Orbital migration and Resonance Offset of the Kepler-25 and K2-24 systems
根据Ramos等人描述的模型,2017年,我们对开普勒-25在I型迁移下的共振捕获进行了分析+数值研究(Marcy等人,2014)和K2-24(Petigura等人,2016)开普勒系统,两者都接近2/1平均运动共振。我们发现,根据耀斑指数和接近中心恒星,两个连续的行星之间的周期比的平均值显示出显着的偏差,相对于共振标称值,以及与观测值一致。
2018-03-15 astro-ph.EP
Can planetary instability explain the Kepler dichotomy?
开普勒任务发现的行星候选者提供了丰富的样本,以限制其宿主恒星约0.5 AU范围内的行星系的结构和相对倾角。我们使用开普勒16个月数据的三重凌日系统作为物理三行星系统的模板,并进行合成凌日观测。我们发现,所有的开普勒三凌和双凌系统都可以从三行星模板中产生,给出了大约5度的低相互倾斜。我们的分析表明,开普勒数据包含一个人口的行星大于四个地球半径的单凌系统,不能产生的三行星模板。我们探讨的假设,高质量的对应物的三重过境系统经历了动力学不稳定,产生人口的大规模双行星系统的适度高的相互倾斜。我们进行N体模拟质量提升的三行星系统,并观察系统如何加热和失去行星,最常见的是行星行星碰撞,产生与开普勒单凌日系统中的大行星一致的凌日。然而,由此产生的大质量双行星系统的人口不能解释在观测到的单凌系统中额外多余的低质量行星,以及在双凌和三凌系统中缺乏气体巨行星。三重气体巨行星系统的行星不稳定性可能是拥有一颗或多颗小行星的系统和拥有一颗巨行星的系统之间的二分法的一部分。然而,二分法的主要部分更有可能在行星形成期间已经出现,当一颗大质量行星的形成、迁移或散射,在金属丰度阈值以上触发,抑制了在亚AU轨道上的其他行星的形成。
2012-08-18 astro-ph.EP
The Kepler Dichotomy among the M Dwarfs: Half of Systems Contain Five or More Coplanar Planets
我们提出了一个开普勒M矮行星主机的统计分析,特别关注的分数系统托管多个过境行星。我们制造的合成行星系在一定范围内的行星多样性和相互倾斜的比较开普勒产量。如果每个M矮星拥有6.1+/-1.9颗典型的相互倾角为2.0 +4.0-2.0度的行星,我们恢复了观测到的包含2到5颗凌日行星的系统数量。这个范围包括共面性和多重性的太阳系。然而,类似于开普勒系外行星系统在更大质量恒星周围的研究,我们报告说,开普勒发现的单凌行星数量太高,与多行星系统的单一种群不一致:这一发现不能归因于选择偏差。为了解释多余的单颗行星系,我们采用了一个混合模型,发现55 + 23 - 12%的行星系要么是单颗行星,要么包含多颗相互倾斜度很大的行星。因此,我们发现所谓的“开普勒二分法”适用于围绕M矮星和类太阳恒星运行的行星。此外,我们比较恒星的主机,以单个和多个过境行星的属性。对于我们样本中最亮的恒星子集,我们发现了有趣的,但又稍微显着的证据,表明拥有多重凌日系统的恒星旋转得更快,更接近银河系的中平面,并且相对金属贫乏。这一初步调查结果值得进一步调查。
2014-10-15 astro-ph.EP
On the Orbital Spacing Pattern of Kepler Multiple Planet Systems
开普勒太空任务在多个凌日行星系统中探测到了大量的系外行星。先前的研究发现,这些开普勒多行星系统表现出系统内的一致性,即同一系统中的行星具有相似的大小和相关的轨道间距。然而,重要的是要考虑由于观测偏差而产生的选择效应的可能作用。在本文中,我们重新审视的轨道间距方面的模式后,考虑到观测偏差使用的正演模拟方法。我们发现,开普勒多行星系统的轨道间距,在周期比,显着相关的只有那些紧密包装的系统,从相关到非相关的过渡是突然的边界在平均周期比$\overline{PR}$ $\sim 1.5 - 1.7$。在这方面,轨道间距的格局更像是一种二分法,而不是一种全球相关性。此外,我们还发现这种视轨道间距二分法本质上是与平均运动共振(MMR)有关的二分法的投影,我们称之为MMR二分法,它本身可能是行星迁移和动力学演化的自然结果。
2020-08-23 astro-ph.EP
The Origin of Kepler-419b: A Path to Tidal Migration Via Four-body Secular Interactions
我们测试开普勒-419b,偏心温暖的木星类行星的起源是有争议的成员的高偏心率潮汐迁移的情况。开普勒419拥有两颗已知的行星(b,c)。然而,在目前的配置下,行星c无法激发行星b的偏心率,使其足以进行高偏心率的潮汐迁移。我们调查是否存在一个未被发现的第四个机构可以解释开普勒-419b的轨道。我们探索这个潜在的第三颗巨行星的参数空间,使用一套N体模拟与一系列的初始条件。从这些模拟的结果,再加上观测的限制,我们可以排除这种机制的初始对象d条件的参数空间。然而,对于小范围的参数,(质量在0.5和7 $m_{\rm{Jup}}$之间,半长轴在4和7.5 AU之间,偏心率在0.18和0.35之间,和0 $^{\circ}$附近的相互倾斜)一个未被发现的物体d可以周期性地激发开普勒的偏心率-419 b,而不会使系统在1 Gyr以上不稳定,同时产生当前不可检测的径向速度和渡越定时变化信号。
2019-02-13 astro-ph.EP
The Role of Core Mass in Controlling Evaporation: the Kepler Radius Distribution and the Kepler-36 Density Dichotomy
我们使用耦合热演化和光蒸发质量损失的模型来理解开普勒-36系统的形成和演化。我们发现,卡特等人(2012)观察到的平均行星密度的巨大差异可以解释为具有相似初始成分的行星的光蒸发的自然结果。然而,我们发现这种对比不是由于行星之间XUV辐射的差异,而是由于行星岩石/铁核的质量差异以及这对质量损失演变的影响。我们详细探讨了我们的耦合模型如何依赖于辐照,质量,年龄,成分和质量损失的效率。基于大量的耦合演化和质量损失运行的拟合,我们提供了分析拟合,以了解阈值XUV通量显着的大气损失,作为核心质量和质量损失效率的函数。最后,我们讨论了这些结果的背景下,最近的研究开普勒候选人的半径分布。利用我们的参数研究,我们对亚海王星大小的行星的频率做出了可测试的预测。我们表明,1.8-4.0 R_地球行星应成为显着不常见的轨道上10天内,并讨论了一个狭窄的“发生谷”的可能性,在半径通量分布。此外,我们描述了光蒸发如何为Ciardi等人(2013)最近的观察提供了一个自然的解释,即内行星在系统中优先较小。
2013-05-14 astro-ph.EP
Near Mean-motion Resonances in the Systems Observed by Kepler: Affected by Mass Accretion and Type I Migration
截至2017年4月,开普勒任务已经发布了超过4496颗行星候选者,其中3483颗行星已被确认。行星的统计结果表明,在轨道周期比分布中,在1.5和2.0附近有两个峰值。观测结果表明,在行星形成过程中,大量的行星对可能首先被捕获到平均运动共振(MMR)中。随后,这些行星离开精确的共振位置,接近MMR配置。通过I型迁移,两颗低质量行星倾向于被困在一阶MMR(2:1或3:2 MMR)中,然而行星的质量吸积和潜在的向外迁移在重塑它们最终的轨道配置中起着重要作用。在质量吸积的情况下,行星对可以穿过2:1的MMR,然后进入3:2的MMR,特别是对于内部的对。在这种形成情况下,如果两颗行星形成在一个扁平的盘中,那么它们被锁定在3:2 MMR中的可能性就会增加。此外,向外迁移可以使行星有很大的可能性被困在3:2 MMR中。我们进行额外的运行,以调查这些行星在三行星系统的质量关系,我们表明,两个峰值附近的1.5和2.0的周期比的两个行星可以很容易地通过我们的形成方案再现。我们进一步表明,在链共振系统(例如,4:2:1、3:2:1、6:3:2和9:6:4 MMR)。这一机制可用于理解开普勒-48、开普勒-53、开普勒-100、开普勒-192、开普勒-297、开普勒-399和开普勒-450等星系的形成。
2017-10-07 astro-ph.EP
How initial and boundary conditions affect protoplanetary migration in a turbulent sub-Keplerian accretion disc: 2D non viscous SPH simulations
目前关于行星形成的理论认为,巨行星的形成应该与它们快速向中央恒星迁移有关,这是由于原行星与盘的相互作用,对于近10个地球质量的天体来说,时间尺度为$10^5$年。这样的时间尺度应该比原行星通过与其他小天体碰撞而分层成长期间气体吸积到原行星上的时间尺度小一个数量级。这些参数最近被分析使用N体和/或流体动力学代码或它们的混合。在这项工作中,无粘性的2D模拟进行,使用SPH方法,研究一个原行星的迁移,评估吸积盘的有效性的原行星拖向中央恒星,作为一个函数的行星本身的质量,盘切向运动。为此,SPH方案被认为是适合研究湍流,运动学和边界条件的作用,由于其固有的平流湍流,特别是在2D和3D代码。模拟都在光盘子开普勒和开普勒运动学条件下进行的参数研究的原行星迁移,如果发生中度和一致的偏离开普勒动力学。我们的研究结果表明,在亚开普勒条件下,类地行星的几个轨道周期的迁移时间,而对于类地行星的估计给出了大约$10^4$轨道周期需要一半的轨道大小。行星迁移的时间尺度在很大程度上取决于行星相对于盘流的离心屏障附近的激波区域的相对位置。
2009-09-24 astro-ph.EP
Migration and gas accretion scenarios for the Kepler 16, 34 and 35 circumbinary planets
开普勒任务已经探测到了几颗环联星行星。最近的工作强调了在观测到的位置形成这些行星的困难。有人认为,这些行星形成在它们的盘更远的地方,并迁移到它们被观察到的位置。我们研究嵌入在circumbinary光盘模型的开普勒-16,开普勒-34和开普勒-35三个系统的行星的轨道演化。其目标是:探索形成情景的可解释性,在这种情景中,核心在距离双星很远的地方形成,并随着气盘的分散而向内迁移和气体吸积;确定哪组盘参数导致行星的最终轨道与观测到的系统合理吻合。我们进行了模拟的密切的二进制系统与不同的纵横比,和粘性应力参数的circumbinary光盘相互作用。一旦双星+盘系统达到准平衡,我们将一颗行星嵌入盘中,并研究其在双星和盘力作用下的演化。我们考虑完全形成的行星,其质量等于从开普勒数据推断的质量,以及在气盘分散时迁移和吸积气体的低质量核心。所有系统的一个典型结果是,当行星进入双星系统形成的内腔时,向内迁移的停滞。环双星的圆盘变得偏心,圆盘的偏心率迫使行星进入非圆形轨道。对于开普勒-16 b,开普勒-34 b和开普勒-35 b系统中的每一个,我们都获得了参数与观测数据相当吻合的行星。这里提出的模拟提供了一个形成的情况下,核心的形式,向内迁移和吸积气体的支持,但所观察到的开普勒系统的准确拟合可能需要盘模型,显着更复杂的输入物理。
2013-07-02 astro-ph.EP
Evolutionary outcomes for pairs of planets undergoing orbital migration and circularization: second order resonances and observed period ratios in Kepler's planetary systems
为了研究低质量行星系结构的起源,我们对质量范围为$(1-4)\ \rmn{M}_{\oplus}.$的共面行星对的演化进行了数值研究。这些共面行星在轨道迁移扭矩和圆化率的范围内演化到$2\times10^7 \rmn{yr}$,假设这些轨道迁移扭矩和圆化率是通过与原行星盘的相互作用产生的。在内盘边界附近,粘性的显著变化、与密度波或与恒星磁场的相互作用可能发生并停止迁移,但允许环流继续。这是通过修改移民和循环率来模拟的。在没有迁移扭矩的情况下,没有延长的循环周期的终止会引起碰撞或接近共振的系统。这些主要是一阶共振,少数$\%$终止于二阶共振。两个行星的偏心率都很小,$< 0.1$和所有的共振角解放。这种类型的调查只产生了有限范围的周期比,不能重现开普勒观测。当循环作用单独作用于最后阶段时,发散性迁移发生,导致周期比增加。根据其强度,可以获得$1$和$2$之间的整个周期比范围。也有一些系统接近二阶可逆性。与通过会聚迁移产生的情况相反,不发生共振捕获,共振角循环。因此,共振角的行为可以指示导致近共振的迁移形式。
2015-04-20 astro-ph.EP
Targeting Young Stars with Kepler: Planet Formation, Migration Mechanisms and the Early History of Planetary Systems
本白皮书讨论了开普勒航天器的重新定位任务,该任务的重点是通过研究年轻恒星的热木星种群来解决行星形成和演化中的突出问题。这一飞行任务可以解决热彗星迁移模式的问题,解决彗星是通过热启动(引力不稳定性)还是冷启动(核心吸积)机制形成的问题,并提供大量关于影响行星可居住性的恒星活动阶段期间行星系演化早期阶段的数据。在一年的观测中,每个视场停留三周,开普勒将使已知的热彗星数量增加一个数量级以上,随后可以进行快速观测,以寻找凌日时间变化,并对宿主恒星进行星震学表征。这一任务设想方案继续使开普勒在其设计的光度监测模式下运行,并且在场选择方面通常是灵活的,从而能够优先考虑燃料使用和姿态控制约束。
2013-09-06 astro-ph.EP
On the origin of the eccentricity dichotomy displayed by compact super-Earths: dynamical heating by cold giants
美国宇航局开普勒任务发现的行星中,大约有一半是在只有一颗行星经过其主星的系统中,其余的行星被观察到是在多行星系统中。最近的分析报告说,与多行星系统相比,单行星凌日系统所显示的偏心率分布具有二分法。使用$N$体模拟,我们研究的假设,这种二分法已经出现,因为内部系统的超级地球经常伴随着外部系统的巨行星,可以成为动态不稳定和扰动的内部系统。我们的初始条件是使用已知的开普勒五行星系统的一个子集作为内系统的模板,以及质量介于海王星和土星之间的外部巨行星系统,其轨道半径为$2 \le a_{\rm p} \le 10$ au。选择外部系统的参数,使得它们总是低于假定的3 ms $^{-1}$的径向速度检测阈值。结果表明,系统的平均偏心率与系统的重数成反比关系。对最终系统进行综合凌日观测揭示了偏心率和多重性分布的二分法,这些分布接近于与开普勒数据一致。因此,理解开普勒发现的超级地球紧凑系统的观测轨道和物理特性可能需要整体建模,在形成时期和之后耦合行星内部和外部系统的动力学。
2020-09-04 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
Predicting the Configuration of Planetary System: KOI-152 Observed by Kepler
最近开普勒发现的KOI-152揭示了一个由三个热的超级地球候选者组成的系统,它们处于或接近4:2:1的平均运动共振。它们不太可能在原地形成,行星可能在形成和演化过程中经历了轨道迁移。这三颗行星的小半长轴表明,迁移停止在原始气体盘的内边缘。在本文中,我们重点讨论的迁移停止机制的影响,包括迁移“死区”,内部截断恒星磁场。研究表明,恒星吸积速率、恒星磁场和原行星盘中的恒星迁移速度是影响KOI-152最终构型的主要因素。我们的模拟表明,三颗行星可能围绕着一颗恒星吸积率低或磁场高的恒星。另一方面,缓慢的I型迁移,其降低到线性分析结果的十分之一,有利于形成KOI-152的构型。在这样的形成场景下,系统中的行星质量不足以在气体盘中打开缺口。行星质量的上限估计分别约为$15,~19$和$24 M_\oplus$。我们的结果也表明,近拉普拉斯配置是相当常见的行星系。
2012-05-11 astro-ph.EP
Period ratios in multi-planetary systems discovered by Kepler are consistent with planet migration
开普勒行星候选者是行星形成情景的有趣试验台。我们目前的结果从N体模拟的多行星系,类似于开普勒观测。我们添加平滑(I/II型)和随机迁移力。观察到的周期比率分布与这两种情况本身都不一致。然而,同时对行星施加随机和平滑的迁移力会导致与观察到的周期比分布相似的周期比分布。这是一个自然的场景,如果行星形成在一个动荡的原行星盘,这些力量总是存在。我们展示了如何观察到的周期比和偏心率分布可以约束这些力量的相对强度,一个参数,这是出了名的难以预测的几十年。我们免费提供模拟的源代码和初始条件,以使社区能够扩展这项研究,并包括行星迁移以外的影响。
2012-08-31 astro-ph.EP astro-ph.SR
Formation of short-period planets by disk migration
原行星盘被认为在轨道周期为10天左右时被截断。因此,具有$P < 10$天的岩石短周期行星的起源是一个谜。我们认为,这些行星中的许多可能是通过行星锁定在一个相互平均运动共振链中的I型迁移形成的。我们对嵌入原行星盘中的行星胚胎进行了N体模拟。这些胚胎经历了重力散射、碰撞、盘扭矩以及轨道偏心率和倾角的阻尼。然后,我们使用开普勒管道的过境概率和检测效率的前向模型对这些行星的开普勒观测进行建模。我们发现行星被锁定在一长串的平均运动共振中,这些共振是一致迁移的。当链条到达圆盘的边缘时,由于作用在链条中更远的行星上的圆盘扭矩,内部行星被推过边缘。我们的模拟系统成功地再现了观测到的短周期开普勒行星的周期分布之间的1和2 $R_\oplus$。然而,我们得到的短周期行星比开普勒样本中的少。我们的研究结果提供了宝贵的见解行星形成的过程中,并建议共振锁,迁移和动力学不稳定性发挥重要作用的形成和演化的小型系外行星。
2019-03-05 astro-ph.EP
Three Pathways for Observed Resonant Chains
推动许多研究的一个问题是,今天已知的数千颗系外行星是在我们观察到它们的地方形成的,还是在更远的地方形成并迁移进来。早期发现的巨大系外行星在其宿主恒星附近运行,以及系外行星处于或接近平均运动共振,被解释为迁移及其在行星系起源中至关重要作用的证据。长尺度迁移被用来解释行星系统的平均运动共振链由三个或更多的行星连接的整数周期比。然而,最近的研究已经通过短尺度迁移在系统中再现了特定的共振链,并且偏心阻尼已被证明可以将行星捕获到共振链中。我们调查是否可以通过长尺度迁移,短尺度迁移,和/或只有偏心阻尼运行套件的N体模拟建立在开普勒-80,开普勒-223,开普勒-60和TRAPPIST-1中观察到的共振链。我们发现,对于每个系统,所有三种机制都能够再现所观察到的共振链。长尺度迁移不是这些系统中共振链的唯一合理解释,共振链可能与原位形成相容。
2018-09-21 astro-ph.EP
Origins of Compact Mean-Motion Resonances: Evidence for Long-Range Migration and the Case of Kepler-36
California Institute of Technology(加州理工学院);Laboratoire Lagrange, Université Côte d’Azur, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS(拉格朗日实验室,蔚蓝海岸大学,蔚蓝海岸天文台,法国国家科学研究中心);Collège de France, Université PSL(法兰西公学院,巴黎文理研究大学)
研究通过分析共振捕获机制,揭示紧凑共振系统形成与盘迁移的关系,发现开普勒-36系统可能在盘内边缘外形成,表明长距离迁移对亚木星质量行星的重要性。
2026-03-28 astro-ph.EP
The origin and 9:7 MMR dynamics of the Kepler-29 system
本文分析了开普勒-29探测到的两颗超级地球~系统的凌日时变(TTV)测量结果,以约束行星的质量和轨道参数。最佳拟合配置的动力学分析约束的质量是$\sim 6$和$\sim 5$地球质量的内部和外部行星,分别。分析还揭示了系统可能锁定在9:7的平均运动共振中。然而,各种轨道结构的偏心率和轨道的相对方向是允许的观测以及稳定性的限制。我们试图找到的配置首选的行星形成的情况下,作为一个额外的,物理约束。我们发现,配置低偏心率和反对齐拱线的轨道是一个自然的和最有可能的结果收敛迁移。然而,我们表明,临界角的振动是不必要的Kepler-29系统的动态共振,这样的配置可能会形成的迁移以及。我们认为,另一方面,对齐配置与$e \gtrsim 0.03$可能不符合迁移方案。
2016-11-03 astro-ph.EP
Protoplanetary Disk Resonances and Type I Migration
波反射的内边缘的原行星盘显着修改I型迁移,甚至允许捕获的行星附近的内盘边缘的小行星在一个范围内的磁盘参数。这可能会告知行星靠近其中心恒星的分布,正如开普勒任务所观察到的那样。
2011-10-03 astro-ph.EP
Resonant Chains and the Convergent Migration of Planets in Protoplanetary Disks
本研究提出绝热盘中I型迁移的解析判据,用于维持行星共振链的汇聚迁移,应用于多个系统后发现需极端盘参数,并揭示最内行星距离与恒星质量的经验关系,支持磁场截断盘内边缘的停驻机制。
2024-02-07 astro-ph.EP
Exploring Warm Jupiter Migration Pathways with Eccentricities. I. Catalog of Uniform Keplerian Fits to Radial Velocities of 200 Warm Jupiters
本研究通过分析200颗暖木星的视向速度数据,开展迄今最大规模的暖木星轨道特性同质化分析,旨在探究其迁移路径,同时公开相关轨道拟合与观测数据。
2025-10-02 astro-ph.EP
Consequences of tidal interaction between disks and orbiting protoplanets for the evolution of multi-planet systems with architecture resembling that of Kepler 444
我们研究的轨道演化的多行星系统的质量在类地行星制度引起的潮汐相互作用与原行星盘,假设这是产生轨道迁移和循环的主导机制。我们开发了一个简单的分析模型的系统,保持连续对共振,同时进行轨道循环和迁移。每颗行星的迁移时间可以在已知行星质量、圆化时间和最内层行星的迁移时间后估算出来。我们将其应用到一个模型系统与当前的架构开普勒444相互作用的原行星盘,作为一个整体的系统的演化时间可与当前的原行星盘的寿命。此外,我们进行了数值模拟与输入数据从这个模型。这表明,虽然分析模型是不准确的,相对较小的修正估计迁移率产生系统的周期比变化的最小程度。由于在观测到的系统中,直到$2\%,$的精确共振存在相对较大的偏差,因此以这种方式获得的迁移时间仅表明弱的收敛迁移,使得行星不相互作用的系统将仅收缩$\sim 1\%$,尽管整体上经历显著的向内迁移。我们进行了额外的模拟,以研究系统如何在达到最终状态之前进行显著的收敛迁移。这表明迁移时间必须显著缩短,共振必须显著接近。当系统在原行星盘的内部区域接近其最终状态时,相对迁移率将不得不降低,从而使周期比增加,使其离共振更远。
2016-05-03 astro-ph.EP astro-ph.SR
Kepler-1656b's Extreme Eccentricity: Signature of a Gentle Giant
高偏心率轨道是系外行星相对于太阳系的主要惊喜之一,并表明丰富和动荡的动力学历史。其中一个特别令人感兴趣的系统是开普勒1656,它拥有一颗离心率为0.8的亚类木行星。足够偏心的轨道在近星点通过时由于轨道能量的潮汐耗散而在半长轴上收缩。在这里,我们的目标是评估开普勒-1656b目前是否正在经历如此高的偏心率迁移,并进一步了解该系统的起源和结构。我们确认系统中有第二颗行星,有$M_{\rm c}= 0.40 \pm 0.09M_{\rm jup}$和P $_{\rm c}= 1919\pm 27\,$日。我们模拟了行星b在行星c存在的情况下的动力学演化,并发现了系统的各种可能结果,如潮汐迁移和吞没。该系统与行星b的原位动力学起源相一致,随后是随后的偏心Kozai Lidov(EKL)扰动,这些扰动轻轻地激发了开普勒-1656 b的偏心率,即没有引发潮汐迁移。因此,尽管行星b的离心率很高,我们没有发现任何证据表明它正在或已经通过高离心率通道迁移。最后,我们预测外轨道是相互倾斜的,在一个几乎垂直的配置相对于我们的模拟结果的基础上的内行星轨道,并作出可观察到的预测内行星的自旋轨道角。我们的方法可以应用于其他偏心或潮汐锁定行星,以限制其起源,轨道配置和潜在的伴侣的属性。
2022-04-28 astro-ph.EP
Migration of planets in circumbinary discs
在双星附近的近轨道上发现行星引起了关于它们形成的问题。据信,这些行星在盘的外部区域形成,然后通过行星盘的相互作用迁移到它们目前的位置。考虑到五个不同的系统(开普勒-16,-34,-35,-38和-413),我们模拟了行星通过圆盘的迁移,特别关注行星的最终轨道要素。我们调查如何最终的轨道参数的光盘和行星质量的影响。使用二维,局部等温,粘性流体动力学模拟,我们首先模拟所有五个系统的磁盘动力学,其次是嵌入式行星的迁移特性的研究具有不同的质量。对于所有的系统,我们发现,光盘变得偏心和进动缓慢。我们确认了不同质量比的双星在进动周期-间隙-尺寸图上的分岔特征。开普勒-16、-35、-38和-413系统位于下支,开普勒-34位于上支。对于小的二进制偏心率的系统,我们发现一个新的非单调的,环状的功能。在所有系统中,行星都迁移到盘腔的内边缘。根据行星盘的质量比,我们观察到两个不同的制度。大质量行星可以通过压缩和循环内腔来显著改变盘结构,并且它们保持在接近圆形的轨道上。质量较低的行星受到圆盘的强烈影响,它们的偏心率被激发到很高的值,它们的轨道与内盘对齐,处于拱心共转状态。在我们的模拟中,行星的最终位置相对于观测结果来说通常太大了,因为圆盘的内部间隙很大。在最偏心的圆盘(开普勒-34和-413周围)中的迁移行星显示出最大的最终偏心率,与观测结果一致。
2018-08-16 astro-ph.EP
The formation of systems with closely spaced low-mass planets and the application to Kepler-36
开普勒-36系统由两颗行星组成,它们之间的距离非常近,接近7:6的平均运动共振。虽然众所周知,平均运动共振可以很容易地通过会聚迁移形成,但开普勒-36是一个极端的情况,因为它的距离很近,而且行星质量相对较高,是地球的4倍和8倍。在本文中,我们调查是否可以通过与原行星盘的相互作用获得这样的系统。这些盘被认为是湍流的,并表现出可能源于磁旋转不稳定性的密度波动。我们采用了一个现实的描述,由于这些密度波动的随机力,并进行长期的流体动力学和N体模拟。我们的研究结果表明,在开普勒-36质量范围内的行星可以自然地组装成一个密集的行星系的广泛的迁移参数在一个湍流盘类似的最小质量太阳星云。我们的形成方案的最终轨道往往是拉格朗日稳定的,即使大部分的参数空间是混乱和不稳定的。
2013-07-02 astro-ph.EP
The scattering outcomes of Kepler circumbinary planets: planet mass ratio
最近的研究表明,Kepler-34 b和Kepler-413 b的自由偏心率远大于它们的强迫偏心率,这意味着它们的形成过程中可能发生了散射事件。观测到的开普勒-34b的轨道配置不能很好地再现在磁盘驱动的迁移模型,而两个行星散射的情况下可以发挥重要作用的塑造行星配置。这些研究表明,开普勒发现的环双星行星可能经历了散射过程。在这项工作中,我们广泛的调查散射的结果,环联行星的行星质量比的影响为重点。我们发现,行星质量比和行星的初始相对位置是影响幸存行星偏心率分布的两个重要参数。作为模型的应用,我们讨论了观测到的Kepler-34 b和Kepler-413 b的轨道构型。我们首先采用盘驱动模型的结果作为初始条件,然后模拟了发生在环双星行星演化后期的散射过程。结果表明,当考虑两颗不等质量行星的抛射模型时,Kepler-34 b和Kepler-413 b的当前轨道构型可以很好地再现。我们的工作进一步表明,目前发现的一些环双星单行星系统可能是原始多行星系统的幸存者。盘驱动的迁移和后期发生的散射事件对最终系统的塑造起着不可替代的作用。
2017-09-13 astro-ph.EP
Low-Eccentricity Migration of Ultra-Short Period Planets in Multi-Planet Systems
最近的研究表明,超短周期行星(USP),地球大小的行星,具有亚日周期,构成了{ \it开普勒}行星的统计上不同的子样本:USP具有较小的半径($1-1.4R_\oplus$)和与相邻行星的较大相互倾斜度比名义{ \it开普勒}行星,它们的周期分布比长周期行星更陡峭。我们研究了一个“低偏心率”的迁移方案的形成USP,在一个低质量的行星,初始周期为几天,保持一个小的,但有限的偏心率,由于长期强迫从外部伴星,并经历轨道衰减由于潮汐耗散。在这种情况下,USP的形成需要初始的多行星系统具有适度的偏心率($\gtrsim 0.1$)或角动量亏损。在最内侧行星的轨道衰减期间,系统可能会遇到几个拱点和节点进动共振,这些共振显著增强了偏心率激发,并增加了内行星之间的相互倾斜。我们开发了一个近似的方法,偏心率和倾角本征模的基础上,有效地发展了大量的多行星系统在陀螺时间尺度上的快速(短至$\sim 100$ ~年)长期行星-行星相互作用和其他短程力的存在。通过人口合成计算,我们证明了“低$e$迁移”机制可以自然地产生USPs的大人口的{ \it开普勒}多在各种条件下,很少微调的参数。这种机制有利于更小的内行星与更多的质量和偏心的伴星,由此产生的USP具有与观测一致的特性。
2019-04-26 astro-ph.EP
The Exoplanet Radius Valley from Gas-driven Planet Migration and Breaking of Resonant Chains
外行星半径在1到4 $R_{\oplus}$之间的大小频率分布是双峰的,峰值在$\sim$ 1.4 $R_{\oplus}$和$\sim$ 2.4 $R_{\oplus}$,谷在$\sim$ 1.8 $R_{\oplus}$。这个半径谷将两类行星分开-通常被称为“超级地球”和“迷你海王星”-它的起源仍然存在争议。一个模型提出,超级地球是光蒸发或核心动力质量损失剥离迷你海王星原始大气的结果。一个对比模型将半径谷解释为主体成分的二分法,其中超级地球是岩石行星,而迷你海王星是富含水冰的世界。在这项工作中,我们测试的迁移模型是否是一致的半径谷,以及如何区分这些意见。在迁移模型中,行星向盘的内边缘迁移,形成了一系列锁定在共振配置中的行星。在气体盘分散之后,轨道不稳定性“打破了链条”,促进了后期的碰撞。这个模型与开普勒行星的周期比和行星多重性分布大致相符,并解释了TRAPPIST-1、开普勒-223和TOI-178等共振链。在这里,通过结合行星形成模拟的结果与组成的质量-半径关系,并假设在后期的巨型撞击中原始富氢大气完全丧失,我们表明,迁移模型解释了系外行星半径谷和开普勒行星的系统内均匀性(“豌豆荚”)。我们的研究结果表明,尺寸为$\sim$ 1.4 $R_{\oplus}$的行星大多是岩石,而尺寸为$\sim$ 2.4 $R_{\oplus}$的行星大多是水冰丰富的世界。我们的研究结果并不支…
2022-10-11 astro-ph.EP
Confirming Resonance in Three Transiting Systems
本文通过覆盖完整参数空间的N体模拟与临界共振角分析,确认Kepler-226、Kepler-254及Kepler-363中的共振,并指出其可能未经迁移形成。
2023-06-30 astro-ph.EP
Stability of the Kepler-11 System and its Origin
开普勒系统的一个重要部分是紧密堆积的,主要是共面和圆形的。我们研究了一个6行星系统开普勒-11的稳定性,以深入了解这种系统的动力学和形成历史。使用一种称为“频率图”的技术作为长期稳定性的快速指标,我们通过分析其轨道参数周围的邻域空间来探索开普勒-11系统的稳定性。频率图提供了混沌和稳定性的可视化表示,以及它们对轨道参数的依赖性。我们发现,目前的系统是稳定的,但位于几个动态危险的2体平均运动共振的百分之几。行星的偏心率被限制在一个小值以下,$\sim 0.04$,以保持长期的稳定性,但行星的质量可能是报告值的两倍以上(因此,考虑到过去光蒸发造成的质量损失的可能性)。基于我们的频率图,我们推测在紧密堆积系统的不稳定性的起源。然后,我们继续研究如何组装该系统。开普勒-11上的稳定性约束(主要是偏心约束)表明,如果系统在原位组装,耗散机制必须在工作中抵消偏心激励。另一方面,如果迁移是行星聚集的原因,那么行星之间的差异迁移就必须很小,以避免它们陷入平均运动共振,或者相互碰撞。
2014-08-29 astro-ph.EP
Transit Probabilities in Secularly Evolving Planetary Systems
本文考虑是否人口的已知凌日系外行星提供了证据,额外的外行星在倾斜轨道上,由于这些行星的扰动效应的内行星的轨道。因此,我们开发了一种半分析方法来计算两个相互倾斜的行星被观察到过境的概率。随后,我们推导出一个简化的分析形式来描述两颗行星之间的相互倾斜如何演变,由于长期的相互作用与一个宽轨道倾斜的行星,并使用它来确定平均概率,这两个内行星被观察到过境。从开普勒-48和HD-106315的应用中,我们限制了这些系统中外行星的倾角(从RV得知)。我们也将这项工作应用到所谓的开普勒二分法,它描述了开普勒观测到的单凌日系统的过剩。我们发现了三种不同的方式来解释这种二分法:一些系统可能天生是单一的,一些多行星系统可能天生就有很大的相互倾斜,而一些多行星系统可能通过与倾斜的外行星相互作用而周期性地获得很大的相互倾斜。我们展示了如何将不同的机制结合起来,以适应开普勒系统与一个和两个过境行星的观察到的人口。我们还展示了如何过境两个行星系统的相互倾斜的分布约束的两个行星系统的扰动外行星的分数,因为这样的系统应该优先发现开普勒时,由于过境概率增加的内行星共面。
2017-03-29 astro-ph.EP
Dynamical rearrangement of super-Earths during disk dispersal II. Assessment of the magnetospheric rebound model for planet formation scenarios
开普勒任务提供了一个大样本来统计分析超级地球行星的轨道特性。我们假设这些行星形成的早期,并考虑匹配的问题行星形成理论,以目前的观察。两种情况下,磁盘迁移和原位形成,已被提出来解释其起源。在迁移的情况下,行星向内迁移,由于行星盘的相互作用,而在原地的情况下,行星聚集在当地。因此,通过迁移形成的行星预计最终会处于共振状态,而那些原位形成的行星预计会停留在短周期比和非共振轨道上。这两种预测都与观测结果不符。目标。我们调查是否可以通过磁层反弹模型和开普勒数据之间的比较确定一个首选的形成方案。方法.我们进行N体模拟的两行星系统在磁盘分散阶段,并进行统计模拟和开普勒观测之间的比较。结果比较这两种情况下,我们发现,磁层反弹往往抹去的差异,最初提出的轨道配置。在圆盘分散之后,并非所有的行星在迁移情景中都处于共振状态,而行星在原地情景中不会保持紧凑的配置。在这两种情况下,行星的轨道随着空腔的膨胀而增加,并且它们的周期比具有更宽的分布。结论.从统计学的角度来看,磁层反弹模型再现了开普勒行星的几个观测特性,例如大量行星没有共振,行星对可能以大的周期比结束。在两种形成方案之间的轨道配置的差异大大减少后磁盘分散。
2017-08-03 astro-ph.EP
Using Kepler transit observations to measure stellar spot belt migration rates
行星凌日提供了一个独特的机会来研究表面的星点分布。我们的目标是确定,通过连续观测(例如开普勒任务将提供的数据),我们是否可以额外测量斑点带的漂移率。我们首先模拟适合太阳和更活跃的恒星的磁周期,将通量出现和表面运输。这提供了作为时间函数的恒星表面上的径向磁场分布。然后,我们建立了一个行星的轨道轴与恒星旋转轴不一致的过境模型。这样一颗行星可能会在一系列纬度上隐藏一些地点。这使我们能够完成过境光变曲线形状的正演建模。然后,我们尝试从单独的过境点位置恢复逆问题。由此,我们确定过境光变曲线是否可以用来测量点带位置作为时间的函数。我们发现,对于像太阳这样的低活动恒星,3.5年的开普勒窗口不足以确定这种漂移率。对于更活跃的恒星,可能很难区分通量出现性质的细微差异,例如“蝴蝶翅膀”的重叠程度。然而,可以确定这些恒星的斑点带漂移的速率和方向。这将为发电机理论提供一个关键的检验。
2012-02-16 astro-ph.EP astro-ph.SR
Hot Big Planets Kepler Survey: Measuring the Repopulation Rate of the Shortest-Period Planets
通过调查最短周期的“大”行星的新领域,开普勒航天器可以提供统计数据,以更清楚地测量巨型和中型行星的出现分布。这将允许分别确定巨行星和中等行星的潮汐迁移速率与恒星潮汐耗散强度(由潮汐品质因数Q表示)之间的关系。我们提出了一个“热大行星调查”,以寻找新的大行星,以更好地确定行星出现的分布在最短的时间。我们称开普勒能够找到的行星为“大”,目的是比较巨型和中型行星(大于和小于8个地球半径)的分布。从一个领域的行星分布已被解释为表明,最短周期的巨行星是在一个正在进行的高偏心率迁移流的结束,可能是从更远的散射。在这些短周期内的行星数量仍然很小,这使得分布显示向内潮汐迁移的预期功率指数的结果不确定。目前的统计数据很难说,尽管在大多数时期有更多的中等行星,但在最短的周期内存在更多的巨行星是否表明巨行星的迁移比中等行星大。我们提出了一个重新设计的开普勒任务,进行足够的45天观测,以调查10倍于原始领域的调查,以调查周期长达15天,至少有三次凌日的行星。目前的统计数据很难说,尽管在大多数时期有更多的中等行星,但在最短的周期内存在更多的巨行星是否表明巨行星的迁移比中等行星大。
2013-09-12 astro-ph.EP astro-ph.SR
Origin Scenarios for the Kepler 36 Planetary System
我们探讨了开普勒36系统中两个不同密度的行星在7:6平均运动共振附近的相邻轨道上的起源。我们发现,微调需要在随机强迫振幅,迁移率和行星偏心率,让两个收敛迁移行星绕过平均运动共振,如4:3,5:4和6:5,但允许捕获到7:6共振。随机强迫可以将系统从共振中弹出,导致行星之间的碰撞,除非诱导迁移和随机强迫的磁盘在共振捕获后很快耗尽。我们探讨了一种情况下,大约火星质量胚胎起源外部的两个行星和向内迁移到两个行星。我们发现,重力与胚胎的相互作用可以推动系统的共振。用大约六个胚胎的数值积分可以使两个行星处于7:6的共振状态。行星和胚胎之间的碰撞具有广泛的碰撞角度和速度分布,从吸积到破坏。我们发现撞击可以在足够高的撞击角度和速度下发生,行星的外壳可能被剥离,留下一个致密的核心。我们的一些整合显示两颗行星交换了位置,允许经历过多次胚胎碰撞的外行星成为最里面的行星。一个涉及引力相互作用和与胚胎碰撞的场景可以解释开普勒36行星的接近和它们的大密度对比。
2013-08-01 astro-ph.EP
Obliquity Constraints for the Extremely Eccentric Sub-Saturn Kepler-1656 b
本研究通过观测Kepler-1656 b的Rossiter-McLaughlin效应测量其天空投影倾角,发现其轨道倾角较低,与共面高偏心率迁移机制一致,为理解高偏心率系外行星的迁移与轨道失配提供了新约束。
2024-07-30 astro-ph.EP
Planetary migration and the origin of the 2:1 and 3:2 (near)-resonant population of close-in exoplanets
我们提出了一个分析和数值研究的轨道迁移和共振捕获的虚拟两个行星系统的质量在超地球范围内进行I型迁移。我们发现,根据耀斑指数和接近中心恒星,周期比的平均值,$P_2/P_1$,两颗行星之间可能会显示出显着的偏差相对于标称值。对于被困在2:1轨道共振中的行星,轨道周期为$1$天的行星,偏移量可能达到$0.1$的量级,而处于3:2平均运动共振(MMR)中的行星,其半长轴的偏移量要小得多。这些特性与观测到的近共振系外行星的分布非常一致,与它们的探测方法无关。我们发现,2:1共振系统远离恒星,如HD82943和HR8799,其特点是非常小的共振偏移,而较高的值是典型的开普勒发现的系统,轨道周期约为几天。相反,在3:2磁共振附近的行星系显示出很小的偏移,对轨道距离没有显著的依赖性。总之,我们的研究结果表明,开普勒行星系周围的2:1和3:2 MMR的分布是一致的共振配置作为一个结果的一个顺利迁移在一个层流耀斑磁盘,并没有外力是需要诱导所观察到的偏移量或其依赖性的可伸缩性或轨道距离的恒星。
2017-04-21 astro-ph.EP
A resonant chain of four transiting, sub-Neptune planets
调查显示,许多多行星系统包含超级地球和海王星,其轨道为几天到几个月。对于就地组装还是向内迁移是形成这种行星系的主要机制,存在争议。模拟表明,迁移创造了紧密堆积的系统,行星的轨道周期可以表示为小整数(共振)的比率,通常是多行星系列(链)。在数百个亚海王星的多行星系统中,在共振附近观察到的行星对比通常预期的要多,但迄今为止还没有发现任何一个系统必须是由迁移形成的。接近共振使得能够检测到行星相互扰动。在这里,我们报告的四个行星在开普勒-223系统的过境时间的变化,这些变化作为共振角天平动模型,并计算共振链的长期稳定性。开普勒-223的结构太精细了,不可能是由散射形成的,我们的数值模拟表明,它的性质是迁移假设的自然结果。类似的系统可能会被几种机制中的任何一种破坏,这有助于观察到的轨道周期分布,其中许多行星都没有共振。特别是星子相互作用被认为是通过破坏理论上的初始共振链来建立太阳系中四颗巨行星当前轨道的原因,该理论上的初始共振链与开普勒223中观察到的相似。
2016-12-21 astro-ph.EP
Could there be an undetected inner planet near the stability limit in Kepler-1647?
开普勒-1647b是最近发现的一颗行星,它有两颗恒星,一颗环双星行星(CBP)。由于其大的轨道间隔,开普勒1647 b从其余的开普勒CBPs中脱颖而出,这些CBPs大多位于稳定极限附近的更紧的轨道上。开普勒-1647 b的大分离挑战了其他开普勒CBPs所建议的向内盘迁移作为主要形成途径的挑战。在本文中,我们考虑了一个未被发现的行星附近的稳定性极限的可能性,通过检查这样的行星的观测结果。我们计算了行星的凌日概率、已知行星的凌日时间变化(TTV)以及由行星引起的主星双星的食时变化(ETV)。我们发现$\gtrsim$ 30 M $_{\oplus}$内行星的存在在稳定极限附近是极不可能的。此外,我们还提供了未来的TTV观测窗口,这将进一步限制可能未被发现的质量较低的行星。
2019-05-17 astro-ph.EP
Mass, Density, and Formation Constraints in the Compact, Sub-Earth Kepler-444 System including Two Mars-Mass Planets
开普勒-444是一个五行星系统,围绕着一颗大约110亿年的主恒星。这五颗凌日行星的半径都低于地球,轨道周期在3到10天之间。在这里,我们使用完整的开普勒数据集,以确定行星的质量,提出了一个系统的过境时间分析。两颗行星,开普勒-444 d($M_\mathrm{d}=0.036^{+0.065}_{-0.020}M_\oplus$)和开普勒-444 e($M_\mathrm{e}=0.034^{+0.059}_{-0.019}M_\oplus $),由于它们接近共振,造成过境时间变化,因此有信心检测到质量。这些行星的质量比加上可能的恒星-行星潮汐效应的大小表明,如果没有显著的形成后扰动,在相当长的距离上平滑的盘迁移不太可能使系统达到目前观察到的轨道结构。
2017-03-09 astro-ph.EP
Kepler-108: A Mutually Inclined Giant Planet System
包括太阳系在内的绝大多数被充分研究的巨行星系统几乎是共面的,这意味着原始气体盘内的耗散。然而,固有的不稳定性可能导致行星与行星之间的散射,这通常会产生非共面的偏心轨道。行星散射理论已经被发展来解释观测到的高偏心率系统和热彗星;到目前为止,它们对相互倾斜(I)的预测几乎没有得到检验。在这里,我们描述了一个高度相互倾斜(I ~ 15-60度),中等偏心(e >~ 0.1)的巨行星系统:开普勒-108。这个系统由两颗大约土星质量的行星组成,它们的周期分别为~49天和~190天,围绕着一颗恒星和一颗宽的(~ 300天文单位)双星伴星,其轨道配置与纯粹的盘迁移起源不一致。
2016-06-14 astro-ph.EP
Tides Alone Cannot Explain Kepler Planets Close to 2:1 MMR
许多开普勒行星对位于一阶平均运动共振(MMR)的范围内。潮汐经常被提出来解释这些堆积,但它仍然是一个正在进行的讨论。我们通过计算开普勒行星所需的最小初始偏心率来解释当前观测到的间距,并使用N体模拟来补充这些计算,从而为这一讨论做出了贡献。特别是,我们调查了27个开普勒系统的行星在6%的2:1 MMR,并发现,所需的初始偏心率来解释所观察到的间距是不合理的,从简单的动力学参数。此外,我们的数值模拟揭示了共振拖曳,这是一种对抗共振行星远离2:1 MMR迁移的效应,需要更高的初始偏心率才能解释当前的开普勒分布。总的来说,我们发现潮汐本身不能解释接近2:1 MMR的行星,需要额外的机制来解释这些系统。
2015-08-19 astro-ph.EP
Breaking mean-motion resonances during Type I planet migration
我们对原行星盘中的I型状态下同时迁移的成对行星进行了二维流体动力学模拟。会聚迁移自然会导致这些行星陷入平均运动共振。一旦共振,行星的离心率迅速增长,盘行星扭矩导致行星在几百个轨道的时间尺度上脱离共振。这种效应在高粘性圆盘中更为明显,但即使在无粘性圆盘中也能有效地起作用。我们把这种共振破坏归因于由适度偏心阻尼驱动的超稳定振动,但发现这种机制在流体动力学模拟中的作用与以前的分析计算不同。以这种方式逃逸共振的行星可以潜在地解释在开普勒多凌日系统中观测到的共振的缺乏,我们认为,同时磁盘驱动的迁移仍然是组装紧密包装的行星系的最合理的手段。
2017-10-17 astro-ph.EP
Constraints on the formation history and composition of Kepler planets from their distribution of orbital period ratios
该研究利用Kepler多行星系统的轨道周期比与近一阶共振比例,并结合第三代Bern模型,约束超级地球和次海王星的成分及形成路径。
2024-06-13 astro-ph.EP
Migration-driven diversity of super-Earth compositions
一个关于超级地球起源的主要模型提出,行星胚胎向内迁移并堆积在靠近的轨道上。由于大的胚胎被认为优先在雪线之外形成,这天真地预测大多数超级地球应该非常富含水。在这里,我们表明,在迁移模型中形成的最短周期行星通常是纯岩石的。冰质胚胎通过地球带向内迁移,通过共振引导加速了岩石行星的生长。我们用一个模拟来说明这个过程,这个模拟提供了一个与开普勒-36系统相匹配的系统,该系统由两颗密度非常不同的行星组成。在模拟中,两个超级地球形成了类似开普勒-36的配置;内部行星是纯岩石,而外部行星富含冰。我们从一系列模拟中得出结论,近距离超级地球的进食区可能很宽,并且与它们的最终轨道半径无关。
2018-07-05 astro-ph.EP astro-ph.SR
Probing Planets with Exomoons: The Cases of Kepler-1708 b and Kepler-1625 b
行星和卫星之间的潮汐相互作用可以提供对宿主行星性质的洞察。最近的系外卫星候选者Kepler-1708 b-i和Kepler-1625 b-i是海王星大小的卫星,它们围绕着类木星行星运行,为应用这种方法提供了机会。我们表明,如果潮汐迁移时间大致等于这些系统的年龄,那么行星开普勒-1708 b和Kepler-1625 b的潮汐耗散因子Q值分别为~ $3\times10^5-3\times10^6$和~ $1.5\times10^5-4\times10^5$。在每种情况下,这些都与气体巨行星的估计一致。尽管一些研究表明开普勒-1625 b-i的半长轴特别大,但我们发现这意味着气体巨星的Q~2000非常低,除非月球基本上是在当前位置形成的。对卫星初始半长轴的更详细的预测可以提供对Q的更好的约束,我们将在此背景下讨论卫星的形成情况。随着未来发现更多的系外卫星,类似的论点也可以用来限制系外行星的内部性质。这对于靠近亚海王星/超地球半径差距的系外行星特别有用,因为那里的行星结构不确定。
2022-03-21 astro-ph.EP
Near 3:2 and 2:1 mean motion resonances formation in the systems observed by Kepler
开普勒任务已经释放了约4229颗过境行星候选者。大约有222个候选系统有三颗行星。其中,行星对的周期比在1.5和2.0附近,表明存在两个峰值,候选系统的比例分别为~7.0%和18.0%。本文研究了平均运动共振(MMR)系统的形成,特别是3:2和2:1 MMR附近的行星构型,并着重讨论了恒星吸积率、恒星磁场、恒星迁移速度和额外行星的组合与共振构型之间的相互作用。我们假设一个系统有一个类似太阳的恒星和三个周围的行星,进行了1000多次运行。从统计结果中,我们发现,在形成情景下,1.5和2.0附近的比例分别可以达到14.5%和26.0%。另外,$\dot M=0.1\times 10^{-8} ~M_\odot ~{\rm yr^{-1}}$有利于3:2共振的形成,而$\dot M=2\times 10^{-8} ~M_\odot ~{\rm yr^{-1}}$有利于2:1共振的形成。I型迁移的减速因子$f_1\geq 0.3$有利于3:2 MMR,而$f_1\geq 0.1$有利于2:1 MMR。如果在一个三行星系统中,有额外的行星存在于最内层或最外层行星的轨道上,则可以形成3:2:1 MMR,但被困在4:2:1 MMR中的原始系统不会受到假设行星的影响。总之,我们的结论是,这种形成的情况将提供一个可能的解释开普勒候选人参与2:1和3:2 MMR。
2014-09-10 astro-ph.EP
Singles in Disguise: Kepler's Low-SNR Single-Transiting Systems as Incompletely Detected Multis
Kavli Institute for Astrophysics and Space Research, Massachusetts Institute of Technology(麻省理工学院卡弗里天体物理与空间研究所);Southwest Research Institute(西南研究所);Department of Astronomy, Columbia University(哥伦比亚大学天文学系);Minor Planet Center, Smithsonian Astrophysical Observatory(史密森尼天体物理观测台小行星中心);Department of Physics, Massachusetts Institute of Technology(麻省理工学院物理学系)
本文利用 ExoMOD 模型和开普勒 DR25 星表,解释开普勒低信噪比单凌星系统 excess 源于未完全探测的多行星系统,无需误报或开普勒二分法。
2026-10-16 astro-ph.EP astro-ph.IM
A Misaligned Prograde Orbit for Kepler-13 Ab via Doppler Tomography
快速旋转恒星周围的凌日行星不适合精确的径向速度观测,例如用于行星候选验证,因为它们具有广泛的旋转加宽的恒星线。然而,这样的行星可以使用多普勒层析成像来观察,其中凌日期间的恒星吸收线轮廓扭曲可以通过光谱来解决。这允许验证过境行星候选者和测量恒星自旋行星轨道(mis)对齐,行星迁移过程的重要统计探测。我们目前的多普勒层析观测提供了一个直接确认的热木星开普勒-13抗体,也表明,该行星有一个倾斜,错位的轨道,λ = 58.6 +/- 2.0度。我们测量到的自旋-轨道错位值与Barnes等人(2011)之前从重力变暗的开普勒光变曲线中测量到的lambda = 23 +/- 4度的值有很大的不一致。我们还将开普勒-13 C的质量上限定为0.75太阳质量(95%置信度),开普勒-13 C是开普勒-13 B的光谱伴星,开普勒-13 B是行星宿主恒星开普勒-13 A的自行伴星。
2014-06-02 astro-ph.EP
Migrating Planets into Ultra-Short-Period Orbits during Episodic Accretion Events
超短周期(USP)行星位于典型的金牛座T盘的预期截断半径内。因此,它们目前的轨道位置需要一个超出标准磁盘迁移或原位形成的解释。现代行星-盘相互作用理论指出,一旦行星移动到接近盘的内部截断半径,I型扭矩就会消失或改变方向,这取决于恒星和盘的条件,因此行星预计会停止其轨道衰减并被捕获。在这项工作中,我们表明,磁驱动的子开普勒气体流的内盘可以自然地抵消这些影响,并产生系统与USP行星在其观测到的轨道半径。次开普勒气体流为小行星提供了逆风,由此产生的扭矩可以克服在共同旋转半径附近向外的I型迁移的影响。对于合适的磁盘和行星参数,由于子开普勒气体流的扭矩导致向内迁移的快速时标。在FU Ori爆发的时间跨度内,它将圆盘截断半径向内移动,快速的逆风迁移可以将行星置于USP轨道。因此,逆风迁移和FU Ori爆发的结合提供了一个合理的机制,将小行星从$a=0.05-0.1$ AU移动到$a=0.01-0.02$ AU。这种效应在低质量行星上被放大,与现有的观测结果一致。
2021-07-07 astro-ph.EP astro-ph.SR
Accounting for Incompleteness due to Transit Multiplicity in Kepler Planet Occurrence Rates
我们调查的作用,行星探测顺序在开普勒行星探测管道中发挥作用。开普勒管道通常按照信号强度递减(MES)的顺序检测行星。我们发现,凌日的可探测性经历了额外的$5.5\%$和$15.9\%$的效率损失,期间分别为$<200$天和$>200$天,当检测到最强的信号过境后,在多行星系统。我们提供了一种方法来确定过境概率的多行星系统的经验开普勒数据集边缘化。此外,由于检测效率似乎是一个函数的检测顺序,我们讨论的排序统计,影响每个检测顺序的半径和周期分布。我们的发生率数据集包括来自加利福尼亚开普勒调查(CKS),盖亚DR2和星震学的半径测量更新。我们的群体模型与Burke et al.(2015)的结果一致,但现在包括对多重分布的改进估计。从我们获得的模型参数,我们发现,只有$4.0\pm4.6\%$的类太阳GK矮星拥有一颗行星。这种过剩是小于以前的研究,可以很好地与修改后的泊松分布建模,这表明开普勒二分法可以占包括多重检测效率的影响。使用我们的修正泊松模型,我们预计行星的平均数量是$5.86\pm0.18$行星每GK矮星的半径和周期参数空间的开普勒。
2019-01-01 astro-ph.EP
Constraining protoplanetary disks with exoplanetary dynamics: Kepler-419 as an example
我们研究了开普勒-419的起源,这是一个特殊的系统,拥有两个几乎共面和高度偏心的气体巨星,其拱点方向围绕反对齐振动,并使用这个系统来限制它们出生的原行星盘的性质。我们遵循Petrovich,Wu和Ali-Dib(2019)的提议,即这些行星被放置在这些轨道上是耗散的大质量盘的进动效应的自然结果,并通过使用直接N体模拟和气体盘演化模型(包括光蒸发)来扩展它。基于参数空间的探索,我们发现,为了重现系统,初始盘质量必须至少为95 M_Jup,并且在至少10^4年的时间尺度上耗散。这个质量是一致的,观察到的磁盘质量分布的上端,和耗散时标是一致的光蒸发模型。我们使用简化的一维薄盘模型研究了这些盘的性质,并表明它们是引力稳定的,这表明这两颗行星必须通过核心吸积形成,因此容易发生盘迁移。因此,我们最后调查的敏感性,这种机制的外行星的半长轴,并发现附近的7:1,8:1,和9:1的平均运动共振可以完全淬灭这种机制,而更高阶的共振也可以显着影响系统。假设这两颗行星避免了这些高阶共振和/或近距离相遇,动力学似乎对行星c的半长轴相当不敏感,因此轨道迁移是由盘驱动的。
2020-09-14 astro-ph.EP
About 30% of Sun-like Stars Have Kepler-like Planetary Systems: A Study of their Intrinsic Architecture
我们约束开普勒行星系的内在架构,通过建模观测到的多重性的过境行星(transets)和他们的过境时间变化(TTVs)。我们稳健地确定了类太阳恒星与类开普勒行星的比例,$η_{\rm Kepler}$,是$30\pm3\%$。这里的类开普勒行星是指半径为$R_{\rm p} \gtrsim R_\oplus$,轨道周期为$P<400$ ~天的行星。因此,我们的结果大大修正了以前的说法,即超过50%的类太阳恒星都有这样的行星。结合开普勒行星平均数($\sim0.9$),我们得到平均每个行星系统在400天内有$3.0\pm0.3$行星。我们还发现,在一个给定的行星系统,$σ_{i,k}$,是一个陡峭的函数的行星数量,$k$的行星轨道倾角的分散。这可以被参数化为$σ_{i,k}\propto k^α$,并且我们发现$-4<α<-2$在2- $σ$水平。这样的分布很好地描述了所观察到的多重性的tranet和TTV没有多余的单tranet。因此,我们没有找到支持所谓的“开普勒二分法”的证据。“加上之前对轨道偏心率的研究,我们现在有了一个一致的图景:一个系统中的行星越少,它的动态温度就越高。我们简要地讨论了导致这种趋势的可能情况。尽管我们的太阳系不属于开普勒俱乐部,但有趣的是,太阳系在400天内也有三颗行星,并且倾角分散与开普勒系统相似。
2018-05-18 astro-ph.EP