Formation and tidal evolution of hot super-Earths in multiple planetary systems
热超级地球是质量小于10个地球质量，轨道周期小于20天的系外行星。在太阳系附近已经发现了大约8个热的超级地球。在这个讲座中，我们回顾了热超级地球的形成机制，动力学效应在塑造多个行星系的结构中发挥了重要作用。两个例子系统（HD 40307和GJ 436）显示了热超级地球或海王星的形成和演化。
2009-02-24 astro-ph.EP
The Effect of Carbon Monoxide on Planetary Haze Formation
有机烟雾在许多行星过程中起着关键作用，从影响大气的辐射预算到作为表面上的益生元分子的来源。许多实验研究了通过将N $_{2}$ /CH $_{4}$的混合物暴露于各种能源而产生的气溶胶。然而，许多N $_{2}$ /CH $_{4}$在我们的太阳系和太阳系外的行星系的大气中也含有CO。我们已经进行了一系列的大气模拟实验，以探讨CO的形成和颗粒大小的行星霾类似物的CO混合比例的范围内使用两种不同的能源，火花放电和紫外线。我们发现，CO强烈影响在我们的实验中产生的气溶胶的数密度和颗粒大小，并表明CO可能发挥重要的，以前未探索的，气溶胶化学在行星大气中的作用。
2014-01-08 astro-ph.EP
Rapid Formation of Massive Planetary Cores in a Pressure Bump
传统上，通过星子或卵石吸积的行星核心增长模型与尘埃演化和第一个引力束缚的星子形成的模型是分离的。最先进的模型通常从已经存在的大质量行星核心开始。我们的目标是研究行星核心的形成和增长的压力颠簸，在原行星盘中观察到的环形结构的动机，从亚微米大小的尘埃颗粒。我们连接到一个统一的框架，尘埃凝聚和漂移，星子形成的流动不稳定性，星子之间的引力相互作用，卵石吸积和行星迁移的模型。我们发现，星子形成早期的大规模结束的大小分布迅速增长占主导地位的卵石吸积。这几个巨大的天体在大约10万年的时间尺度上生长，并搅动后来形成的星子，防止进一步行星核心的出现。此外，发生迁移陷阱，允许保留生长的核心。压力隆起是行星核心的出现和快速增长的卵石吸积的尘埃密度和颗粒大小的增加和卵石吸积开始质量减少相比，一个光滑的磁盘模型的有利位置。
2022-12-21 astro-ph.EP
Formation of planetary atmospheres: Analytical estimation of vapor production via planetary impacts
本文通过iSALE模拟和解析推导，建立了基于热项简化状态方程的冲击内能与压力场解析模型，并将其应用于行星撞击汽化过程，为地球大小行星的大气再形成提供了有效估算。
2024-06-29 astro-ph.EP
A New Hypothesis On The Origin and Formation of The Solar And Extrasolar Planetary Systems
本文结合近年来太阳系外行星的发现、激波与分子云相互作用的研究以及H.阿尔文关于太阳的磁场及其对太阳系形成的影响的研究（1962年）。我们认为，行星系中的所有天体都起源于巨型分子云（GMC）中的一小群致密碎片。在恒星形成期间，一个或多个冲击波通过原行星盘传播的机制是必要的，以触发致密团块的快速级联碎裂，这些团块又迅速、同时和单独地坍塌，形成多行星和多卫星系统。磁自旋共振可能是新形成的行星在年轻恒星的强磁场中耦合和排列的旋转方向的原因。
2014-03-02 astro-ph.EP
Architectures of Planetary Systems and Implications for their Formation
多普勒行星搜索显示，许多巨行星的轨道靠近它们的主恒星或在高度偏心的轨道上。这些和随后的观测激发了行星形成的新理论，这些理论引用了多行星系统中的引力相互作用来解释轨道偏心率甚至短周期巨行星的激发。最近，美国宇航局的开普勒任务已经确定了300多个具有多个过境行星候选者的系统，其中包括许多潜在的岩石行星。这些系统中的大多数包括多个行星，其轨道和大小在地球和海王星之间。这些系统代表了另一种新的和意想不到的行星系，并提供了一个机会，以测试理论发展，解释性质的巨型系外行星。目前，我们对这种行星系的了解有限，主要是关于它们的大小和轨道周期。随着开普勒长期、几乎连续监测的出现，凌日时间变化（TTV）方法已经发展成为一种新技术，用于表征数百颗行星相互行星摄动的引力效应。TTV可以提供行星质量、密度和轨道的精确（但复杂）约束，即使是对于具有微弱宿主恒星的行星系。在未来的几年里，天文学家将把TTV观测转化为对低质量行星的行星系的形成和轨道演化越来越强大的约束。在TTV、改进的多普勒巡天、高对比度成像活动和微透镜巡天之间，天文学家可以期待在未来十年内更好地了解行星形成。
2014-04-11 astro-ph.EP
Rapid formation of Gas Giant Planets via Collisional Coagulation from Dust Grains to Planetary Cores
气体巨行星，如木星、土星和巨大的系外行星，是通过气体吸积到固体核心上而形成的，每个固体核心的质量大约是地球的十倍。然而，由于盘-行星相互作用的快速径向迁移阻止了通过星子吸积形成如此巨大的核心。通过卵石吸积的相对快速的核心增长需要非常巨大的原行星盘，因为大多数卵石落入中央恒星。虽然星子的形成、行星的迁移和气体巨星核心的形成已经被研究了很多，但从尘埃到行星的完整演化路径仍然不确定。在这里，我们报告的结果完全模拟的碰撞演化从尘埃到行星在整个磁盘。真实孔隙度的尘埃生长允许在内盘（> 10 au）形成冰冷的星子，而在外盘形成的鹅卵石漂移到内盘并在那里生长成星子。这些小卵石生长成星子抑制了它们的径向漂移，并在核心附近可持续地供应小星子。这使得在行星迁移之前，在20万到40万年内迅速形成足够大的行星核心。我们的模型显示，第一颗气态巨行星在2-7天文单位时形成于相当常见的原行星盘中，与系外行星和太阳系一致。
2021-10-03 astro-ph.EP
The (Un)Lonely Planet Guide: Formation and Evolution of Planetary Systems from a `Blue Dots' Perspective
在这篇文章中，我总结了一些最近的成功，并专注于剩余的挑战，在理解的形成和演变的行星系的背景下，蓝点倡议。由于我们的理解是不完整的，我们还不能清楚地表达一个“设计参考任务”的工程矩阵适合于一个探索任务，成功的定义是获得一个光谱的潜在的宜居世界周围的一个附近的恒星。然而，随着进展的加速，我们可以通过假设检验来确定解决基本科学问题的观测程序，从而使零结果变得有趣。
2010-08-20 astro-ph.EP
Planetary Core Formation with Collisional Fragmentation and Atmosphere to Form Gas Giant Planets
巨大的行星核心（$\sim 10$地球质量）引发快速的气体吸积，形成气体巨行星\rev{such as}木星和土星。我们调查的核心增长和核心的可能性，以达到这样一个关键的核心质量。在后期阶段，行星核心通过与小行星的碰撞而成长。微行星与行星核心的引力相互作用导致微行星的碰撞碎裂，减少了周围微行星的数量，从而减少了最终的核心质量。从小的微行星开始，碎片迅速移动，形成质量较小的核心。然而，行星核心在气体快速吸积之前获得了扩大其碰撞截面的大气。一旦行星核心超过火星质量，大气层就会显著加速核心的生长。我们表明，考虑到碎片和大气的影响，最初大的星子使足够大的核心形成。另一方面，由于大型星子的核心生长缓慢，因此需要一个巨大的磁盘才能使核心在磁盘寿命内充分增长。如果初始星子大小为100\，km的圆盘质量是最小质量太阳星云的10倍，那么在类木行星区域（$>5\,$ AU），行星核心的质量可以超过10个地球质量。
2011-06-10 astro-ph.EP
The Kepler Dichotomy in Planetary Disks: Linking Kepler Observables to Simulations of Late-Stage Planet Formation
美国宇航局的开普勒任务发现了大量的行星系，其中许多行星在短周期轨道上运行。这些短周期系统存在于50%的类太阳恒星周围，并且在M矮星周围也同样普遍。它们的形成和随后的演变是一个积极辩论的主题。在本文中，我们模拟了后期，在现场行星形成通过一个网格的星子盘具有不同的表面密度分布和总质量。我们比较模拟结果与开普勒样本的可观察到的特性。我们确定不同的原始星子盘属性，自洽恢复开普勒行星的多重性，周期比和持续时间比分布的混合物模型。我们得出了三个主要结论：（1）我们赞成一个“冻结”的叙述短周期行星系统，其中他们是稳定的，而不是亚稳态的长时间尺度。(2)“开普勒二分法”是开普勒样本中观察到的一种现象，其中行星系的结构似乎要么变化很大，要么有多种模式，自然可以解释为在具有不同表面密度分布的小行星盘内形成。最后，（3）我们对GK星和M矮星的“开普勒二分法”的性质进行了量化，发现它随恒星类型的不同而变化。虽然这种行星形成的模式在24+/-7%的围绕GK恒星的行星系中出现，但在63+/-16%围绕M矮星的行星系中出现。
2015-12-10 astro-ph.EP
On the formation of compact planetary systems via concurrent core accretion and migration
我们提出的结果行星形成N体模拟的基础上，一个全面的物理模型，包括行星质量增长，通过相互胚胎碰撞和星子/巨石吸积，粘性盘的演变，行星迁移和气体吸积到行星的核心。本研究的主要目的是确定哪一组模型参数导致形成的行星系，类似于紧凑的低质量多行星系统，已发现的径向速度调查和开普勒任务。我们改变初始光盘质量，固体与气体的比例和巨石/星子的大小，并为一个有限的体积的参数空间，我们发现，紧凑的系统包含类地行星，超级地球和海王星般的机构出现作为自然结果的模拟。当小的微行星/巨砾提供主要的吸积源时，具有低的固气比值的圆盘模型只能形成短周期的超级地球和海王星，因为这些天体的流动性需要克服生长胚胎的局部隔离质量。在低金属量恒星周围存在短周期的超级地球提供了强有力的证据，表明小的移动物体（星子，巨石或卵石）在所观察到的行星的形成中发挥了核心作用。
2016-01-14 astro-ph.EP
The formation of planetary systems: physics, populations, and architectures
University of Bern（伯尔尼大学）；University Observatory Munich（慕尼黑大学天文台）；Institut für Planetenforschung, German Aerospace Center (DLR)（德国航空航天中心行星研究所）
本文综述了过去十年行星系统形成理论模型的发展，重点介绍了Bern模型的发展与应用，涵盖磁流体动力学风驱动盘演化、行星esimal演化、尘埃演化及碎石吸积等核心方法，揭示了行星系统架构的多样性及其对行星人口的影响。
2026-04-10 astro-ph.EP
The implications of clustered star formation for (proto)planetary systems and habitability
恒星的形成在空间上聚集在一系列的环境中，从密集的星团到无约束的协会。因此，与邻近恒星的辐射或动力相互作用破坏了（原）行星系并限制了它们的半径，对它们潜在的可居住性产生了持久的影响。在太阳附近，我们发现绝大多数恒星形成于无约束的星协中，这样（原）行星系与邻近恒星的相互作用仅限于dennis子区域。然而，在过去，致密星团中恒星形成的比例要高得多，在年轻的银河系中，在红移z~2处达到峰值~50%。这些结果表明，大规模的恒星形成环境影响的人口行星系和占领的宜居带。我们表明，行星形成是由多尺度物理，其中百万帕尺度的事件，如星系合并影响AU尺度的属性（原）行星系。
2019-01-14 astro-ph.EP astro-ph.GA
The effect of core formation on surface composition and planetary habitability
一个分化的行星地幔的熔融生产力主要由其铁含量控制，而铁含量本身近似于行星的核心质量分数（CMF）。在这里，我们表明，估计系外行星的CMF允许强大的预测的厚度，成分和矿物学的衍生地壳。这些预测的地壳成分允许限制放置在表面和深层行星内部之间的挥发性循环，与可居住的行星表面的演变的影响。具有大型类地CMF（$\geq$ 0.32）的行星将呈现出薄壳，无法有效地将地表水和其他挥发物输送到下面的地幔中。相比之下，具有较小CMF（$\leq$ 0.24）和更高，类似火星的地幔铁含量的岩石行星将发展能够稳定含水矿物的厚壳，这可以有效地将挥发物隔离到行星内部，并在与演化相关的时间尺度上去除表面水。核心形成的程度对随后的行星表面环境有着深远的影响，并可能为寻找可居住的类地系外行星提供额外的限制。
2021-04-21 astro-ph.EP
Semi-analytical model for the dynamical evolution of planetary system II: Application to systems formed by a planet formation model
本文改进半解析模型以处理质量、半长轴和轨道间距差异更大的行星系统，并通过行星种群合成结果验证其能准确再现最终质量分布和轨道结构，从而降低行星形成模拟的计算成本。
2025-07-05 astro-ph.EP
Early formation of planetary building blocks inferred from Pb isotopic ages of chondrules
原始陨石中最丰富的成分是由太阳原行星盘中的瞬时熔化事件形成的毫米大小的玻璃球形球粒。使用22个单独的陨石球粒的Pb-Pb测年，我们表明，在早期太阳系的陨石球粒的主要生产被限制在第一个百万年后，太阳的形成，这些现有的陨石球粒回收的剩余寿命的原行星盘。这与原行星盘早期高质量吸积阶段的主要球粒形成事件相一致，该阶段过渡到球粒改造的较长时期。早期大量的球粒提供了必要的前体物质，通过球粒吸积驱动行星物体的有效和快速形成。
2017-08-08 astro-ph.EP
Forming Close-in Earth-like Planets via a Collision-Merger Mechanism in Late-stage Planet Formation
大量的系外行星被发现在非常接近的轨道上围绕着它们的宿主恒星运行，这极大地促进了我们对行星形成过程的理解。现在人们普遍认为，这样的短周期行星不可能形成{ \em in situ}，而是一定是从离主星更远的形成位置迁移到它们现在的轨道。在行星形成的后期，一旦原行星盘中的气体消散，迁移停止，在内部盘区域运行的气体巨星将激发星子和行星胚胎，导致轨道交叉和大撞击的速度增加。我们提出的动力学模拟的结果在这个后期阶段的行星形成的星子演化。我们发现，揭示了一种机制，通过这种机制，行星胚胎的碰撞合并可以将类地行星直接踢到非常接近其母星的轨道上。
2010-12-09 astro-ph.EP
Characterization of exoplanets from their formation III: The statistics of planetary luminosities
本文继续一系列，我们预测的主要可观察到的特征的系外行星的基础上，他们的形成。在论文I中，我们描述了我们的全球行星形成和演化模型。在第二篇论文中，我们研究了行星的质量-半径关系。在这里，我们提出了一个广泛的研究在形成和演化的行星光度的统计。我们的结果可以与单个直接成像（原）行星以及调查的统计结果进行比较。我们计算了三个合成行星的人口假设不同的效率的气体和星子的吸积加热。我们描述了行星质光关系的时间演化。我们研究了形成过程中的激波和内部光度。我们预测的统计版本的后形成质量与熵的“音叉”图。我们发现高的名义形成后的光度为热和冷的气体吸积。个别形成的历史仍然可以导致在一定质量的形成后光度的几个传播的因素。然而，如果气体和小行星的吸积加热是未知的，形成后的光度可能会表现出2-3个数量级的扩展，在一个固定的质量覆盖冷，温暖，和热的状态。作为一个关键的结果，我们预测一个平坦的对数光度分布的巨行星，和一个陡峭的增加，由于低质量行星的出现率较高的低光度。未来的调查可能会发现这种好转。在形成过程中，如果可以估计气体吸积率，那么就有可能估计出行星质量。由于“核心质量效应”，经过冷气体吸积的行星仍然可以有很高的形成后熵。一旦直接成像的已知年龄和光度的系外行星数量增加，观测到的分布可能会与我们的预测进行比较。
2017-09-15 astro-ph.EP
Toward a Deterministic Model of Planetary Formation VII: Eccentricity Distribution of Gas Giants
行星的普遍存在和行星系的多样性揭示了行星形成是一个复杂的、相互竞争的过程。在这一系列的论文中，我们开发和升级了人口综合模型作为一种工具，以确定主导的物理效应和校准的物理条件的范围。最近的行星搜索导致了许多多行星系统的发现。任何关于它们起源的理论模型都必须考虑到新兴原行星之间的动力学相互作用。在这里，我们介绍了一个处方，以近似多个行星之间的近距离接触。我们应用这种方法来模拟行星系的生长、迁移和动力学相互作用。我们的模型表明，在相对巨大的磁盘，几个气体巨星和岩石/冰行星出现，迁移，并经历动力学不稳定。行星之间的长期扰动导致轨道交叉，偏心激发和行星弹射。在中等质量的圆盘中，两个或更少的气体巨星与多个超级地球形成。这些系统的轨道稳定性通常保持不变，在其出生盘中的气体耗尽后，它们保留了运动学结构。这些结果再现了观测到的行星质量偏心率和半长轴偏心率的相关性。他们还认为，新兴的气体巨星可以将残留的核心分散到外盘区域。随后在这些核心上的原位气体吸积可以导致形成遥远（> 30天文单位）的气体巨星，其轨道接近圆形。
2013-07-24 astro-ph.EP
Hot Jupiter formation in dense clusters: secular chaos in multi-planetary systems
系外行星的观测显示，热彗星的出现率与恒星的聚集有关。在星团中，行星系和近距离飞掠恒星之间的相互作用可以显著改变原共面圆形行星系的结构。密集星团中的飞掠对热木星的形成有重大影响，通过激活高偏心率激发机制，如齐佩尔-利多夫-科扎伊（ZLK）效应和行星-行星散射。此前的研究表明，如果行星系中存在两颗巨行星，近距离飞掠可以高效激活ZLK机制，从而引发高偏心率潮汐迁移，最终在星团中形成热彗星。在这里，我们扩展了我们以前的研究与多行星（三重）系统。我们使用代码{ \tt SpaceHub}对恒星飞掠和随后的受扰行星系内的行星迁移进行高精度、高精度的少体模拟。我们的模拟表明，在一个集群中的多行星系统上的一个单一的近距离飞越可以激活长期的混乱，并最终导致热木星形成通过高偏心率迁移。我们发现，每个系统的热木星形成率的增加与行星系的大小以及与外行星的质量，我们量化的相对形成分数的参数范围。通过长期混沌形成的热彗星预计将伴随着具有很长周期的大规模同伴。我们的研究进一步表明，这种飞越引起的长期混乱是首选的低密度集群，多行星系统更有可能生存，它有助于热木星形成的星团相比，飞越引起的ZLK机制的一个显着的部分。
2021-09-27 astro-ph.EP astro-ph.GA
Formation of planetary cores at Type I migration traps
行星形成的一个长期未解决的问题是几分米大小的固体如何“粘”成大的星子。这就是所谓的“米级障碍”。近年来，人们越来越清楚地认识到，某种形式的“颗粒捕获”在克服米级障碍方面一定发挥了作用。颗粒可以被困在长期存在的局部压力最大值，如反气旋涡旋，纬向流或那些被认为发生在冰线附近或死区边界。这种压力陷阱是形成微行星和小行星胚胎的理想场所。此外，它们很可能在一个小区域内产生大量这样的天体，使得随后的N体演化可能导致更大的行星胚胎。这封信的目的是要证明这确实发生了，并研究它是多么有效。特别是，我们希望找出如果岩石/冰体大到10 M_地球可以在1万年内形成，因为这样的机构是气体巨行星的核心吸积方案的前身。
2011-01-05 astro-ph.EP
Formation of a Propeller Structure by a Moonlet in a Dense Planetary Ring
卡西尼号太空船在土星的A环中发现了一个螺旋桨状的结构。这个螺旋桨结构被认为是由一个看不见的嵌入式小卫星的环粒子的引力散射形成的。由于重力不稳定性，自重力尾流在致密环中很普遍。强引力尾流影响螺旋桨结构。在这里，我们推导出的螺旋桨结构的形成条件嵌入在一个密集的环与引力尾流的小卫星。我们发现，当引力尾迹的波长小于小卫星的希尔半径时，会形成螺旋桨结构。我们通过数值模拟证实了这一形成条件。这种情况与土星A环中螺旋桨结构的观测结果一致。
2011-04-04 astro-ph.EP
Investigations of the Formation and Evolution of Planetary Systems
恒星和行星是宇宙的基本物体。它们的形成过程虽然相关，但可能在重要方面有所不同。几乎可以肯定，恒星是由引力坍缩形成的，而且很可能从第一颗恒星照亮天空开始就以这种方式形成了。虽然行星也有可能以这种方式形成，但涉及拱星盘吸积的过程一直受到青睐。高保真高分辨率图像可以解决这个问题;这两个过程都可能发生在某些质量范围内。未来十年需要回答的问题包括：行星是通过什么过程形成的，形成的方式如何决定行星系的性质？行星的质量分布是怎样的？母星的金属丰度以何种方式影响其行星系的性质？本文讨论了行星系从诞生到成熟的观测，着重讨论了100 $μ$ m以下的观测，这些观测可以阐明行星系统形成和演化的特征。这个光谱区的优点包括较低的不透明度，极高的分辨率，以达到行星形成的规模和执行精确的天体测量和高灵敏度的热发射。
2009-04-01 astro-ph.EP astro-ph.IM
Chondrule Formation in Bow Shocks around Eccentric Planetary Embryos
Daufas & Pourmond（2011）最近对火星陨石的同位素研究表明，在陨石球粒（陨石中发现的毫米级火成岩包裹体）形成的同时，太阳星云中存在着大型（半径约3000公里）行星胚胎。我们模拟了球粒的形成，通过弓形激波围绕这样一个行星胚胎在偏心轨道上。我们数值模拟的流动的流体动力学，并发现，这样大的机构保留一个气氛，与开尔文-亥姆霍兹不稳定性允许这种气氛与气体和颗粒混合流过胚胎。我们计算了流经该天体的陨石球粒的轨迹，发现它们不是由原行星吸积的，而是通过从行星岩浆海洋中排出的挥发物流动的。相比之下，陨石球粒是在较小的微行星上增生的。计算了球粒通过弓形激波时的热历史。我们发现，峰值温度和冷却速率是一致的形成的优势，斑状纹理的大多数球粒，假设一个适度的增强以上可能的太阳星云的平均值球粒密度（由一个因素的10），归因于沉降的球粒前体的中平面的磁盘或湍流浓度。我们计算了行星胚胎的偏心率被衰减的速率，并得出结论，一个分散到偏心轨道的行星胚胎可以在10 e5年内产生10 e24 g的球粒。原则上，少数（1-10）偏心行星胚胎可以以符合所有已知限制的方式熔化观测到的球粒质量。
2012-04-03 astro-ph.EP
Planetary Dynamics and Habitable Planet Formation In Binary Star Systems
双星系统是否可能拥有潜在的宜居行星取决于几个因素，包括双星系统的物理性质和轨道特征。前者决定了宜居带（HZ）的位置，后者影响了形成类地行星的物质的动力学（即，微行星和行星胚胎），并驱动行星组装的最终架构。为了在双星系统中形成一颗可居住的行星，这两个因素必须协调一致。也就是说，这两颗恒星的轨道动力学以及它们与行星形成物质的相互作用必须允许在宜居带内形成类地行星形成，并确保潜在宜居行星的轨道将长期稳定。我们按照同样的顺序组织了这一章。首先，我们对双星中行星的运动及其稳定性进行了一般性的讨论。然后，我们讨论了类地行星的稳定性，并形成潜在的宜居行星在一个双行星系。
2009-11-04 astro-ph.EP
Forming Different Planetary Systems
随着探测到的系外行星样本越来越多，行星系的统计性质也变得清晰得多。在这篇综述中，我们总结了主要的统计数据，主要是径向速度和凌日观测，并试图解释他们的经典核心吸积的行星形成的情况下，特别是在形成不同的轨道结构的行星系周围的主序星的范围内。根据不同行星系统可能的形成路径不同，我们将其初步划分为三大类：热木星系统、标准系统和遥远巨行星系统。在不同的情况下，标准系统又可进一步分为三类：类太阳系统、热超地球系统、次巨行星系统。我们还回顾了双星系统中的行星探测和形成以及星团中的行星。
2012-08-04 astro-ph.EP
Self-Sustaining Vortices in Protoplanetary Disks: Setting the Stage for Planetary System Formation
行星形成的核心吸积方案假设星子和行星胚胎是在原行星盘的原始气态阶段形成的。然而，尘埃颗粒如何克服传统的生长障碍还不清楚。最近提出的粘性环不稳定性可以解释在原行星盘中观察到的同心环，假设尘埃颗粒可以降低气体的电导率，从而削弱磁旋转不稳定性。我们提出了一个分析这个模型的帮助下，基于GPU的数值流体动力学模拟耦合气体和尘埃在薄盘限制。在盘的演化过程中，尘埃环变得Rossby不稳定，并分裂成一连串的小尺度涡旋。涡旋形成长期稳定的尘埃结构，这可能是通过流动不稳定性以及直接的引力坍缩形成星子的场所。自维持涡旋现象与系外行星的观测约束相一致，为行星系的形成提供了有利的环境。
2021-07-19 astro-ph.EP astro-ph.SR
Insights into planet formation from debris disks: II. Giant impacts in extrasolar planetary systems
巨型撞击是指两个物体之间的碰撞，每个物体的质量都足以被认为至少是行星胚胎。假定的碰撞所遭受的原地球创造了月球是一个主要的例子，虽然大多数太阳系机构承担的签名，这种碰撞。目前的行星形成模型预测，一个巨大撞击的时代可能是不可避免的，对其他恒星周围碎片的观测提供了越来越多的证据，表明巨大撞击在许多行星系的演化中具有重要意义。本章回顾了巨大的撞击，重点是我们可以通过研究其他恒星周围的碎片来了解行星形成。巨大的撞击碎片通过与行星的相互碰撞和动态相互作用而演变。概述了这一演变的一般方面，注意到碰撞点的几何形状的重要性。以月球形成撞击为例讨论了碎片的可探测性。这种碎片在撞击后1000万年内可以在另一颗恒星周围探测到，但模型的不确定性可能会将探测能力降低到几百年的窗口。尽管如此，3%的年轻恒星碎片的水平，预计在类地行星形成形成模型提供了宝贵的限制，超级地球形成的影响也进行了讨论。最近在一些明亮的磁盘中观察到的变化有望照亮的演变在最早的阶段时，蒸汽冷凝物可能是光学厚和碰撞点的几何形状的严重影响。行星系的外围也可能显示出巨大撞击的特征，例如在一些恒星周围看到的星团碎片结构。
2016-03-15 astro-ph.EP
Habitable from the start: How initial planetary formation conditions may create habitable worlds
University of Maryland（马里兰大学）；NASA Goddard Space Flight Center（美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心）；Michigan State University（密歇根州立大学）；Auburn University（奥本大学）；Aix-Marseille University（艾克斯-马赛大学）
研究初始行星形成条件如何影响行星化学和适宜性，以探索适宜世界形成的机制。
2025-11-20 astro-ph.EP astro-ph.IM
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
Planet formation with envelope enrichment: new insights on planetary diversity
我们计算，第一次，自洽的行星增长模型，包括包络富集的影响。包层金属丰度的变化被认为是星子破裂或冰砾升华的结果。我们解决内部结构方程，考虑到整体能量守恒的信封计算在原地行星的增长。我们认为不同的不透明度和状态方程适合于广泛的金属丰度。我们发现，包层富集加速了气体巨星的形成。它还自然地解释了具有大部分H-He（质量约20 - 30%）的低质量和中等质量物体的形成。高不透明度模型很好地解释了太阳系巨行星的金属丰度，而低不透明度模型适合于形成具有厚H-He包层的小质量物体和具有亚太阳包层金属丰度的气体巨星。我们发现我们的模型和估计的水丰度WASP-43 b之间的协议。对于HD 189733 b、HD 209458 b和WASP-12 b，我们预测水的分数比观测估计的要大，至少是~ 2倍。冰质微行星的包层富集是解释从迷你海王星到气态巨行星等各种天体形成的自然方案。我们预测，总金属丰度和包络金属丰度随行星质量的增加而减小。
2016-09-04 astro-ph.EP
Unified simulations of planetary formation and atmospheric evolution II: Rapid disk clearing by photoevaporation yields low-mass super-Earth atmospheres
超级地球拥有低质量的H $_2$ /He大气（通常小于10%质量）。然而，超级地球大气层的起源尚未确定。我们研究了在超级地球及其大气形成过程中，光蒸发快速清除盘的作用。我们进行统一的模拟超级地球的形成和大气演变的不断发展的磁盘，考虑光蒸发风和磁驱动的磁盘风。对于行星核的生长模式，我们考虑了两种情况下，行星胚胎生长的卵石吸积和没有。我们的主要发现总结如下。(i)大气吸积的时间跨度缩短了快速磁盘耗散由于光蒸发，这阻止了超级地球的核心吸积大量的大气。(ii)即使在没有卵石吸积的情况下，行星核通过胚胎吸积快速增长，失控气体吸积的开始也会延迟，因为胚胎吸积的隔离质量很小。与快速的磁盘清理一起，可以避免大质量大气的吸积。(iii)在快速的磁盘清理之后，一些高偏心率的胚胎可以留在外轨道上。此后，这些胚胎可能会与超级地球相撞，导致吸积大气的有效撞击侵蚀。因此，我们发现具有低质量H $_2$ /He大气的超级地球是由考虑现实磁盘演化的N体模拟自然产生的。
2020-07-27 astro-ph.EP
Implications for planetary system formation from interstellar object 1I/2017 U1 (`Oumuamua)
最近发现的小天体1 I/2017 U1（'Oumuamua）是我们太阳系中第一个不受太阳引力约束的已知天体。它的双曲线轨道（离心率大于1）强烈表明它起源于我们的太阳系之外;它的红色与漫长的星际旅行中经历的大量空间风化一致。我们对探测到这样一个物体的概率进行了一个简单的计算。我们发现，如果在行星形成过程中，从附近恒星喷出的物质的平均质量为20个地球质量，类似于我们的太阳系的预期值，可以满足观测到的1 I类天体的检测率。目前这种星际闯入者的探测率估计为每年0.2次，而过去几年的预期探测次数几乎正好是1次。当大型综合巡天望远镜开始其宽、快、深的全天空巡天时，探测率将提高到1/年。这些预期的探测将通过更好地估计星际物体的数量和性质，进一步限制附近行星系的形成。
2017-11-09 astro-ph.EP
No Planet Left Behind: Investigating Planetary Diversity and Architecture with SIM Lite
越来越多的证据表明，恒星的形成必然涉及行星形成。很明显，我们对寻找其他地球有着既得利益，但要真正了解行星形成，需要完成人口普查，绘制行星结构的宏伟和多样性。在这里，我们展示了一个2000星调查进行SIM建兴将独特的探测行星周围的B-A-F恒星，明亮的双星和白矮星。此外，我们表明，SIM Lite的高精度使我们能够通过精确测量相互倾斜来获得对行星形成的独特见解。
2009-02-19 astro-ph.EP astro-ph.SR
Planetary Embryo Bow Shocks as a Mechanism for Chondrule Formation
我们使用辐射流体力学与直接粒子积分探讨行星胚胎弓激波球粒形成的可行性。这里提出的计算是用来探索火星大小的行星胚胎通过尘土飞扬的，早期的太阳系的环境中的一个适度兴奋的轨道上旅行的后果。胚胎的偏心轨道在胚胎和圆形轨道的气体和尘埃之间产生了一系列的超音速相对速度，促使弓形激波的形成。这些胚胎周围的临时大气层，可以通过挥发性放气和从周围星云捕获气体而产生，可以对进入激波的固体的热分布产生重要影响。我们探讨了固体的热环境，在不同的影响半径，小行星大气的冲击形态，和剥离效率的小行星大气中存在的高相对风的弓激波。使用绝热和辐射条件运行模拟，并对局部不透明度进行多次处理。研究了5、6和7 km/s的冲击速度。我们发现，一个高质量的大气和低效的辐射条件可以产生峰值温度和冷却速率是一致的约束条件所设定的球粒炉的研究。在大多数情况下，推导出的冷却速率可能太高，与球粒形成不一致。
2016-05-16 astro-ph.EP
The New Generation Planetary Population Synthesis (NGPPS). I. Bern global model of planet formation and evolution, model tests, and emerging planetary systems
目的。将理论模型与观测结果进行比较，可以使人们朝着理解行星系迈出关键的一步。然而，它需要一个模型能够（i）预测所有必要的可观测量（不仅是质量和轨道，而且是半径，光度，星等或蒸发率）和（ii）解决相关行星质量（从火星质量到超级彗星）和距离（从恒星掠食到宽轨道）的大范围。方法.我们已经开发了一个综合的全球端到端的行星形成和演化模型，第三代伯尔尼模型，基于核心吸积范式。该模型尽可能直接地解决了气体盘的结构和演化的基本微分方程，微行星的动力学状态，行星的内部结构产生其微行星和气体吸积率，盘驱动的轨道迁移，以及通过完整的N体计算同时形成行星的引力相互作用。重要的是，该模型还遵循了行星形成后在千兆年时间尺度上的长期演化，包括冷却和收缩，大气逃逸，膨胀和恒星潮汐的影响。结果为了测试这个模型，我们将它与太阳系形成的经典场景进行了比较。对于类地行星，我们发现，我们获得了一个巨大的冲击阶段提供足够的胚胎（~100）最初安置在光盘。对于巨行星，我们发现，质量为200亿的行星必须在气体盘分散之前不久吸积它们的核心，以防止强烈的向内迁移，将它们带到盘的内边缘。结论.该模型可以形成具有广泛性质的行星系。我们发现，只有类地行星的系统往往是有序的，而巨行星轴承系统没有这样的相似性。
2021-07-26 astro-ph.EP astro-ph.SR
Theoretical models of planetary system formation: mass vs semi-major axis
行星形成模型已经在过去几年中发展，以试图重现观测的太阳系，和太阳系外行星。其中一些模型已经部分成功，但重点是大质量行星，为了简单起见，排除了属于行星系的行星。但是，现在在行星系中发现了越来越多的行星。这种趋势，这是径向速度，过境和直接成像调查的结果，似乎是更明显的低质量行星。这些新的观测需要改进行星形成模型，包括新的物理学，并考虑系统的形成。在最近的一系列论文中，我们提出了一些改进我们的模型的物理，特别是在形成行星的内部结构，并对星子的激发态的计算，以及由此产生的吸积率。在本文中，我们专注于在同一个原行星盘形成一个以上的行星的并发效果，并显示效果，在全球架构和组成的多样性。我们使用包含碰撞检测的N体计算来计算一个行星系的轨道演化。此外，我们描述了气体和固体吸积的竞争的效果，以及行星之间的引力相互作用的效果。我们发现，行星的质量和半长轴的竞争和引力相互作用的影响修改。我们还提出了在同一系统中形成行星的假设数量（模型的自由参数）的影响，以及倾斜和偏心阻尼的影响。
2013-07-18 astro-ph.EP
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
Formation and Evolution of Planetary Systems in Presence of Highly Inclined Stellar Perturbers
在双星系统中存在高偏心率的太阳系外行星表明，Kozai效应在塑造它们的动力学结构方面发挥了重要作用。然而，倾斜双星系统中行星的形成构成了相当大的理论挑战，因为Kozai共振引起的轨道激发意味着微行星之间的破坏性高速碰撞。为了解决Kozai共振所带来的明显困难，我们试图确定负责抑制原行星盘中Kozai周期的作用的主要物理过程。随后，我们试图了解如何新形成的行星系过渡到他们观察到的，Kozai主导的动力学状态。我们发现，行星形成的理论困难所产生的一个遥远的伴星的存在下，所造成的Kozai效应和其他长期的扰动，可以克服一个适当的帐户内的原行星盘的引力相互作用。特别是，由圆盘自重引起的快速拱线后退往往会消除Kozai效应，并确保圆盘的未翘曲，刚性结构得以维持。随后，一旦一个行星系形成，由于行星间的相互作用而产生的拱点岁差，Kozai效应会继续消失。然而，如果这样的系统经历动力学不稳定性，它的结构可能会以这样一种方式改变，即Kozai效应变得有效。这里提出的结果表明，在高度倾斜的双星系统中，行星的形成不会因恒星伴星引起的扰动而停滞。因此，双星中的行星形成在质的层面上可能与单星周围的行星形成没有什么不同。此外，Kozai效应起作用的系统很可能在过去经历了动态不稳定的瞬态阶段。
2011-06-20 astro-ph.EP
Constraining the origin of giant exoplanets via elemental abundance measurements
近地巨行星的起源是行星形成理论中的一个关键问题。两种主要的模式是（i）在外盘形成，然后迁移和（ii）原位形成。在这项工作中，我们确定的大气成分的暖对流层形成的情况。我们进行N体模拟的星子吸积内部和外部的水冰线的各种行星形成的位置，行星质量，和星子的大小，以估计吸积的重元素质量和最终的行星组成。我们发现这两个模型有很大的不同：迁移的巨行星的金属丰度比原地形成的行星高2-14倍。耐火材料和挥发物之间的比率被发现在迁移行星上高于1，但在原地形成的行星上低于0.4。我们还确定了这两种形成机制的重元素富集和行星质量之间非常不同的趋势。虽然迁移行星的金属丰度随着行星质量的减少而增加，但对于原位形成来说，它几乎是恒定的。我们的研究强调了测量暖云的大气成分及其与其形成和演化路径的联系的重要性。
2022-10-06 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
Formation and evolution of planetary systems: the impact of high angular resolution optical techniques
最近获得的围绕几颗主序星的巨大太阳系外行星的直接图像是行星系研究的一个重大步骤。这些高动态范围图像是当前一代高角分辨率仪器获得的最引人注目的结果之一，这些仪器将在未来几年内被新一代仪器所取代。因此，现在是审查高角分辨率可见光/红外技术对迅速发展的太阳系外行星科学领域的贡献的适当时机。在过去20年中，哈勃空间望远镜、4至10米级地面望远镜上的自适应光学和长基线红外恒星干涉测量法的出现，为研究行星系的形成和演化开辟了新的视角。通过空间解析行星形成的光学厚的气体和尘埃盘，这些仪器大大改善了我们的早期星周环境模型，从而为行星形成理论提供了新的约束。高角分辨率技术也直接追踪行星胚胎早期演化和年轻恒星周围光学厚物质扩散的机制。最后，成熟的行星系正在以前所未有的精度进行研究，这要归功于单瞳成像和干涉测量，精确定位尘埃群，并将一个全新的长周期巨型太阳系外行星家族公之于众。
2009-12-19 astro-ph.EP astro-ph.IM
Unified simulations of planetary formation and atmospheric evolution: Effects of pebble accretion, giant impacts, and stellar irradiations on super-Earth formation
已经发现了大量的超级地球，并且通过透射光谱也观察到了过境超级地球的大气。几条观测证据表明，大多数超级地球并不拥有大量的H $_2$ /He大气。然而，超级地球上质量较小的大气层的吸积和保留对行星形成理论提出了挑战。我们考虑了以下三种机制：（i）由卵石吸积产生的包层加热，（ii）巨大撞击过程中的质量损失，以及（iii）由恒星X射线和EUV光蒸发产生的大气损失。我们研究这些机制是否会影响超级地球周围形成的大气量。我们开发了一个代码相结合的N体模拟卵石驱动的行星形成和大气演化模拟。我们表明，我们的模拟结果很好地再现了观测到的超级地球的轨道特性。然而，（i）加热卵石吸积停止磁盘分散之前，（ii）巨大的影响事件的频率太低，雕塑大规模的大气，和（iii）许多超级地球具有H $_2$ /He大气层的$\gtrsim 10$重量%的生存对恒星辐射为1 Gyr。因此，可能需要其他机制，如抑制气体吸积来解释超级地球的质量较小的大气（$\lesssim 10$ wt%）。
2020-03-12 astro-ph.EP astro-ph.SR
Dust traps as planetary birthsites: basics and vortex formation
我们提出了一个简单的模型，低质量的行星形成和随后的演变“过渡”盘。我们定量地证明，预测和观察到的结构，这样的光盘是主要的诞生地的行星。行星形成很可能是通过卵石吸积进行的，如果行星胚胎（$M\gtrsim 10^{-4}\,$ M $_\oplus$）形成。有效的卵石吸积可能是不可避免的过渡盘尘埃陷阱，卵石吸积所需的尘埃颗粒的大小是那些最有效地捕获在过渡盘尘埃陷阱。尘埃阱中快速的卵石吸积不仅产生了低质量的行星，而且产生了大的吸积光度。这种吸积光度足以在行星的引力影响之外加热圆盘，并使圆盘局部斜压，并成为涡度的来源。利用数值模拟，我们表明，这种涡源可以导致一个单一的大尺度涡的增长在$\sim 100$轨道，这是能够捕获粒子。最后，我们提出了一个演化周期：行星形成通过卵石吸积进行，然后是涡旋形成和粒子捕获在涡旋淬火行星吸积，从而消除涡源。漩涡被破坏后，这个过程可以重新开始。这意味着过渡盘在其生命周期的很大一部分时间内应该会出现大规模的漩涡，并且大的~10AU分离的残留行星应该是这个周期的常见结果。
2017-03-27 astro-ph.EP astro-ph.SR
Chemical Clues on the Formation of Planetary Systems: C/O vs Mg/Si for HARPS GTO Sample
理论研究表明，C/O和Mg/Si是决定类地行星矿物学的最重要的元素比。C/O比控制了Si在碳化物和氧化物物种中的分布，而Mg/Si提供了有关硅酸盐矿物学的信息。我们提出了一个详细的和统一的研究C，O，Mg和Si丰度的61颗恒星检测到的行星和270颗恒星没有检测到的行星从均匀的高质量的公正的HARPS GTO样本，连同39个更多的行星宿主恒星从其他调查。我们确定这些重要的矿物学比率，并调查可能在这些行星系统中形成的可能的类地行星的性质。我们发现矿物学比例与太阳的相当不同，这表明有各种各样的行星系统与太阳系不同。许多行星主星的Mg/Si值低于1，因此它们的行星将具有高Si含量，形成MgSiO $_{3}$等物种。这种类型的成分可能对行星过程有重要的影响，如板块构造，大气成分或火山活动。
2010-10-01 astro-ph.EP astro-ph.SR
A coupled-oscillator model for the formation of planetary rings
Northwestern University（西北大学）；RTX BBN；University of Colorado, Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）
通过将原行星盘中粒子系统映射为Kuramoto模型变体，研究环与卫星形成的相变机制，提出新解释。
2026-06-15 astro-ph.EP math.DS nlin.AO
A Bayesian Monte Carlo assessment of orbital stability in the late stages of planetary system formation
一个行星系的最终轨道构型是由早期的星盘环境和后期的引力相互作用共同塑造的。由于观测到的行星系的多样性和观测偏差，评估这些因素中每一个的相对重要性并不简单。我们的目标是了解当微行星吸积和行星迁移停止，长期引力效应接管时，行星系可能会发生怎样的变化。我们的方法开始与一种新的分类行星系的基础上，他们的轨道结构，验证使用近似贝叶斯计算方法。我们将此计划应用到观测到的行星系，也到$\sim 400$合成系统托管$\sim 5000$行星，从蒙特卡洛行星人口模型合成。我们的分类方案稳健地产生四个系统类，根据他们的行星质量和半长轴，观测和合成系统。然后，我们估计的轨道分布密度的每个合成系统之前和之后的动态发展他们高达1万年的引力+碰撞$N$体代码。利用Kullback-Leibler散度对轨道构型变化进行统计测量，发现合成行星系的$\lesssim 10 \%$都经历了这种变化。我们还发现，这部分属于一类系统，他们的质心是非常接近他们的主恒星。虽然行星系的轨道结构变化可能不是很常见，但它们更有可能发生在具有近距离大质量行星的系统中，这些行星具有F型和G型主恒星和恒星金属丰度$\mathrm{[Fe/H]} > 0.2$。
2022-11-11 astro-ph.EP astro-ph.SR
Formation of free-floating planetary mass objects via circumstellar disk encounters
通过流体动力学模拟揭示，自由漂浮的行星质量天体可由相遇星周盘间的潮汐桥碎裂形成，尤其在致密星团中，且可自然形成多重系统，构成不同于恒星和行星的独特族群。
2025-03-01 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Predicting the Dominant Formation Mechanism of Multi-Planetary Systems
本文通过数百个多行星系统模拟与250多个观测系统对比，发现质量集中度与轨道间距满足幂律关系，并据此判断62%的观测多行星系统以迁移为主，而拥有宜居行星的系统多由原位组装形成。
2024-03-29 astro-ph.EP astro-ph.SR
Bifurcation of planetary building blocks during Solar System formation
地球化学和天文学证据表明，行星形成发生在两个空间和时间分离的水库。这种二分法的起源是未知的。我们使用数值模型来研究太阳原行星盘的演化如何影响原行星形成的时间和它们的内部演化。水雪线的迁移可以产生两个不同的星子形成的爆发，采样不同的源区域。这些储层以不同的地球物理模式演化，并形成不同的挥发分含量，与吸积年代学、热化学和太阳系内外质量差异的约束一致。我们的模拟结果表明，组成分馏和同位素二分法的太阳系是由磁盘动力学，非均匀吸积和内部演化形成的原行星之间的相互作用。
2021-01-21 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.geo-ph
Geophysical Evolution During Rocky Planet Formation
行星形成盘和岩石系外行星的天文学特征的进步突出了需要增加跨学科的努力，以了解地球世界的诞生和生命周期在一个统一的图片。在这里，我们回顾了主要的地球物理和地球化学过程，塑造了岩石行星和它们的前身星子在行星形成和早期演化的演变，以及这些地图上的天体物理时间轴和不同的吸积环境的行星生长。原行星的核心-地幔-大气耦合系统的演化在热、成分和结构状态上偏离到一阶，并最终塑造了关键的行星特征，这些特征可以区分行星的表面条件。探索岩石系外行星的天文学活动将需要在行星材料的实验室表征和行星演化的时间和空间分辨理论模型方面取得重大进展，以将行星科学扩展到太阳系之外，并限制像我们这样的可居住世界的起源和频率。
2022-03-18 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.ao-ph
Meteorites and Planet Formation
陨石是了解太阳系早期形成与地质演化的重要资源，本章总结陨石收藏的性质及其对理解太阳系形成与演化的贡献，并为一般行星系统研究提供更广泛的意义。
2024-04-23 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.geo-ph
