后面。我们研究这些影响，通过调查的磁盘的粘度，光蒸发的EUV，FUV和X射线，尘埃演化，和径向漂移使用1-D多流体的方法（气体+不同的尘埃粒度）来解决不断变化的表面密度分布的演变。1-D的演变增加了1+1D模型构建在每个时代，以获得瞬时磁盘结构，并确定光蒸发率。尘埃凝聚/碎裂模型的实施结果在磁盘寿命的边际减少相比，没有灰尘演变的模型，磁盘的寿命，因此被发现是相对不敏感的不断变化的尘埃不透明度。我们发现，光蒸发可以导致显着减少的气体/尘埃的质量比在行星形成区域的磁盘，因为它的演变，并可能导致相应的增加重元素丰度相对于氢。我们讨论了星子形成和巨型行星形成理论的影响，包括形成的气体贫巨人。在气盘分散之后，固体中质量的$\sim 3\times 10^{-4}$ \ms \通常保留下来，与我们太阳系的固体存量相当。
2015-02-25 astro-ph.EP
The imprint of X-ray photoevaporation of planet-forming discs on the orbital distribution of giant planets -- II. Theoretical predictions
数值模型表明，通过由主星驱动的内部光蒸发的盘扩散可以成功地再现观察到的1 - 2 au附近的温暖彗星堆积。然而，由于已经提出了一系列不同的机制来导致相同的特征，因此对圆盘分散的明确观测诊断在观测到的巨行星分布中留下了印记，可能有助于限制主导机制。我们的目标是通过X射线驱动的光蒸发（XPE）对巨行星分离盘分散的影响进行评估，以提供理论约束的位置和大小的任何可能的功能与此相关的过程中观察到的轨道分布。为此，我们进行了一组1D人口合成与不同的初始条件和相关的气体巨星的最终停车位置与其宿主恒星的X射线光度，以量化观测的$L_\mathrm{x}$-$a$-平面内的这些系统的这个过程。我们发现XPE确实在引力半径附近产生了气体巨星的密度不足，在这个位置的内部和/或外部有相应的堆积。然而，这些特征的大小和位置在很大程度上取决于我们模型中初始条件的选择，例如行星的假设形成位置。XPE可以强烈影响巨行星的迁移过程，并在观测到的巨行星轨道分离中留下潜在的可观测特征。然而，由于在我们的模型中采用的简单化的方法，它缺乏一个自我一致的治疗行星形成在一个不断发展的磁盘，最终的行星人口轨道的定量分析是不可能的。然而，我们的研究结果强烈激励未来的研究，包括现实的光盘分散机制到全球行星人口合成模型。
2021-05-14 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Upper Edge of the Neptune Desert Is Stable Against Photoevaporation
过境调查表明，有一个赤字海王星大小的行星在近轨道。如果这片"海王星沙漠“被大气质量损失完全清除，那么其上边缘的行星对光蒸发的稳定性应该只有一点，在亚稳态氦三重态等示踪剂中表现出强烈的外流特征。我们通过使用Palomar/WIRC对亚稳态氦特征进行12晚的光度测量来测试这一假设，目标是绕K型宿主恒星运行的7颗气态巨行星。这里首次分析了八个晚上的数据，以及对四个先前发表的数据集的重新分析。我们强烈检测到WASP-69 b、HAT-P-18 b和HAT-P-26 b的氦吸收信号;暂时检测到WASP-52 b和NGTS-5 b的信号;未检测到WASP-177 b和WASP-80 b的信号。我们解释这些测量到的过量吸收信号，使用网格的帕克风模型，以获得质量损失率，这是在良好的协议与预测的流体动力学流出代码ATES的所有行星，除了WASP-52 b和WASP-80 b，我们的数据表明，流出比预测的要小得多。排除这两颗行星，其余样本的流出与平均能量限制流出效率$\varepsilon = 0.41^{+0.16}_{-0.13}$一致。即使我们做出相对保守的假设，即气态巨行星在其整个生命周期中都以这种效率经历能量有限的外流，光蒸发仍然效率太低，无法雕刻海王星沙漠的上边界。我们的结论是，系外行星群的这一特征是巨型行星形成和迁移机制的原始示踪剂。
2022-09-19 astro-ph.EP
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
The external photoevaporation of planet-forming discs
行星形成盘的演化并非独立于巨大分子云中的恒星形成和反馈过程。特别是，OB星发出的紫外线辐射加热和分散光盘的过程称为“外部光蒸发”。这个过程被认为是在典型的恒星形成区域中行星形成盘上的主要环境影响。我们研究得最好的圆盘就在附近，在稀疏的恒星群中，外部光蒸发的效果不太好。然而，大多数光盘预计将驻留在更强的紫外线环境中。因此，了解外部光蒸发是了解大多数圆盘如何演化的关键，因此大多数行星是如何形成的。在这里，我们回顾我们的理论和观测的理解外部光蒸发。我们还为未来的关键发展奠定了基础，以解决现有的未知问题，并建立外部光蒸发在圆盘演化和行星形成过程中的全部作用。
2022-10-05 astro-ph.EP astro-ph.SR
Giant planet migration, disk evolution, and the origin of transitional disks
我们提出了巨型行星迁移模型在不断发展的原行星盘。我们的圆盘演化受到角动量和光蒸发的粘性传输，而行星经历II型迁移。我们使用蒙特卡罗方法，运行大量的模型，在初始条件的范围。我们发现，相对简单的模型可以再现观测到的太阳系外巨行星的径向分布，以及原行星盘的寿命和吸积历史。使用最先进的光蒸发模型的结果之间的耦合程度的行星形成和磁盘清除，这是以前没有发现。如果行星要在半径<~1.5AU的地方生存，那么一定程度的行星轨道吸积是必要的，如果木星质量或更大的行星要在我们的模型中生存，它们必须能够在形成区域的盘表面密度较低的晚期形成。我们的模型形成了两种不同类型的“过渡”盘，嵌入式行星和清除盘，表现出显着不同的属性。我们发现，这些系统的可观测特性与当前的观测结果大致一致，并突出了有用的观测诊断。我们预测，年轻的过渡盘更有可能包含嵌入的巨行星，而较老的过渡盘更有可能正在经历磁盘清理。
2009-08-31 astro-ph.EP
Deserts and pile-ups in the distribution of exoplanets due to photoevaporative disc clearing
我们提出了巨大的行星迁移模型在不断发展的原行星盘。我们表明，光盘清除EUV光蒸发可以有很强的影响，巨行星半长轴的分布。在圆盘清理期间，行星迁移在光蒸发在圆盘上打开一个缺口的区域被减缓或加速，导致“沙漠”，在那里几乎没有发现巨行星，并且在较小和较大的半径处相应地“堆积”。然而，这些特征的精确位置和大小是行星吸积效率的强函数，因此也强烈依赖于行星质量。我们认为，光蒸发盘清除可能是负责堆积的~1AU的太阳质量的行星在系外行星的调查，并表明，观测的分布的系外行星的半长轴可以用来测试模型的行星迁移和光盘清除。
2012-02-24 astro-ph.EP
Unveiling the Planet Population at Birth
最近研究表明，小型近距离系外行星的半径分布呈双峰状。光蒸发模型预测这种双峰。在光蒸发的情况下，一些行星完全被剥夺了原始的H/He大气，而另一些则保留了它们。通过比较光蒸发模型和观测到的行星种群，可以揭示标准观测无法获得的行星种群细节，例如核心质量分布和核心组成。在这项工作中，我们提出了一个层次推理分析的分布接近的系外行星使用前向模型的光蒸发演化。我们使用这个模型来约束行星的核心组成，核心质量和初始大气质量分数的分布。我们发现核心质量分布是峰值的，峰值质量为$\sim 4$ M $_\oplus$。大体积岩芯成分与岩石/铁混合物一致，即贫冰和"类地球“;岩芯成分的分布范围很窄（在2 $σ$水平上铁质量分数的$\lesssim 16\%$变化），并与零一致。这一结果有利于在水/冰贫乏的环境中形成核心。我们发现，大多数行星吸积的H/He信封具有典型的质量分数$\sim 4\%$ ;只有一小部分没有吸积大量的H/He和“岩石”。我们发现，通过光蒸发形成的超级地球数量是没有大量H/He大气形成的超级地球数量的四倍。最后，我们发现核心吸积理论高估了H/He核心的吸积量，其系数为$\sim 5$，指向额外的质量损失机制（例如"蒸发“）或对核心吸积理论的修改。
2021-02-22 astro-ph.EP
Mass and Mass Scalings of Super-Earths
开普勒任务发现的大多数凌日行星（这里称为超级地球，包括所谓的“次海王星”）的轨道靠近它们的恒星。因此，它们的氢包层的光蒸发在行星半径和轨道周期所覆盖的空白空间中蚀刻出尖锐的特征。除了径向速度和凌日时间变化等技术之外，这反过来还可以用来揭示这些行星的质量。在这里，使用更新的半径开普勒行星主机从盖亚DR 2，我表明，光蒸发功能系统地转移到更大的半径更大的行星周围更大的恒星（从M-矮星到F-矮星），对应于行星质量和其主机质量之间的近线性缩放。通过模拟行星在光蒸发下的演化，人们进一步推断出超级地球的质量在$8 M_\oplus (M_*/M_\odot)$附近达到峰值。此外，它们的核心成分可能是陆地的，它们最初被H/He包层包裹，质量为百分之几。有趣的是，这些行星的质量似乎并不依赖于其宿主恒星的金属丰度值，而它们可能依赖于轨道分离，可能是$r^{1/2}$。总之，对我们结果的最简单解释是，超级地球处于所谓的“热质量”，即行星的希尔半径等于气体盘的垂直尺度高度。
2019-03-07 astro-ph.EP
Mapping out the parameter space for photoevaporation and core-powered mass-loss
本研究绘制了光蒸发与核心动力质量损失主导系外行星大气逃逸的参数空间，揭示转变由邦迪半径与XUV穿透深度相对位置决定，并应用于超级地球族群解释半径谷形成。
2023-12-21 astro-ph.EP
A pebbles accretion model with chemistry and implications for the solar system
我们研究了化学组成的太阳系的巨行星大气层使用的物理形成模型与化学。该模型综合考虑了盘演化、卵石和气体吸积、I型和II型迁移、简化盘光蒸发和太阳系化学测量。我们跟踪形成的巨行星的化学成分，并将其与观测值进行比较。两类模型进行了研究：有和没有磁盘化学富集通过光蒸发。对每种情况下的氧和氮的丰度，核心质量，和重元素的行星总量的预测。我们发现，在没有磁盘PE的情况下，木星和土星将有一个小的残留核心和可比总量的重元素的信封。我们预测这两颗行星的氧丰度富集程度与碳、磷和硫的富集程度相同。彗星的氮丰度不允许轻易重现木星的氮观测。在盘PE的情况下，需要较少的核心侵蚀来重现大气的化学成分，因此两颗行星最终可能会有更大质量的残留核心，以及更高的重元素总质量。它也更容易复制木星的氮丰度。在没有光蒸发的情况下，没有发现一个单独的圆盘既形成木星又形成土星。没有模型能够适合天王星和海王星的限制，暗示这些行星的形成机制更复杂。这些模型的预测应该与即将到来的朱诺号测量结果进行比较，以更好地了解太阳系巨行星的起源。
2016-10-10 astro-ph.EP
Reflation: redox-driven atmospheric inflation as tracer of super-Earth geochemistry
Kapteyn Astronomical Institute, University of Groningen（格罗宁根大学卡普坦天文研究所）；Institute of Astronomy, University of Cambridge（剑桥大学天体物理研究所）
研究超级地球大气演化，发现地幔排气氧化还原敏感性引发再充气事件，通过模拟耦合演化，揭示还原地幔使大气再充气、密度降低，氧化地幔则相反，此差异或可作为内部地球化学和形成条件的示踪剂。
2026-07-16 astro-ph.EP
Simulated Effects of Radioactive Elements on Magnetic Evolution and Atmospheric Mass Loss of Earth-like Planets
University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）
本研究利用VPLanet模拟不同放射性元素含量下类地行星的磁与大气演化，发现放射性加热可延长发电机寿命并减少大气损失，对宜居性有辅助作用。
2026-09-24 astro-ph.EP
Observability of Photoevaporation Signatures in the Dust Continuum Emission of Transition Discs
本文通过辐射流体动力学模拟研究过渡盘，发现光蒸发空腔的陡度与1木星质量行星相似，但由于尘埃过滤效率较低，空腔内尘埃密度下降较缓，导致光谱指数特征不同，结合两者可揭示过渡盘真实性质。
2023-05-10 astro-ph.EP astro-ph.IM
Planetary evolution with atmospheric photoevaporation I. Analytical derivation and numerical study of the evaporation valley and transition from super-Earths to sub-Neptunes
观测显示开普勒数据中有一个耗尽区域将较小的超级地球与较大的次海王星分开。这可以解释为大气逃逸导致的有和没有H/He的行星之间的蒸发谷。首先，我们进行了数值模拟的演变接近低质量行星与H/He进行逃逸。其次，我们开发了一个分析模型的山谷轨迹。我们发现，在一个给定的轨道距离的最大剥离核心$R_{\rm b}$的半径量化的谷底只依赖于弱后形成H/He质量。原因是高初始H/He质量意味着有更多的气体蒸发，但行星密度较低，增加了损失。关于恒星$L_{\rm XUV}$，$R_{\rm b}$的尺度是$L_{\rm XUV}^{0.135}$。同样的弱相关性适用于能量受限蒸发的效率因子$\varepsilon$。正如数值和分析发现，$R_{\rm b}$作为轨道周期$P$的函数而变化，对于恒定的$\varepsilon$为$P^{-2 p_{\rm c}/3}\approx P^{-0.18}$，其中$M \propto R^{p_{\rm c}}$是固体核的质量-半径关系。在10天的轨道上，$R_{\rm b}$约为1.7 $R_{\oplus}$，与冰的质量分数呈线性增加。数值结果很好地解释了分析模型，其中发生完全蒸发，如果时间积分超过恒星XUV辐射吸收的行星是大于在核心的引力位的信封的结合能。对原始H/He质量、$L_{\rm XUV}$和$\varepsilon$的弱依赖性解释了为什么在…
2020-02-06 astro-ph.EP astro-ph.SR
Melting and metallization of silica in the cores of gas giants, ice giants and super Earths
在气体巨星、冰巨星和现在发现的质量高达地球质量数倍的类地系外行星的核心所遇到的条件下，硅酸盐的物理状态和性质仍然是未知的。在这里，我们报告的二氧化硅，SiO $_2$，高达4 TPa和约20，000 K的性能的理论预测使用第一性原理分子动力学模拟的基础上密度泛函理论。对于在超级地球和冰巨人中发现的条件，我们表明，二氧化硅仍然是一个不良的电导体高达10兆巴，由于增加的Si-O协调与压力。对于木星和土星的核心，我们发现MgSiO $_3$硅酸盐不仅分解成MgO和SiO $_2$，如以前的研究所示，但这两个阶段可能已经分化，导致一个核心的液体SiO $_2$和固体（Mg，Fe）O。
2014-08-17 astro-ph.EP
The growth and migration of massive planets under the influence of external photoevaporation
气体巨行星的形成必须发生在恒星生命的最初几百万年，当原行星盘仍然含有足够的气体被吸积到行星核心时。大多数原行星盘暴露在附近大质量恒星的强烈紫外线照射下，这会驱动风并耗尽行星形成的质量预算。目前尚不清楚外部光蒸发在多大程度上影响大质量行星的形成。在这项工作中，我们提出了一个简单的一维模型的外部FUV场的影响下的大质量行星的生长和迁移。我们发现，即使是温和的FUV通量$F_\mathrm{FUV}\gtrsim 100 \, G_0$对行星质量和迁移有很强的影响。通过降低局部表面密度和关闭行星上的吸积，外部辐射抑制了行星质量并提前停止了迁移。因此，典型恒星诞生环境的分布可以在半长轴和行星质量之间产生反相关，这可以解释行星出现率在轨道周期$P_\mathrm{orb}\gtrsim 10^3$天的明显下降。即使是中等通量$F_\mathrm{FUV}$强烈抑制巨行星形成和向内迁移的任何初始半长轴，如果恒星的主机质量$M_*\lesssim 0.5\, M_\odot$，符合调查结果，大质量行星的发生率低得多，这样的恒星。我们的处方外椎间盘耗竭的结果显示出显着差异，目前采用的近似在国家的最先进的人口合成模型，激励未来谨慎对待这一重要的过程。
2022-06-06 astro-ph.EP astro-ph.SR
Effects of Outer Giant Planets on In Situ Formation of Inner Super-Earths
The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；The College of New Jersey（新泽西学院）；University of Nevada, Las Vegas（内华达大学拉斯维加斯分校）；Missouri State University（密苏里州立大学）
该研究通过N体模拟发现，外巨行星会影响内部超级地球的形成特征，太阳系巨行星使其更紧凑近圆，动力学活跃巨行星使其更偏心宽间距，结合两类系统可匹配超级地球的观测偏心分布。
2026-08-24 astro-ph.EP
Changing disc compositions via internal photoevaporation I: Solar-mass stars
本文利用半解析一维盘模型chemcomp研究内部光致蒸发对类太阳恒星原行星盘化学演化的影响，发现光致蒸发打开间隙会阻挡向内漂移的卵石并带走外盘气体，导致内盘C/O比偏低而水含量升高，从而可与巨行星开隙情形在观测上加以区分。
2025-02-05 astro-ph.EP
Formation of Super-Earths
超级地球是迄今为止已知的最丰富的行星，其特征是大小介于地球和海王星之间，典型的轨道周期小于100天，并且气体包层通常足够大，可以显着影响行星的整体半径。此外，超级地球经常出现在紧密排列的多行星系统中，但这种系统中的共振配置很少见。本章总结了当前的超级地球形成理论。它开始于岩石核的形成和随后的气体包层的吸积。我们跟踪新形成的超级地球的热演化，并讨论其大气质量损失由于磁盘分散，光蒸发，核心冷却和碰撞。最后，我们对观测结果和理论预测进行了比较，强调即使是今天看起来像贫瘠的岩石核心的超级地球也可能是由原始的氢和氦包层形成的，并讨论了未来的一些前进道路。
2018-02-09 astro-ph.EP
Examining the Radius Valley: a Machine Learning Approach
“半径谷”是两个潜在的系外行星群体，超级地球和迷你海王星之间的行星相对缺乏。这一特征在研究行星半径分布时出现，但只在小样本上得到过表征。谷可能是光蒸发的结果，这已经在许多理论模型中预测过了，或者是其他过程的结果。在这里，我们研究行星半径和轨道周期之间的关系，通过二维核密度估计和各种聚类方法，使用所有已知的超级地球（$R<4.0R_E$）。通过我们的较大样本，我们确认了半径谷，并将其描述为幂律。使用各种方法，我们发现一系列的斜率是相互一致的，明显是负的。我们对这些结果求平均值，发现斜率为$m=-0.319^{+0.088}_{-0.116}$。我们对以前研究中的样本进行了重复分析。对于我们使用的所有方法，得到的线都有一个负斜率，这与光蒸发和核心动力质量损失的模型一致，但与行星形成于贫气体盘中不一致。
2019-05-28 astro-ph.EP
The energy budget and figure of Earth during recovery from the Moon-forming giant impact
在形成月球的巨大撞击之后的最初几百万年内量化地球的能量预算对于理解地球的初始热状态和月球潮汐演化的动力学至关重要。撞击后，该天体基本上被蒸发并迅速旋转，与我们今天所知的行星非常不同。随后地球的能量收支的演变，因为身体冷却和角动量在月球潮汐衰退期间转移，尚未准确计算所有相关的能量成分。在这里，我们使用巨型撞击模拟和行星结构模型来计算地球演化阶段的能量预算。我们表明，地球的形状和内部结构发生了很大的变化，在其后的影响演变和动能，潜力，和内能的变化都是显着的。这些变化对潮汐衰退的动力学和早期地球的热结构具有重要意义。
2019-10-01 astro-ph.EP
Gas giant planets as dynamical barriers to inward-migrating super-Earths
体积为地球1-4倍、轨道短于100天的行星，约占所有类太阳恒星的30-50%。事实上，太阳系特别突出的一点是缺乏“热超级地球”（或“迷你海王星”）。这些行星--或者说它们的组成部分--可能是在更宽的轨道上形成的，并由于与气态原行星盘的相互作用而向内迁移。在这里，我们使用一套动力学模拟来表明，气体巨行星是最初放置在更遥远轨道上的超级地球向内迁移的障碍。木星的早期形成可能阻止了天王星和海王星（也许还有土星的核心）成为热的超级地球。我们的模型预测，热的超级地球系统和类地行星的种群应该是反相关的：气体巨星（特别是如果它们形成得早）在有许多热的超级地球的系统中应该是罕见的。测试这一预测将构成对近距离超级地球起源的迁移假设有效性的重要评估。
2015-01-26 astro-ph.EP
Formation of Planetary Populations III: Core Composition & Atmospheric Evaporation
系外行星质量半径图显示，超级地球在给定质量下显示出广泛的半径，因此平均密度。使用行星人口合成模型，我们探索了形成这种分布的关键物理因素：行星的固体核心成分和大气结构。对于前者，我们使用平衡盘化学模型来跟踪整个形成过程中行星核心上的吸积矿物。对于后者，我们跟踪气体吸积在形成过程中，并考虑光蒸发驱动的大气质量损失，以确定什么部分的吸积气体逃逸后的磁盘阶段。我们发现，海王星和亚土星在小轨道半径（$\lesssim$ 0.1 AU）的大气剥离在短周期超级地球的形成中起着关键作用。岩心成分受其形成的圈闭的强烈影响。我们还发现，在小轨道半径$\lesssim$ 0.5 AU的类地行星组成和在大轨道$\sim$ 1 AU的富冰行星（质量高达50%）之间存在分离。这与从小轨道周期的低质量行星半径谷的观测位置推断出的类地平均密度很好地对应。我们的模型产生的行星半径与质量为$\sim$ 1- 3 M $_\oplus$的观测结果相当。在更大的质量，行星的吸积气体显着增加其半径大于大多数观测数据。虽然光蒸发影响小轨道半径$\lesssim$ 0.1 AU的行星，减少了这些行星半径的子集，并改善了我们的比较，但我们计算的种群中的大多数行星不受影响，因为它们在较大的分离处形成时FUV通量较低。
2020-07-13 astro-ph.EP
Evolution of the Solar Nebula and Planet Growth Under the Influence of Photoevaporation
最近，在假设巨行星形成于尼斯模型的紧凑构型下，一个新的最小质量太阳星云的发展为太阳系的行星形成提供了新的线索。Desch先前发现，一个稳定状态的原行星盘，其外边界被外部大质量恒星的光蒸发所截断，会有一个陡峭的表面密度轮廓。在一个全新的方式，我们已经适应了数值方法来解决传播的相变问题，天体物理磁盘。我们发现，一个一维的时间依赖的磁盘模型，自洽跟踪的外边界的位置产生浅的配置文件比那些预测的稳定状态磁盘。得到的表面密度分布具有σ（r）αr^（-1.25+0.88-0.33）的径向依赖性，幂律指数在某些模型中变得与σ（r）αr^（-2.1）一样大。通过改变远紫外光通量或粘度参数α，可以加快或减慢模型盘的演化时间尺度。通过降低入射远紫外线通量来减缓演化时间尺度，或者类似地通过降低α，可以帮助行星更快地生长，但代价是减少迁移时间尺度。虽然它们同样影响相关的时间尺度，但远紫外线通量或α的变化会产生外半径截然不同的圆盘。尽管它们的差异，这些磁盘的特点都是向外的质量传输，质量损失的外缘，和截断的外边界。从小半径到大半径的质量传输可能会阻止木星和土星的快速向内迁移，同时为天王星和海王星的形成提供足够的质量到圆盘的外部区域。
2010-09-02 astro-ph.EP
Do we expect to find the Super-Earths close to the gas giants?
我们研究了嵌入在气体盘中的一对相互作用的行星的演化，考虑了木星质量气体巨星共振捕获超级地球的可能性。首先，我们研究了超级地球在内部轨道上，而气体巨星在外部轨道上的情况。已经发现，类地行星从盘中散射或气体巨星捕获超级地球进入内部3：2或4：3平均运动共振。后一种构型的稳定性取决于行星的初始位置和偏心率的变化。如果超级地球是外部行星，系统的行为就不同了。我们发现，这颗类地行星并没有被捕获在平均运动共振中，而是被困在气态巨行星打开的间隙的外缘。该效应防止了一阶平均运动可重复性的发生。鉴于最近的系外行星发现，这些结果特别有趣，并提供了在不久的将来可以观测到的预测。
2009-11-17 astro-ph.EP
Giant impact between high-viscosity Theia and low-viscosity proto-Earth: Origin of lunar isotopic crisis
School of Physics, Henan Normal University（河南师范大学物理学院）
通过模拟高粘度忒伊亚撞击低粘度原地球，发现产生的碎屑盘主要来自原地球，且不违反角动量约束，从而解释了月球同位素危机。
2026-08-13 astro-ph.EP
The Occurrence-weighted Median Planets Discovered by Transit Surveys Orbiting Solar-type Stars and Their Implications for Planet Formation and Evolution
由于行星出现和原始大气滞留概率随周期增加，过境调查发现的出现加权中值行星可能与通常用于校准质量半径关系和行星形成模型的大气逃逸所塑造的低发生率短周期行星几乎没有相似之处。目前为止，通过围绕太阳型恒星运行的凌日调查发现的低质量行星的发生加权质量-半径关系需要发生加权中值地球质量和海王星质量的行星在氢/氦（H/He）大气中有百分之几的质量。与地球在原太阳星云消散很久之后才完成形成不同，这些发生加权的中等地球质量行星必须在其系统历史的早期形成。在地球质量的行星周围存在着大量的氢/氦大气层，这证实了行星形成的核心吸积模型的一个重要预言。它还意味着核心质量$M_{\text{c}}$在$2~M_{\oplus}\lesssim M_{\text{c}}\lesssim 8~M_{\oplus}$范围内，可以保留其原始大气。如果大气逃逸是由于极紫外（EUV）通量的光蒸发驱动的，那么我们的观测需要减少入射EUV通量转换为工作通常假设在光蒸发模型的分数。如果大气逃逸是核心驱动的，那么发生加权的中等地球质量的行星必须有大的邦德轨道。与天王星和海王星相比，它们至少有10%的质量在H/He大气中，这些出现加权的海王星质量中值行星是H/He贫乏的。这意味着它们经历了碰撞，或者形成于其母原行星盘中比天王星和海王星在原太阳星云中形成的位置更短和/或更热的部分。
2021-06-17 astro-ph.EP
Water/Icy Super-Earths: Giant Impacts and Maximum Water Content
富含水的超级地球系外行星预计将很常见。我们探讨了后期巨大的影响，最终散装丰富的水在这样的行星。我们提出的结果从光滑粒子流体动力学模拟的差异水（冰）岩石行星之间的影响，质量在0.5和5 M_地球和弹丸目标质量比从1：1到1：4。我们发现，类似组成的天体之间的巨大撞击永远不会降低目标行星的体积密度。如果雪线以外形成的天体的最大含水量为75wt%的假设是正确的，那么类似组成的天体之间的巨大撞击就不能作为增加含水量的机制。目标行星要么以相同的比例吸积物质，保持水的比例不变，要么从水地幔中失去物质，减少水的比例。水岩行星的灾难性破坏的标准与以前对陆地组成的超级地球的工作中发现的标准相似。对任何成分（水-岩石或岩石-铁）的差异化物体的巨大撞击的整体成分变化也用同样的方程来描述。这些一般定律可以被纳入未来的行星形成的N体计算中，以跟踪巨型撞击造成的成分变化。
2010-07-19 astro-ph.EP
Hot super-Earths and giant planet cores from different migration histories
嵌入气态原行星盘中的行星胚胎经历I型轨道迁移。迁移可以是向内或向外，这取决于当地的磁盘属性，但一般来说，只有行星质量超过几个$M_\oplus$可以向外迁移。在这里，我们提出，胚胎的迁移历史决定了它是成为一个炎热的超级地球还是一个巨大行星的核心。当胚胎向内迁移并在盘的内边缘堆积时，热的超级地球（或迷你海王星）系统就形成了。当向内迁移的胚胎变得足够大而转向向外迁移时，巨大的行星核心就形成了。我们提出了这个过程的模拟使用修改后的N体代码，从一群行星胚胎。热的超级地球系统形成共振链，最里面的行星位于圆盘的内边缘或内部。共振链被破坏的后期动力学不稳定性所触发的气体盘的分散。巨大的行星核心向外迁移到零扭矩区域，这些区域向内移动，最终随着磁盘的分散而消失。巨大的行星核心随着这些区域向内迁移，并滞留在约1-5 AU处。我们的模型再现了观测到的太阳系外行星种群的几个特性。当固体中的质量增加时，巨行星核心的频率会强烈增加，这与观测到的巨系外行星-恒星金属丰度相关性一致。热超级地球的频率不是恒星金属丰度的函数，也与观测结果一致。我们的模拟可以再现观测到的超级地球人口的广泛特征。
2014-12-09 astro-ph.EP
Where can we find Super-Earths?
近年来，我们目睹了一个又一个太阳系外气体巨星的发现。现在是时候探测更多的低质量行星，如超级地球和类似地球的物体。一个有趣的问题是：我们应该在哪里寻找它们？我们在这里探索了在气体巨星附近发现超级地球的可能性，这是行星系早期演化的结果。为此，我们考虑了一个年轻的行星系，其中包含一个超级地球和一个气态巨星，它们都嵌入在一个原行星盘中。我们已经证明，如果超级地球相对于气体巨星位于内部轨道上，行星很容易被锁定在平均运动共振中。然而，如果超级地球在外部轨道上，情况就不再如此了。在这种情况下，我们已经得到，低质量的行星被捕获在一个陷阱的外边缘的间隙打开的巨行星和没有一阶平均运动的可预测性。我们的研究可能是特别有用的观测TTV（凌日定时变化）技术。
2009-11-27 astro-ph.EP
N-Body Simulation of the Formation of the Earth-Moon System from a Single Giant Impact
巨型撞击假说是地月系统形成的主要理论。已经建立了模型，可以产生一个具有适当质量和成分的碎片盘来创造我们的月球。模型也被创造出来，从一个碎片盘开始，最终合并成一个月球。到目前为止，还没有一个模型可以在一次模拟中产生稳定的地月系统。在这里，我们结合了这一领域最近发表的两个想法，以及一个新的引力中心模型，并生成这样一个模拟。此外，我们展示了如何的方法可以产生一个异质的，缺铁的月球从两个碰撞机构的地幔材料制成，和由此产生的地球的赤道面是显着倾斜的黄道面。模拟的准确性增加了我们的月球是由两个天体的暴力结合而产生的理论的可信度。
2013-07-26 astro-ph.EP
The role of multiple giant impacts in the formation of the Earth-Moon system
地月系统被认为是通过一次巨大的碰撞形成的，在这次碰撞中，月球从撞击产生的碎片盘中吸积而成。然而，这种巨大的撞击是罕见的，在其演化过程中，地球经历了许多较小的撞击，产生了可能共同进化的较小卫星。在月球形成的多重撞击假说中，目前的月球是由几个较小的卫星（小卫星）合并而成，每个小卫星都是由连续的大撞击产生的碎片盘形成的。在撞击之间的迈尔士，一个先前存在的小卫星潮汐向外演化，直到随后的撞击形成一个新的小卫星，在这一点上，两个小卫星将潮汐演化，直到合并或系统中断。在这项工作中，我们研究的可能性，预先存在的小卫星生存随后的影响事件，并探讨地球小卫星系统，其中包含两个小卫星产生迈尔士分开的动力学。我们证明，预先存在的小卫星可以潮汐向外迁移，在随后的影响保持稳定，后来与新创建的小卫星合并（或重新与地球碰撞）。因此，由几个小卫星合并而形成的月球可能是地球通过多次撞击而成长的自然副产品。更一般地说，我们研究了地球有先前的卫星的可能性和后果，并发现小卫星的稳定性对后续影响的破坏意味着几个大的影响可能晚于月球形成。
2018-06-01 astro-ph.EP
Giant Impact: An Efficient Mechanism for the Devolatilization of Super-Earths
小海王星和挥发性差的超级地球共存于邻近的轨道上，靠近开普勒-36和开普勒-11等主星。已经提出了几个形成后的过程来解释组成多样性的起源：通过恒星XUV照射的质量损失，吸积物质的脱气，以及盘气体的原位积累。在行星形成的后期，距离较近的行星也可能经历巨大的撞击。这项研究探讨了通过巨大撞击将挥发物丰富的超级地球/迷你海王星转化为挥发物耗尽的超级地球的可能性。我们提出的结果的三维巨大的影响，在吸积和破坏制度的模拟。目标行星被模拟为三层结构，由铁核心，硅酸盐地幔和氢/氦外壳组成。在破坏性的情况下，巨大的撞击可以立即去除大部分的H/He大气，并使行星内部的耐火材料均匀化。在吸积的情况下，行星可以保留一半以上的气体包层，而成分梯度抑制了有效的热传递，因为它的内部经历了双扩散对流。在巨大的撞击之后，一颗炽热而膨胀的行星冷却并缓慢收缩。扩展的大气通过由热压力引起的帕克风和由恒星XUV辐射驱动的流体动力学逃逸增强了质量损失。因此，由于这两种情况下的这些过程的结合，预计整个气体包层将损失。我们认为开普勒-36 b可能已经被巨大的撞击显着地去挥发，而开普勒-36 c的大气的很大一部分可能保持完整。此外，巨大撞击的随机性可能解释了近距离超级地球和迷你海王星的质量-半径关系的巨大分散。
2015-10-16 astro-ph.EP
Dynamically hot Super-Earths from outer giant planet scattering
\textit{Kepler}任务发现的数百个多行星系通常被观察到位于近距离（$\lesssim0.5$ AU），低偏心率和低倾角轨道。我们运行N体实验来研究不稳定的外（$\gtrsim1$ AU）巨行星，其末端轨道配置类似于径向速度人口，对这些接近的多个超级地球系统的影响。我们的实验表明，巨行星大大降低了内部超级地球的多重性，幸存的人口可以有大的偏心率（$e\gtrsim0.3$）和倾角（$i\gtrsim20^\circ$）的水平，反相关的多重性。因此，该模型预测存在一个人口的动态热单凌行星的典型偏心率和倾角的范围内的$\sim 0.1-0.5$和$\sim 10^\circ-40^\circ$。我们发现这些结果可以解释以下观测：（i）最近从凌日持续时间对\textit{Kepler}超级地球的偏心率测量;（ii）单凌日系统比多凌日系统具有更宽的恒星偏心角分布的初步观测;（iii）径向速度巡天发现的一些偏心超级地球的结构，如HD 1，125612 c. \textit{TESS}未来的观测将揭示更多动态热单凌行星，后续径向速度研究将能够测试我们的模型，看看它们是否有外部巨行星。
2017-03-28 astro-ph.EP
Inner Super-Earths, Outer Gas Giants: How Pebble Isolation and Migration Feedback Keep Jupiters Cold
大多数气体巨星（质量为$\gtrsim10^2 M_\oplus$的行星）被发现居住在距离其宿主恒星超过$\sim1$ au的地方。在1天文单位内，行星人口以$2-20 M_\oplus$的超级地球为主。我们表明，这种内部的超级地球和外部的气体巨星之间的二分法可以自然地解释，如果他们形成在近无粘性磁盘。在层流盘中，行星可以更容易地将盘中的气体排斥出轨道。行星轨道内气体堆积产生的反馈扭矩会减缓并最终阻止迁移。行星轨道外的一个压力凸起捕获了鹅卵石和固体，使核心挨饿。气态巨行星出生时很冷，并且保持很冷：更大质量的核心优先在更远的距离形成，并且它们几乎不会在磁盘反馈下迁移。我们证明了这一点，使用2D流体动力学模拟磁盘行星相互作用持续长达$10^5$年：我们跟踪行星迁移和卵石吸积，直到两者都来结束磁盘反馈。核心是否经历失控的气体吸积成为气体巨星，是通过计算一维气体吸积模型来确定的。我们的模拟表明，在一个无粘性的最小质量的太阳星云，气体巨星不形成内$\sim$ 0.5 AU，也不能迁移到那里，而磁盘存在。我们还探讨了对盘质量的依赖性，并发现气体巨星在更远的地方形成质量较小的盘。
2018-05-16 astro-ph.EP
Minimum Radii of Super-Earths: Constraints from Giant Impacts
超级地球行星的详细内部结构模型表明，在给定的质量和半径下，超级地球可能的整体组成存在简并性，分别通过径向速度和过境测量确定。此外，在质量-半径关系中，分别对应于纯冰行星和纯铁行星的上包络和下包络，在涉及行星形成的物理过程方面，没有很好的天体物理动机。在这里，我们适用于巨型撞击的数值模拟的结果，以约束的质量-半径图，可能会出现从碰撞地幔剥离分化的岩石/铁行星的下限。我们提供了一个非常保守的估计最小半径边界的整个质量范围内的大型类地行星。这个包络线是一个容易检验的预测，预测开普勒任务将发现的行星的人口。
2010-03-01 astro-ph.EP
Friends not Foes: Strong Correlation between Inner Super-Earths and Outer Gas Giants
本文基于184个超级地球系统重新检验内外行星关联，发现富金属恒星中内侧超级地球与外侧气态巨行星呈2.7σ显著正相关，而贫金属系统中该关联基本消失。
2024-05-21 astro-ph.EP
Outward migration of a super-Earth in a disc with outward propagating density waves excited by a giant planet
在本文中，我们考虑了一个新的机制，阻止向内迁移的低质量行星嵌入在气态原行星盘。当一个低质量的行星（例如超级地球）遇到由圆盘中另一个源激发的向外的密度波时，它就会运作。这个来源可能是一个位于低质量行星轨道内部的气体巨星。当超级地球通过波场时，角动量被转移到圆盘材料，然后通过共轨动力学传递到行星，其结果是它的向内迁移可以停止甚至逆转。我们说明了我们考虑的机制是如何在各种不同的物理条件下采用全球二维流体动力学计算。我们证实了我们的结果进行本地剪切盒模拟，其中超级地球与密度波激发的一个独立的谐波变化的潜力。最后，我们讨论了从这里考虑的过程中所产生的限制，在形成的情况下，系统包含一个巨大的行星和低质量的行星在外轨道与2：1的可伸缩性，如GJ876。
2011-12-22 astro-ph.EP
Giant planet formation in radially structured protoplanetary discs
我们最近对行星系形成的N体模拟，结合了被认为在行星形成过程中很重要的主要物理过程的模型（即气体盘演化、迁移、星子/巨石吸积、气体吸积到核心上等），已经成功地复制了观测到的系外行星群的一些广泛特征（例如低质量行星的紧凑系统，热彗星），但完全没有形成任何幸存的冷彗星。这一失败的主要原因是在气体吸积阶段，生长中的原行星快速向内迁移，导致这些天体进入靠近恒星的轨道。在这里，我们提出的模拟结果，检查形成的气体巨行星的原行星盘，径向结构，由于有效的粘性应力的空间和时间的变化，并表明，这样一个模型的结果在形成的人口冷气体巨人。此外，当与圆盘光蒸发和中央磁层空腔模型相结合时，模拟再现了在观测到的巨大系外行星周期分布中众所周知的热木星/冷木星二分法，周期谷在10-100天之间。
2016-05-13 astro-ph.EP
An Adolescent and Near-Resonant Planetary System Near the End of Photoevaporation
Nanjing University（南京大学）；University of Hawai‘i（夏威夷大学）；Florida Institute of Technology（佛罗里达理工学院）；Tsinghua University（清华大学）；University of California Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；California Institute of Technology（加州理工学院）；University of California, San Diego（加州大学圣地亚哥分校）
TOI-2076系统展示了接近共振的行星配置，其大气质量损失与photoevaporation相关，提供了早期行星系统演化的重要观测证据。
2026-03-03 astro-ph.EP
Creating an Isotopically Similar Earth-Moon System with Correct Angular Momentum from a Giant Impact
大撞击假说是解释月球形成的主要理论。然而，它无法产生一个具有正确角动量的同位素相似的地月系统，这给它的有效性蒙上了阴影。计算机产生的影响已经成功地产生了具有我们观察到的许多物理特性的虚拟系统。然而，解决地球和月球之间的同位素相似性以及正确的角动量已被证明是具有挑战性的。平衡和离心共振已被提出作为协调模型的手段。然而，这两项研究都在伦敦皇家学会的一次会议上被拒绝。主要的关切是，模型是多阶段的，过于复杂。在这里，我们提出了初始的影响条件，产生一个地球-月球系统的角动量和同位素属性是正确的。模型简单明了，结果是影响的自然结果。
2016-11-08 astro-ph.EP
Migration and Growth of Protoplanetary Embryos II: Emergence of Proto-Gas-Giants Cores versus Super Earths' Progenitor
几乎$15-20%$的太阳型恒星包含一个或多个气体巨行星。根据地核吸积的设想，在获得它们的气体包层之前，必须形成质量是地球质量十倍或更大的超临界地核。将气态巨行星的形成概率与其出生盘中气体和固体的供应联系起来是很自然的。然而，更多的超级地球人口表明：1）行星的构建材料并不短缺，2）气体巨星的生长障碍可能与它们是否可以合并成超临界核心有关，3）超级地球可能是失败的核心，在严重耗尽之前没有达到足够的质量来启动有效的气体吸积。在这里，我们构建了一个模型的基础上的假设，原行星胚胎广泛迁移之前，他们组装成真正的行星。我们构造了一个厄米-胚胎代码的基础上统一的粘性照射盘模型和处方的胚胎盘潮汐相互作用。该代码用于模拟1）胚胎的会聚迁移，以及2）它们的近距离接触和凝结。在太阳型恒星的祖先周围，气体巨行星的祖先超临界质量核心主要形成于具有相对较高（$\gtrsim 10^{-7} M_\odot$ yr $^{-1}$）质量吸积率的原恒星盘中，而超级地球系统（失败的核心）更有可能出现在具有适度质量吸积率的出生盘中，这是由于平均运动共振势垒和保留效率。
2014-10-29 astro-ph.EP
The Frequency of Giant impacts on Earth-like Worlds
类地行星形成的后期阶段主要是由巨大的撞击所主导，这些撞击共同影响着任何形成的行星的生长、组成和可居住性。然而，设计用于探索这些后期碰撞的数值模型受到假设所有碰撞都会导致完美吸积的限制，并且这些研究中的许多研究缺乏解释N体系统混沌性质所需的大量实现。我们通过对类太阳恒星周围的行星形成进行280次模拟来改善这些限制，其中一半使用了N体算法，该算法最近经过修改，包括碎片和打了就跑（反弹）碰撞。我们发现，当碎片包括在内，最终形成的行星在质量和数量方面是可比的，但它们的碰撞历史显着不同，吸积时间约一倍。我们探讨了对类地行星的撞击，我们根据它们的具体撞击能量对其进行了参数化。我们的164个地球类似物中只有15个经历了能量足以剥离整个大气层的撞击。剥离大约一半的大气层所需要的能量与最近的月球形成巨型撞击模型相当。在2 Gyr模拟期间，几乎所有地球类似物都至少收到一次符合这一标准的撞击，中位数是三次巨大撞击。最后一次巨大撞击的中位时间是模拟开始后的4300万年，这使我们得出结论，月球形成撞击的时间框架在类太阳恒星周围的行星系中是典型的。
2016-03-10 astro-ph.EP
Origin of the lunar isotopic crisis from solidification of a stratified lunar magma ocean
本文提出，在假设忒伊亚地幔富铁的前提下，分层月球岩浆洋凝固会使上层固体来自原始地球地幔，从而自然解释月球类地球同位素组成，解决月球同位素危机。
2025-09-08 astro-ph.EP
The K2-3 system revisited: testing photoevaporation and core-powered mass loss with three small planets spanning the radius valley
围绕M矮星运行的多行星系统为小行星形成和演化的理论提供了有价值的测试。K2-3是一颗早期M矮星，拥有三颗小的系外行星（1.5-2.0地球半径），距离0.07-0.20天文单位。我们用HST/COS和XMM-Newton测量了K2-3的高能光谱，并使用了Ly-alpha和极紫外通量的计算驱动估计。我们使用EXOFASTv 2来联合拟合径向速度，过境和SED数据。这将K2-3行星半径的不确定性限制在4%，K2-3b和c的质量分别限制在13%和30%;在RV测量中没有检测到K2-3d。K2-3b和c与被太阳成分包层（质量分数分别为0.36%和0.07%）、H2O包层（质量分数分别为55%和16%）或两者的混合物包围的岩石核心一致。然而，根据K2-3的高能量输出和估计年龄，K2-3b和c不太可能保留太阳组成的大气。我们将行星参数和高能恒星光谱传递给大气模型。将高能光谱上下调整10倍会产生微量分子丰度的显著变化，但不会达到透射光谱可检测的水平。虽然K2-3行星跨越小行星半径谷，但观测到的系统结构不能很容易地用光蒸发或核心动力质量损失来解释。相反，我们提出1）K2-3行星都是挥发性丰富的，K2-3d的密度比典型的超级地球低，和/或2）K2-3行星结构是由更多的随机过程造成的，如行星形成，行星迁移和撞击侵蚀。
2022-10-04 astro-ph.EP astro-ph.SR
Prospecting for exo-Earths in multiple planet systems with a gas giant
在这项工作中，我们在目前已知的系外行星种群中寻找找到系外地球的最佳位置。虽然目前还不清楚木星是否对创造适合居住的地球发展的环境产生了有益或有害的影响，但我们专注于51个多行星系统，这些系统至少有一个类似木星的行星，并旨在确定哪些是托管系外地球的好候选者。我们进行了一系列的数值模拟，以确定动态稳定的区域的宜居带的多个系外行星系统能够容纳一个地球质量的行星。我们产生了一个候选名单的16个系统，可以在其宜居带，这样一个稳定的系外地球，并为其中诱导径向速度信号的一个假设的一个，两个或四个地球质量的行星在主恒星将可检测到的ESTERO光谱仪。我们发现，虽然与大质量行星最接近的宜居带的引力相互作用是至关重要的，在确定稳定性，多个行星之间的长期共振相互作用也可以有一个戏剧性的影响整体稳定的宜居带。
2018-09-11 astro-ph.EP
A Magnetized, Moon-Forming Giant Impact
月球被认为是在行星质量体与原地球之间的巨大撞击之后形成的。在一个典型的巨大撞击场景中，一个由蒸汽、液体和固体碎片组成的圆盘在原地球周围形成，并在可能的几十年演变之后凝结形成月球。利用最先进的数值模拟，我们研究了磁场对月球形成的巨大撞击的动力学效应。我们表明，湍流产生的碰撞本身，剪切的边界层之间的碰撞后的碎片领域和原地球，和湍流的蒸汽组成部分的磁盘放大的领域动态显着的强度。磁驱动的湍流促进了原月盘中的角动量输运。碎片物质被吸积到原地球上，使月球形成的效率降低，而磁盘被迫扩展到更大的半径，在其外缘冷却。磁场加速了原月盘蒸汽成分的演化，加速了月球的形成。
2020-10-09 astro-ph.EP
