The Search for Planet and Planetesimal Transits of White Dwarfs with the Zwicky Transient Facility
围绕白矮星运行的行星物质揭示了太阳系行星和所有已知凌日系外行星的最终命运。观测到的金属污染和来自碎片盘的红外线过剩支持行星系或其残骸在白矮星周围很常见;然而,这些行星很难被探测到,因为一个小的白矮星需要非常高的轨道倾角才能被凌日,而且这些凌日的持续时间非常短(分钟)。捕捉到个别凌日的可能性很低,这可以通过足够广泛和快速的光度测量来克服。我证明,通过获得超过100万张白矮星的图像,在其头三年的30秒曝光,ZTF(Zwicky Transient Facility)可能会记录第一个系外行星凌日的白矮星,以及新的凌日、解体的星子系统。在这些程序中,我描述了我的项目策略,发现这些系统使用ZTF数据。
2019-11-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
Upper Limits on Planet Occurrence around Ultracool Dwarfs with K2
围绕超冷矮星运行的行星的出现没有受到很好的限制。我们目前的结果,从一个客人观察员计划在美国宇航局的K2航天器上寻找过境行星轨道的样本827超冷矮星。在我们的样本中没有发现凌日行星,我们确定了行星出现的上限。我们模拟了围绕我们样本运行的行星的轨道周期和大小。对于凌日的模拟行星,我们将凌日光变曲线注入到真实的K2光变曲线中,然后尝试恢复注入的行星。对于给定的出现率,我们计算了没有看到行星的概率,并使用结果将行星出现的上限作为行星半径和轨道周期的函数。我们发现,短周期,迷你海王星和海王星大小的行星是罕见的超冷矮星周围,与早期和中期M型矮星的结果一致。我们约束行星的发生率$η$之间的$0.5$和$10$ R $_{\oplus}$与轨道周期在1和26.3天。
2020-05-09 astro-ph.EP astro-ph.SR
An Increase in Small-planet Occurrence with Metallicity for Late-type Dwarf Stars in the Kepler Field and Its Implications for Planet Formation
虽然巨行星的出现率随着主星金属丰度的增加而迅速上升,但目前还不清楚晚型矮星周围的小行星是否取决于主星的金属丰度。使用开普勒数据发布25行星候选名单及其完整性数据产品,我们探索行星的出现作为开普勒领域的晚型矮星恒星星族的金属丰度的函数。我们发现,行星的出现增加与金属丰度的所有行星半径$R_{\mathrm{p}}$下降到至少$R_{\mathrm{p}}\approx2~R_{\oplus}$和范围内的$2~R_{\oplus}\lesssim R_{\mathrm{p}}\lesssim 5~R_{\oplus}$行星出现尺度与金属丰度线性$Z$。外推我们的结果,我们预测,短周期行星与$R_{\mathrm{p}}\lesssim 2~R_{\oplus}$应该是罕见的早期M矮星与$\mathrm{[M/H]}\lesssim-0.5$或晚M矮星与$\mathrm{[M/H]}\lesssim+0.0$。这种依赖性的行星发生在开普勒领域中观察到的金属量强调需要控制金属量的估计行星发生的晚型矮星,如开普勒的K2扩展和凌日系外行星调查卫星(TESS)的目标。我们证实了理论预期的小行星出现-宿主恒星金属丰度关系是强的低质量恒星比太阳型恒星。我们确定,在开普勒场中晚型矮星周围行星的预期固体质量与它们的原行星盘中形成行星的固体总量相当。我们认为,这种高效率的行星形成有利于小行星吸积卵石吸积作…
2020-09-14 astro-ph.EP astro-ph.SR
Giant Planets, Tiny Stars: Producing Short-Period Planets around White Dwarfs with the Eccentric Kozai-Lidov Mechanism
最近发现的白矮星WD J091405.30+191412.25(以下简称WD J 0914)和白矮星WD 1856+534 b(以下简称WD 1856 b)是围绕着白矮星运行的巨行星的第一个直接证据。然而,对于这两个系统,观测结果表明,行星目前的轨道距离将使它们在红巨星阶段进入恒星包层,这意味着行星必须在它们的宿主恒星成为白矮星后迁移到它们目前的轨道。此外,WD J 0914是一颗非常热的白矮星,冷却时间很短,这表明它具有快速的迁移机制。在这里,我们证明了偏心Kozai-Lidov(EKL)机制,结合恒星演化和潮汐效应,可以自然地产生所观察到的轨道配置,假设白矮星有遥远的恒星同伴。事实上,WD 1856是一个三重恒星系统的一部分,是一个双星系统的遥远伴星。给出了WD J 0914潜在伴星的轨道和物理特征的约束条件,并确定了WD 1856系统的初始轨道参数。
2021-11-05 astro-ph.EP astro-ph.SR
White Dwarf Planets from GAIA
我们调查的潜在的高精度天体测量与GAIA的巨大行星的同伴附近的白矮星的检测。如果考虑到迄今为止,还没有确认的行星围绕单个白矮星,那么GAIA的结果将对研究行星系统的后期演化和验证第二代行星形成的可能性至关重要。
2010-12-06 astro-ph.EP astro-ph.SR
The critical binary star separation for a planetary system origin of white dwarf pollution
银河系中四分之一到二分之一被观测到的单个白矮星的大气层含有来自行星碎片的重元素污染。然而,在双星系统中的白矮星中观察到的污染并不那么清楚,因为伴星风可以产生一股物质流,这些物质流被白矮星吸积。在这里,我们(一)讨论的必要性或缺乏一个主要的行星,以污染一个白矮星与轨道小行星在单和双系统,和(二)确定的临界二元分离超过吸积源是从一个行星系。因此,我们获得用户友好的功能,这两个恒星的质量和半径的距离,伴星风,吸积率到白矮星,各种各样的已公布的吸积处方。我们发现,对于已知双星中的大多数白矮星,如果检测到污染,那么污染应该来自行星物质。
2017-08-17 astro-ph.EP astro-ph.SR
Cold giant planets evaporated by hot white dwarfs
近距离海王星和类日恒星周围的热彗星在极紫外辐射驱动下的大气逃逸在系外行星的演化和塑造其系综性质中起着重要作用。中等质量和低质量的恒星在生命的最后阶段在极紫外波长处是最亮的,在它们驱逐了它们的包层并进化成热的白矮星之后。然而,围绕年轻白矮星运行的巨行星的强烈EUV辐射的影响还没有得到评估。我们发现太阳系中的巨行星将经历由太阳留下的白矮星的EUV辐射引起的显著的流体动力学逃逸。一小部分蒸发的挥发物将被太阳白矮星吸积,从而产生可检测的光球吸收线。由于目前已知的大量太阳系外巨行星将在其宿主恒星蜕变为白矮星后幸存下来,预计蒸发的行星大气吸积的观测特征将是常见的。事实上,三分之一已知的热单白矮星显示出挥发性元素的光球吸收线,我们认为这表明蒸发行星正在进行吸积。挥发性污染的热白矮星的比例随着冷却而急剧下降。我们表明,如果超过50%的热白矮星仍然拥有巨行星,那么蒸发行星大气的吸积自然可以解释这种温度依赖性。
2019-12-05 astro-ph.EP astro-ph.SR
The HARPS search for southern extra-solar planets: XXVIII. Two giant planets around M0 dwarfs
在M矮星周围发现的巨行星比在质量更大的恒星周围发现的少,行星特征对中心恒星质量的依赖是行星形成理论的一个重要观测诊断。为了改进这些统计数据,我们正在用ESO 3.6米望远镜上的HARPS摄谱仪监测附近M矮星的径向速度。在这里,我们提出了两个附近的M0矮星周围的巨行星的检测:行星,最小质量分别为5个木星质量和1个土星质量,轨道围绕Gl 676 A和HIP 12961。后者是通过径向速度监测发现的M矮星中质量最大的行星,但它被发现在早期的M矮星周围,与行星与恒星质量图的上包络线大致一致。HIP 12961([Fe/H]=-0.07)比平均太阳附近([Fe/H]=-0.17)稍微富含金属,而Gl 676 A([Fe/H]=0.18)则明显如此。因此,这两颗恒星一起加强了巨行星在更多富含金属的M矮星周围更频繁的增长趋势,并且在富含金属的恒星周围发现的5~木星质量的Gl 676 Ab与最大质量的行星优先形成于具有大凝聚质量的盘的预期一致。
2010-12-07 astro-ph.EP astro-ph.SR
Metallicity of M dwarfs III. Planet-metallicity and planet-stellar mass correlations of the HARPS GTO M dwarf sample
目标。本工作的目的是利用HARPS GTO M矮星子样方法研究M矮星的行星-金属丰度和行星-恒星质量相关。我们使用一种新的方法,利用HARPS高分辨率光谱的优势,以提高金属丰度的精度,使用以前的光度校准[Fe/H]和有效温度作为起始值。结果在这项工作中,我们使用我们的新的校准(rms = 0.08 dex)来研究我们的样品的行星金属丰度关系。众所周知的巨行星FGKM主机与金属丰度的相关性是存在的。关于海王星和较小的主机没有发现相关性,但有一个提示,与[Fe/H]可能存在反相关性。我们将我们的样本与加州行星调查的晚K和M型矮星样本相结合,以增加我们的统计数据,但没有发现新的趋势。我们用两种不同的方法拟合了我们的样本和组合样本的木星宿主频率直方图的幂律f_p = C10^α[Fe/H]:直接箱拟合和baker-fitting过程。我们得到的C值在0.02 ~ 0.04之间,α值在1.26 ~ 2.94之间。关于恒星质量,发现了与行星的假设相关性,但被发现是探测偏差的结果。
2012-12-14 astro-ph.EP astro-ph.SR
Can tidal evolution lead to close-in planetary bodies around white dwarfs II: volcanism and transits
研究白矮星周围行星天体的潮汐演化,发现潮汐作用可改变小行星轨道并诱发火山活动产生尘埃,该机制在广阔参数空间内适用,可能解释观测到的光学凌星现象。
2025-06-25 astro-ph.EP astro-ph.SR
Post-main-sequence evolution of icy minor planets. III. water retention in dwarf planets and exo-moons and implications for white dwarf pollution
研究表明,白矮星(WD)大气层的污染来自小行星的吸积,但污染物质的确切性质,特别是在某些情况下水的证据尚未被理解。以前的工作研究了主序星周围的小行星和演化的宿主恒星中的水保持,以评估水在WD周围的小行星中生存的可能性。然而,所有这些研究都集中在小的,彗星大小到小卫星大小的小行星上,当He主导的WD对流区内的推断质量实际上也可以与更大质量的小行星兼容时。因此,在这项研究中,我们第一次探索了行星外矮行星或中等大小的卫星内的水保持,半径为数百公里。我们现在几乎涵盖了小行星的整个潜在质量范围。在这项研究中考虑的参数空间的其余部分是相同的,我们以前的研究,也包括多个WD祖星质量。我们发现,更大质量的小行星中的水保留仍然受到WD祖先质量的影响,但不像考虑小型小行星时那么严重。我们还发现,保水性现在几乎总是大于零。平均而言,在氦占主导地位的WD大气中检测到的水分数应至少为5%,无论假设的初始水成分如何,如果它来自一个冰矮行星或卫星的单一吸积事件。这一发现也加强了WD可居住性的可能性。为了最终确定我们以前和现在的调查结果,我们提供了一个代码,可以免费使用,作为对社区的服务。该代码通过插值计算冰和水的保留,涵盖了小行星和它们的宿主恒星的全部质量范围。
2017-08-24 astro-ph.EP astro-ph.SR
Can tidal evolution lead to close-in planetary bodies around white dwarfs I: Orbital period distribution
本研究探讨白矮星周围行星系统的潮汐演化机制,预测小行星体轨道周期分布特征,并与观测对比,发现 WD 1145+017 周围 4.5 小时周期天体需具备铁陨石级抗拉强度。
2025-06-25 astro-ph.EP astro-ph.SR
Orbit decay of 2-100 au planetary remnants around white dwarfs with no gravitational assistance from planets
一个被广泛接受的假设是,每一颗含有可观测到的岩石碎片的白矮星都需要至少一颗类地行星或巨行星的存在,才能通过引力扰动将碎片的前身带入恒星。然而,这些行星可能先前被恒星吞没或逃离系统,留下小行星,巨石,鹅卵石,鹅卵石,沙子和灰尘。这些残留的小天体可以在主恒星演化成2-100天文单位尺度的白矮星的过程中持续存在,然后在没有行星的帮助下被辐射拖入白矮星。在这里,我们确定的参数空间和冷却年龄,这是一个金属污染的机制是可行的,第一次,耦合坡印廷-罗伯逊阻力,Yarkovsky效应和YORP效应完全从快速调光白矮星辐射。我们发现,这种非行星污染的情况下是有效的残余10^{-5}-10 ^{-4} m的灰尘高达约80 au,10^{-4}-10 ^{-3} m的沙子高达约25 au和10^{-3}-10 ^{-2} m的小卵石高达约8 au,也许10^{-1}-10 ^{-2} m的小巨石高达几十au。此外,年轻的白矮星辐射可以旋转半径为10^{2}-10 ^3}米的大型无强度巨石,将其分解成较小的碎片,然后可以将其拖向白矮星。因此,我们的工作介绍了一个行星少的金属污染机制,可能是活跃在白矮星行星系的一部分。
2021-11-26 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Habitability of Planets Orbiting M-dwarf Stars
M-矮行星的可居住性的前景长期以来一直存在争议,这是由于这些低质量恒星周围独特的恒星和行星环境与更热,更明亮的类太阳恒星之间的关键差异。在过去十年中,空间和地面观测站在测量小型行星在M矮星的宜居带轨道上运行的可能性方面取得了重大进展。我们现在知道,大多数M矮星都是紧密堆积的行星系的宿主,其特征是缺乏质量为1000亿美元的行星和存在多个岩石行星,其中大约三分之一的岩石M矮星在宜居带内运行,在那里它们有可能在其表面支持液态水。理论研究还量化了M矮星的光谱能量分布与其行星的大气层和表面之间的相互作用对气候和可居住性的影响。这些和其他最近的结果填补了Tarter et al.(2007)和Scalo et al.(2007)在近十年前发表的综述论文中存在的知识空白。在这篇评论中,我们提供了一个全面的图片的M-矮行星的发生和可居住性的基础上,在过去十年中在这方面所做的工作,目前的知识,并总结了未来的发展方向计划在这个快速发展的领域。
2017-02-27 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Orbital Eccentricity-Radius Relation for Planets Orbiting M Dwarfs
本研究基于TESS和Kepler的236颗M矮星行星样本,发现轨道偏心率随行星半径增大而升高,且单次凌星行星在半径间隙处偏心率偏高,支持光蒸发机制。
2025-07-09 astro-ph.EP astro-ph.SR
The entry geometry and velocity of planetary debris into the Roche sphere of a white dwarf
我们对白矮星行星系的了解主要来自于白矮星的几个太阳半径范围内的区域,在那里小行星分裂,形成环和盘,并吸积到恒星上。进入这个洛希球的位置,角度和速度很少被探索,但关键决定了碎片的初始几何形状,到光球的吸积速率,以及最终的小行星的组成。在这里,我们在巨分支和白矮星恒星演化阶段共演化了超过10^5颗小行星,以量化小行星注入白矮星罗氏球的几何形状作为行星质量和偏心率的函数。我们发现,较低的行星质量的各向异性注入的程度增加,并减少迎面(正常的罗氏球)遇到的概率。我们的研究结果表明,人们可以使用动力学活动的罗氏球,使这些行星系的隐藏架构的推论。
2021-06-08 astro-ph.EP astro-ph.SR
High-resolution Spectra and Biosignatures of Earth-like Planets Transiting White Dwarfs
随着对白矮星周围的碎片盘以及拟议中的行星的首次观测,如何描述这些恒星残骸周围的岩石行星并探测生命迹象的问题变得切实可行。白矮星的大小与地球相似,在初始冷却后的数十亿年内具有相对稳定的环境,使它们成为系外行星搜索和类地行星大气特征描述的有趣目标。它们的小尺寸和由此产生的大行星凌日信号允许下一代望远镜观测这些岩石行星的大气层,如果它们存在的话。我们对绕白矮星运行的行星在6,000 - 4,000 K冷却时的高分辨率透射光谱进行了建模,因为i)行星接受与现代地球相当的辐射,以及ii)行星在冷却的白矮星周围的距离上绕轨道运行,这允许在宜居带中持续时间最长。所有高分辨率透射光谱将在本研究发表后在线公开,并可用作准备和解释JWST,超大望远镜以及Origins,HabEx和LUVOIR等任务概念即将进行的观测的工具。
2020-01-17 astro-ph.EP astro-ph.SR
Compositions of Planetary Debris around Dusty White Dwarfs
一些白矮星的光球层被周围行星残骸的物质吸积所“污染”。带有尘埃盘的白矮星通常受到严重污染,对这些系统的高分辨率光谱观测可以用来推断太阳系外行星物质的化学成分。本文报道了对19颗具有尘埃盘或候选尘埃盘的白矮星的光谱观测和分析。总体丰度模式非常类似于大块地球,我们正在开始建立一个足够大的样本来探测广泛的行星成分。我们发现了两颗白矮星吸积富铁物质的证据,以及一颗白矮星吸积富氧但贫氢的行星碎片的证据。此外,Mg/Ca和Si/Ca比值也存在差异,不能用差异沉降或火成岩分异来解释。这些比率似乎遵循蒸发顺序。在这种情况下,我们可以限制被污染的白矮星周围蒸发体的质量和数量。
2019-10-17 astro-ph.EP astro-ph.SR
Tidal circularization of gaseous planets orbiting white dwarfs
一颗气态巨行星在许多天文单位的距离上经历了演化的巨分支阶段,随后又受到足够接近白矮星的扰动,由于恒星-行星潮汐,它将经历轨道收缩和圆化。圆化的时间尺度,当结合一个已知的白矮星冷却年龄,可以放置在散射时代以及活跃的潮汐机制的耦合约束。在这里,我们探索这种耦合在整个合理的参数相空间计算轨道收缩和潜在的自破裂由于混乱的f-模式的激励和加热的行星轨道上的偏心率接近统一,其次是弱耗散平衡潮汐。我们发现,混沌f-模式的演变激活只为轨道近心是两倍的白矮星洛希半径,很容易重组或摧毁冰巨星,但不是气体巨星。这种内部热破坏提供了白矮星金属污染的额外潜在来源。随后的潮汐演化为幸存的行星是占主导地位的非混沌平衡和动力学潮汐,这可能是很好的约束观测白矮星周围的巨行星在早期冷却年龄。
2019-08-21 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Influence of Tidal Heating on the Habitability of Planets Orbiting White Dwarfs
本研究重新评估白矮星周围行星的宜居性,指出辐射加热与显著潮汐加热共同作用,可在狭窄参数范围内将持续宜居时间延长至 10 Gyr。
2025-10-21 astro-ph.EP astro-ph.SR
Metallicity Dependence of Giant Planets around M Dwarfs
本研究通过对比有无巨行星的M型矮星样本的均匀测量金属丰度,发现M型矮星巨行星偏好富金属宿主,热、温木星起源可能相似,且巨行星质量、行星数量及恒星光谱型与宿主金属丰度无显著关联。
2024-12-11 astro-ph.EP astro-ph.SR
White dwarf planets in star clusters: gravitational scattering versus mass-loss effects
The University of Sheffield(谢菲尔德大学);University of Warwick(华威大学)
研究星团中白矮星行星系统的演化,发现恒星质量损失主导动力学,而散射影响较小,并产生类似WD 0806-661b和PSR B1620-26(AB)b的系统。
2026-07-02 astro-ph.EP astro-ph.SR
A universal brown dwarf desert formed between planets and stars
Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao Tong University(上海交大李政道研究所);Department of Physics, University of Warwick(华威大学物理系);Centre for Exoplanets and Habitability, University of Warwick(华威大学系外行星与宜居性中心);School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University(上海交通大学物理与天文学院);Institute for Astronomy, School of Physics, Zhejiang University(浙江大学物理学院天体物理研究所);Center for Cosmology and Computational Astrophysics, Institute for Advanced Study in Physics, Zhejiang University(浙江大学物理学高等研究院宇宙学与计算天体物理中心);School of Physics and Astronomy, University of Leicester(莱斯特大学物理与天文学院);Department of Physics and Astronomy, The University of Georgia(佐治亚大学物理与天文系);Center for Simulational Physics, The University of Georgia(佐治亚大学模拟物理中心)
研究发现行星与恒星之间存在一个普遍的褐矮星荒漠,通过联合分析径向速度和视差数据,揭示了两种不同的形成机制。
2026-03-02 astro-ph.EP astro-ph.SR
The white dwarf planet WD J0914+1914 b: barricading potential rocky pollutants?
最近报道了一颗冰巨星围绕白矮星WD J 0914 +1914运行,距离大约为0.07 au。在这颗白矮星的光球层中没有探测到岩石污染物,这与几乎所有其他已知的白矮星行星系的观测结果形成了鲜明对比。在这里,我分析了外部现存的岩石小行星,巨石,鹅卵石和鹅卵石的前景,辐射向内漂移过去的行星,由于相对较高的光度(0.1 L_太阳),这特别年轻(13百万年)的白矮星。卵石和鹅卵石从坡印廷-罗伯逊阻力中漂移得太慢,无法绕过行星,但巨石和小行星受到更强的雅科夫斯基效应的影响。在本文中,我(一)地方的时间尺度上的下限,这些对象到达行星的轨道,(二)建立3米的近似极限半径以上的巨石漂移太慢,以避免与行星碰撞,和(iii)计算边界上的一部分巨石成功穿越平均运动共振和行星的希尔球,最终污染恒星。总的来说,我发现,地球作为一个屏障,而不是一个促进辐射驱动的岩石污染,这表明未来的岩石污染物将最有可能来自遥远的散射事件。
2020-02-28 astro-ph.EP astro-ph.SR
No evidence for a strong decrease of planetesimal accretion in old white dwarfs
很大一部分白矮星正在吸积或最近已经从它们的行星系统中吸积了岩石物质,因此比氦重的元素污染了它们的大气。近年来,对能够将星子运送到其中心白矮星附近的机制的探索激发了一系列建模工作。观测到的白矮星在多陀螺寿命期间的吸积速率随时间的演化是对演化行星系统动力学模型的一个重要检验。最近对冷白矮星样本的研究发现,在Gyr时间尺度上,冷的老白矮星的质量吸积速率显著下降。在这里,我们重新审视这些结果,使用更新的白矮星模型和更大的样本旧污染的H-和He-大气白矮星。我们没有发现令人信服的证据,其时间平均质量吸积率的冷却时间在1至8 Gyrs之间的强烈下降。在此期间,质量吸积率下降不超过10的数量级的一个因素,这是一个数量级小于在最近的工作中发现的衰变率。我们的研究结果需要的机制,可以有效地和一致地提供至少8个Gyrs的白矮星的罗氏半径内的星子。
2021-11-23 astro-ph.EP astro-ph.SR
New simulations of accreting DA white dwarfs: inferring accretion rates from the surface contamination
一部分不可忽略的白矮星的大气层中存在重元素。对这种污染最被接受的解释是来自潮汐破裂的星子的物质的吸积,这些星子在恒星周围形成了一个碎片盘。我们提供了一个富氢白矮星吸积重物质的模型网格。我们扫描一个三维参数空间,包括不同的有效温度,信封的氢含量和吸积率。该网格适用于确定显示重元素存在的白矮星的吸积率。计算了吸积白矮星的全部演化过程,包括所有相关的物理过程,特别是指进(温盐)对流,这是一个在大多数以前的工作中被忽略的过程,必须考虑到获得现实的估计。吸积被视为一个连续的过程和散装地球组成的吸积材料假设。我们获得最终(固定或近固定)和可靠的丰度网格模型代表富氢白矮星不同的有效温度和氢含量,适用于各种吸积率。我们的结果提供了吸积率的估计,考虑了热盐混合,可用于对演化行星系统的进一步研究。
2021-12-17 astro-ph.EP astro-ph.SR
Binary asteroid scattering around white dwarfs
对白矮星大气污染和扰乱微行星的观测越来越多,这推动了对后主序星周围系外小行星命运的研究。太阳系中的微行星群最有可能在主序后的剧烈演化中幸存下来,如柯伊伯带,显示出大量的双星,倾向于接近等质量的成分,并提供了以前未被探索过的微行星群,这些微行星群可能存在于白矮星周围。在这里,我们模拟了等质量的双小行星系统周围的白矮星的动力学演化使用N体积分器REBOUND为1 Gyr。我们证实,巨行星是有效的分离和喷射双小行星系统的偏心轨道,而地球质量的行星更好地保持在他们的行星系的星子。我们发现双星系统可以在百万年的时间尺度上解离并从它们的系统中弹出,产生星际物体。我们并不认为会有自由漂浮的双星系统,因为所有被弹射出的微行星都是相互没有引力约束的。此外,我们还讨论了小行星双星对白矮星污染过程的影响,发现对一个天体离恒星有多近几乎没有影响。然而,双小行星的轨道演化改变了白矮星行星系中可获得的星子的分布,使其进一步分散到白矮星污染轨道上。
2023-01-31 astro-ph.EP astro-ph.SR
Testing the Planet-Metallicity Correlation in M-dwarfs with Gemini GNIRS Spectra
虽然拥有巨行星的FGK主序星的行星-金属丰度相关性已经很好地建立起来,但对于M-矮星,结果并不那么清楚,因为精确的金属丰度测量并不简单。然而,使用近红外光谱的新技术显示出有希望的结果。使用这些,我们确定恒星参数和金属丰度的样本16 M-矮星,其中11个主机行星,近红外光谱从双子座近红外光谱仪(GNIRS)。我们发现有行星的M矮星比没有行星的M矮星更富含金属。这一基于GNIRS光谱的结果得到了分析的支持,分析了相对较大的具有行星的M颗恒星样本(总共18颗)和213颗没有已知行星的M颗恒星的对照样本,这些样本来自Terrien等人(2015)的目录。一方面,这与文献中报道的趋势(不仅是M-恒星,也是太阳型恒星)相吻合,另一方面,这表明GNIRS光谱在获得M型恒星的可靠恒星参数方面的实用性。我们还发现,拥有巨行星的M矮星比那些与低质量行星(海王星或超级地球类型)相关的矮星更倾向于金属。这一趋势也与以前报道的太阳型恒星的趋势一致。这些结果将有利于行星形成的核心吸积模型。
2017-11-13 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Impact of Stellar Rotation on the Detectability of Habitable Planets Around M Dwarfs
恒星的活动和旋转阻碍了通过径向速度技术探测系外行星。这种效应对于M矮星来说尤其令人担忧,因为M矮星可以在数十亿年内保持磁性活跃。我们编译的旋转周期晚型恒星和M矮行星主机样本,以调查整个主序列的老场星的旋转周期。我们表明,恒星质量在0.25和0.5太阳质量(M4 V至M1 V),恒星旋转周期典型的场星与行星的轨道周期在宜居带。这将对发现和描述早期M矮星周围潜在的宜居行星构成根本挑战。由于中M矮星的自转周期较长,而行星宜居带的轨道周期较短,质量在0.1到0.25太阳质量之间的恒星(M6 V到M4 V)提供了更好的机会通过径向速度来探测宜居行星。
2016-04-11 astro-ph.EP astro-ph.SR
Exogeology from Polluted White Dwarfs
研究太阳系中的类地行星的内部是很困难的,而且对于遥远的系外行星来说,这个问题被放大了。有时候,大自然是有帮助的。一些行星体被撕裂成碎片,并被强大的引力吞噬,这些引力靠近类太阳恒星的后代,白矮星。当我们观察白矮星的光谱特征时,我们可以推断出行星的大致组成。大多数落入白矮星的行星碎片似乎都是岩石,伴随着不同比例的冰和碳。这些白矮星行星系为研究系外行星系的地质学提供了一个独特的机会。
2021-09-11 astro-ph.EP astro-ph.SR
On the Metal-Richness of M Dwarfs with Planets
关于M矮星金属丰度的知识主要依赖于邦菲尔斯和合作者的测光校准,该校准预测太阳附近的M矮星,包括那些已知的行星,与它们的高质量对应物相比,是系统性的贫金属。我们测试这一预测使用体积有限的样本低质量的恒星,连同一个子集的M矮星与高金属丰度,F,G和K宽的二元同伴。我们发现Bonfils等人的光度校准系统地低估了我们的高金属丰度M矮星的金属丰度,平均为0.32 dex。我们推导出一个新的光度金属丰度校准,并表明,M矮星的行星似乎是系统的金属丰富,这一结果是一致的FGK矮星的行星的金属丰度分布。
2009-04-21 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Decline and Fall of ROME. V. A Preliminary Search for Star-Disrupted Planet Interactions and Coronal Activity at 5 GHz Among White Dwarfs within 25 pc
本研究利用Arecibo射电望远镜在5 GHz频段对25 pc内九颗白矮星进行巡天,首次搜寻白矮星与行星残骸间的磁性恒星-行星相互作用及内禀日冕射电辐射,虽未探测到耀斑,但为白矮星磁场、日冕及行星核心性质研究提供了新手段。
2024-12-19 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Planetary Luminosity Problem: "Missing Planets" and the Observational Consequences of Episodic Accretion
在原行星盘中,螺旋臂和大的中央空隙的高出现率,如果被解释为巨行星的路标,则表明气体巨星通常是年轻恒星($<$几百万年)的伴星,轨道距离为10- 300\,au。然而,试图直接将这个巨大的行星群作为更成熟的恒星($> 10$ \,Myr)的伴星,却没有取得多少成功。这种差异可以解释,如果大多数巨行星形成“冷启动”,即,当它们聚集在一起的时候,它们会散发出大量的能量,使它们变得足够微弱,从而在以后的时间里逃避检测。在这种情况下,巨行星应该在早期,在它们的吸积阶段是明亮的,然而形成行星很少通过直接成像技术被发现。在这里,我们探讨的可能性,吸积行星的低检测率是通过环行星盘的情节吸积的结果。我们还探讨了围绕Herbig Ae星HD~142527的伴星可能是一颗正在经历这种吸积爆发的巨行星的可能性。
2020-03-26 astro-ph.EP astro-ph.SR
Could the planets around HR 8799 be brown dwarfs?
我们考虑HR 8799伴星轨道稳定性的极限情况。这种情况只与~ 1亿年系统的年龄相一致,而不与天体地震学提出的1 Gyr年龄相一致。这种差异可能是因为恒星的倾角比分析天体地震学数据时假设的要小。考虑到这个年轻的年龄,对伴星质量的最佳估计将它们置于行星和棕矮星之间的行星一侧。
2010-08-30 astro-ph.EP astro-ph.SR
Prospects for Life on Temperate Planets Around Brown Dwarfs
越来越多的证据表明,棕矮星的丰度可能与主序星相当。在这篇论文中,我们探索了在棕矮星周围的类地行星上存在生命的前景。我们考虑了以下因素:(i)行星可以存在于随时间变化的宜居带的时间长度,(ii)光合作用所需的最小光子通量,以及(iii)紫外线辐射通量的下限,以驱动生命起源所必需的前生物反应。通过考虑这些影响,我们发现质量为$\lesssim 30 M_J$的褐矮星不太可能在地质学意义上的时间尺度上拥有宜居行星。我们还简要讨论了这些行星上可能出现的一些主要生物特征,评估了它们被发现的可能性,并强调了进一步研究的一些途径。
2020-01-15 astro-ph.EP astro-ph.SR
The California Planet Survey II. A Saturn-Mass Planet Orbiting the M Dwarf Gl649
我们报告附近(d = 10.34 pc)M矮星G1649的精确多普勒测量,揭示了一个行星的存在,最小质量Msini = 0.328 Mjup在偏心(e = 0.30),598.3天的轨道。我们的光度监测显示,G1 649是一个新的变星,亮度变化的旋转和十年的时间尺度。然而,这两个时间尺度都与600天的多普勒信号不一致,因此为行星反射运动提供了强有力的支持,作为观测到的径向速度变化的最佳解释。Gl649b是第七颗被多普勒探测到的环绕M矮星的巨行星。因此,行星和主星的性质为我们了解低质量恒星周围的行星形成提供了重要信息。我们根据加州行星巡天的低质量恒星样本(M *<0.6 Msun),修正和改进了M矮星周围巨行星的出现率。我们发现,在M * 0.3 $Mjup和a <2.5 AU的恒星中,f = 3.4 ^{+2.2}-0.9}%.< 0.6 Msun harbor planets with Msini >当我们把分析限制在[Fe/H]>+0.2的富金属星时,我们发现它的出现率为10.7 ^{+5.9}_{-4.2}%。
2009-12-14 astro-ph.EP astro-ph.SR
Testing the Metal of Late-Type Kepler Planet Hosts with Iron-Clad Methods
研究表明,海王星大小的行星的F、G和早期K矮星宿主并不优先富含金属。然而,不太清楚是否同样适用于晚K和M矮行星宿主。本文报道了有效温度低于4500 K的开普勒目标和候选凌日行星宿主的金属丰度。我们使用新的金属校准,以确定[Fe/H]从可见光和近红外光谱。我们发现开普勒观测到的晚K矮星和晚M矮星的金属丰度分布与太阳邻域的分布是一致的。此外,我们发现,地球到海王星大小的行星的主机具有金属丰度与那些缺乏检测到的行星一致,并排除了先前声称的两个分布之间的0.2 dex偏移在6sigma置信度。我们还表明,晚K和M矮星托管多个检测到的行星的金属丰度与那些缺乏检测到的行星是一致的。我们的研究结果表明,多个类地行星和海王星大小的行星可以形成在晚K和M矮星周围,金属丰度低至太阳值的0.25。海王星大小的行星围绕着这种低金属量的M矮星运行,这表明吸积行星收集了盘中的大部分或所有固体,并且巨行星的潜在核心可以很容易地在M矮星周围形成。与太阳型恒星相比,M矮星周围的巨行星数量较少,这一定是由于相对较快的盘蒸发或较慢的核心吸积速率,而不是没有足够的固体形成核心。
2013-04-26 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Fate of Oceans on First-Generation Planets Orbiting White Dwarfs
本文追踪类太阳恒星主序后演化及行星向白矮星宜居带迁移过程中的水留存,发现拥有充足水储库且迁移较晚的行星可能保留表面海洋。
2025-10-21 astro-ph.EP astro-ph.SR
Orbital relaxation and excitation of planets tidally interacting with white dwarfs
白矮星行星系的观测证据主要是通过吸积金属,碎片盘和轨道微行星的外小行星的遗骸。然而,这些系统中的系外行星作为扰动因子发挥着至关重要的作用,并且它们本身可以在接近白矮星洛希半径的地方受到扰动。在这里,我们说明了一个程序计算之间的潮汐相互作用的白矮星和近球形固体行星。这个方法决定了行星的向内和/或向外漂移,以及行星是否会达到洛希半径并被摧毁。我们避免了常数潮汐滞后公式,而是采用Boué & Efroimsky(2019)的自洽长期达尔文-考拉展开式,其特征在于对质量函数的任意频率依赖性。我们采用广泛的动态粘度和旋转速率的行星,以跨越许多可能的结果,并提供了一个基础,为未来的研究个别系统与已知或假设的流变学。我们发现:(i)大质量的超级地球比小行星更容易被摧毁(例如绕WD 1145+017和SDSS J1228+1040运行的行星),(ii)低粘度行星比高粘度行星更容易被摧毁,(iii)生存和毁灭之间的边界可能是分形和混乱的。
2019-04-05 astro-ph.EP astro-ph.SR
Higher Compact Multiple Occurrence Around Metal-Poor M-Dwarfs and Late K-Dwarfs
行星与金属丰度的相关性是我们今天观察到的系外行星系统与整体成分对行星形成过程的影响之间的潜在联系。许多观测者注意到类木行星倾向于在金属丰度较高的恒星周围形成;然而,对于较小行星的趋势没有达成共识。在这里,我们研究了开普勒M-矮星和晚K-矮星周围的单行星和多行星系统中的岩石行星的行星金属丰度相关性。由于这些低质量恒星的分子覆盖和昏暗的性质,很难通过光谱学直接测量元素丰度。相反,我们使用准确和均匀测量的反射率和光度法的组合,以获得相对金属丰度,并验证这种方法与光谱测定的金属丰度的子样本。我们使用Kolmogorov-Smirnov(KS)检验、Mann-Whitney U检验和Anderson-Darling检验来比较紧凑的多行星系、单凌星系统和没有凌星系统。我们发现,紧凑的多行星系是从一个统计上更贫金属的人口,与p值为0.015的KS测试,p值为0.005的曼-惠特尼U测试,和值为2.574的安德森-达令测试统计量,这超过了一个因素25的显着性推导出的阈值。我们的结论是金属丰度起着重要的作用,在确定岩石行星系统的架构。在贫金属恒星周围,致密的多次波要么更容易形成,要么更有可能在Gyr时间尺度上生存下来。
2021-02-17 astro-ph.EP astro-ph.SR
Pre-MAP Search for Transiting Objects Orbiting White Dwarfs
白矮星大气中的金属污染可能是行星物体的吸积残余物。在发现了经过WD 1145+017的解体行星天体(Vanderburg et al. 2015)之后,华盛顿大学天文学预科项目(Pre-MAP)的本科生受到启发,收集最明亮的白矮星的测光,以寻找其他金属污染的白矮星周围的类似过境天体。之前的调查还没有发现一颗围绕白矮星运行的凌日行星,但白矮星仍然是寻找小型岩石行星材料的有吸引力的目标。由于一颗典型的白矮星是地球大小的,因此地球大小的行星的凌日深度可能超过50%,因此即使是低信噪比的测光也有机会发现凌日物质。我们在SDSS DR 10白矮星目录中发现了明亮的、北方的、金属污染的白矮星,并在阿帕奇角天文台用天体物理研究联合会小孔径望远镜(ARCSAT)的0.5米望远镜观测了五个目标。ARCSAT测光有足够的精度来探测短轨道周期的月球大小或更大的物体,尽管没有探测到这些目标的行星。我们期待着可能发现行星围绕白矮星运行的调查,如美国宇航局的TESS,欧空局的PLATO和Evryscope。
2018-03-09 astro-ph.EP astro-ph.SR
Planetary systems and real planetary nebulae from planet destruction near white dwarfs
我们认为,潮汐对白矮星(WD)附近的类地行星和冰行星的破坏可能会导致一个或多个低质量的类地行星和更轻的行星在WD周围的紧密轨道上形成。新WD行星系统的形成始于母行星在潮汐半径约为1Rsun附近的潮汐分裂为星子。当半径小于100公里时,内部的应力使微行星免于进一步的潮汐分裂。我们推测,星子然后结合在一起,形成新的亚地球的女儿行星在几个太阳半径周围的WD。更大质量的含氢行星为WD提供了新的核燃料,使其重新成为星巨星。一些氢将在一个大的气囊中膨胀。包层吹出风,形成星云,稍后(在整个包层丢失后)被热WD电离。我们把这个来自行星的发光电离星云称为真正的行星状星云(RPN)。这是对来自行星的子行星(DPP)和RPN方案的初步研究,具有推测性质。接下来必须进行更详细的研究,以确定所建议的情景是否真的能够发生。
2015-04-26 astro-ph.EP astro-ph.SR
Architectures of Exoplanetary Systems. II: An Increase in Inner Planetary System Occurrence Toward Later Spectral Types for Kepler's FGK Dwarfs
开普勒任务观察到成千上万的过境系外行星候选者围绕数十万FGK矮星。He,Ford,& Ragozzine(2019)(arXiv:1907.07773)应用前向建模来推断行星系内在结构的分布,开发了一个外行星系的聚类泊松点过程模型(SysSim)来重现观测到的开普勒种群的边缘分布,他们表明轨道周期和行星半径在给定的行星系统内是聚类的。在这里,我们扩展了集群模型,探讨行星系和它们的宿主恒星属性之间的相关性。我们将开普勒FGK矮星的样本分成两半,并将具有行星的恒星的比例(在0.5-10 PDMATHAMM和3- 300天之间),$f_{\rm swpa}$,作为盖亚DR 2颜色的线性函数。我们证实了以前的研究结果,这些行星系的发生率显着上升到后期类型(红)的恒星。有行星的恒星比例从F2 V矮星的$f_{\rm swpa} = 0.32_{-0.11}^{+0.12}$增加到中K矮星的$f_{\rm swpa} = 0.96_{-0.19}^{+0.04}$。大约一半($f_{\rm swpa} = 0.57_{-0.10}^{+0.14}$)的太阳型(G2 V)矮星拥有一个3到300天的行星系。这个简单的模型可以紧密匹配我们样本中蓝半和红半的观测多重性分布,这表明不同光谱型恒星周围行星系的结构可能是相似的,除了行星托管恒星的整体比例发生变化。
2020-12-09 astro-ph.EP astro-ph.SR
Kepler Planet Occurrence Rates for Mid-Type M Dwarfs as a Function of Spectral Type
以前对行星出现率的研究主要依赖于光度恒星特征。在本文中,我们提出了行星的出现率的中型M矮星使用光谱学,光散射和测光,以确定恒星的特性。我们的光谱观测使我们能够约束光谱型,温度,并在某些情况下,金属丰度的337 561可能的中型M矮星在主开普勒领域。我们使用一个随机森林分类器分配一个光谱型的其余224颗恒星。结合我们的数据与盖亚星系,我们计算精确的($\sim$ 3%)恒星半径和质量,我们用它来更新行星参数和行星出现率开普勒中型M矮星。在开普勒视野内,有7颗M3 V到M5 V恒星,拥有13颗已确认的行星,半径在0.5到2.5地球半径之间,轨道周期在0.5到10天之间。对于这个种群,我们计算出每颗恒星的行星出现率为$1.19^{+0.70}_{-0.49}$行星。对于M3 V、M4 V和M5 V,我们分别计算每颗恒星上$0.86^{+1.32}_{-0.68}$、$1.36^{+2.30}_{-1.02}$和$3.07^{+5.49}_{-2.49}$行星的出现率。
2019-05-15 astro-ph.EP astro-ph.SR
Metallicities and Refined Stellar Parameters for 52 Cool Dwarfs with Transiting Planets and Planet Candidates
本研究收集了65颗冷星的光谱数据,计算了52颗带有凌星行星和行星候选体的冷矮星的金属丰度和恒星参数,并重新拟合光变曲线更新行星性质,为研究低质量恒星与行星性质相关性提供了更精确的数据。
2024-02-20 astro-ph.EP astro-ph.SR
Host Star Dependence of Small Planet Mass-Radius Distributions
M矮星周围的行星形成环境与G矮星周围的不同。M矮星较长的热原恒星相、活动水平和较低的原行星盘质量都可能在行星的成分分布上留下印记。我们使用分层贝叶斯建模条件上的样本过境行星径向速度质量测量探索小行星的质量半径分布,取决于主机恒星质量。我们发现,目前的质量半径数据集是一致的,没有主机星质量的依赖。然后将这些模型应用于\textit{Kepler}行星半径分布,以计算近轨道行星的质量分布以及它如何随宿主恒星质量而变化。我们发现,在短轨道的平均每颗恒星的重元素质量是较高的M矮星相比,FGK矮星,在协议与以前的研究。这项工作将促进微透镜行星巡天和\textit{Kepler}之间的比较,并将提供一个分析框架,随着\textit{K2}和\textit{TESS}等正在进行和未来的巡天发现更多的M矮行星,该框架可以随时更新。
2019-11-08 astro-ph.EP astro-ph.SR
Planet Formation Around M-dwarfs: From Young Disks to Planets
在太阳附近,冷M矮星的数量是类太阳G星的十倍。由于它们的接近,小尺寸和低质量,M-矮星正在成为通过几乎所有现有搜索方法搜索系外行星的有吸引力的目标。但是在M矮星周围会形成什么样的行星系呢?在冷星~16分裂会议“M矮星周围的行星形成”的后续工作中,我们在这里总结了我们对冷星周围的原行星盘的知识,它们是如何分散的,什么样的行星系可能形成,以及可以用当前和未来的仪器探测到。
2011-01-10 astro-ph.EP
Geophysical Classification of Planets, Dwarf Planets, and Moons
本文提出了一个描述系外行星、太阳系行星、矮行星和球卫星地球物理特征的行星质量标度和组成码系统。组成类别描述了行星体的岩石、冰和气体性质。行星质量尺度包括五个质量等级,其质量上限和质量下限来自于最近对系外行星质量半径和质量密度关系的研究,以及太阳系中行星、矮行星和球形卫星的物理特征。组合的质量和组成代码提供了地球物理分类,可以将系外行星的全球质量和组成特征与太阳系的行星、矮行星和球形卫星进行比较。该系统是灵活的,可以与表征行星的其他物理,动力学或生物特征的附加代码相结合。
2017-05-27 astro-ph.EP
General Relativity Can Prevent a Runaway Greenhouse on Potentially Habitable Planets Orbiting White Dwarfs
本研究分析白矮星宜居带行星因伴星引发偏心率振荡和潮汐加热而可能进入失控温室的问题,证明广义相对论轨道进动在部分系统架构下可抑制该效应并保护宜居性。
2025-09-30 astro-ph.EP astro-ph.SR gr-qc
Predicting the detection yields of giant planets and brown dwarfs with CSST astrometry
Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao Tong University(上海交大李政道研究所);School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University(上海交通大学物理与天文学院);Shanghai Astronomical Observatory, Chinese Academy of Sciences(中国科学院上海天文台);School of Astronomy and Space Sciences, University of Chinese Academy of Sciences (UCAS)(中国科学院大学天文学与空间科学学院);School of Physics and optoelectronic engineering, Anhui University(安徽大学物理与光电工程学院);National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences(中国科学院国家天文台)
CSST测光法有望显著增加围绕M型主序星和棕矮星的亚恒星伴星样本,提升对低质量恒星和棕矮星周围行星形成与演化的认知。
2025-12-29 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Rapid Formation of Exoplanetesimals Revealed by White Dwarfs
第一个微行星形成的时间决定了行星吸积的模式以及它们的地球物理和成分演化。对星周盘的天文观测和太阳系地质年代学提供的证据表明,在分子云坍缩期间,星子的形成比以前估计的要早得多。在这里,我们提出了不同的观测证据,白矮星行星系的星子形成发生在前几十万年的云崩溃后,在系外行星系。很大一部分白矮星都吸积了富含铁核或地幔物质的行星物质。为了让被白矮星吸积的系外小行星形成铁核,需要大量的加热。通过模拟星子演化和碰撞演化,我们发现最有可能的热源是短寿命的放射性核素,如Al-2(半衰期约为0.7百万年)。因此,白矮星大气层中富含核心的物质,提供了与恒星形成同时快速形成微行星的独立证据。
2022-11-14 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.geo-ph
Accretion disks around young stars: the cradles of planet formation
年轻恒星周围的原行星盘是像我们这样的行星系诞生的见证。星云代表中心恒星形成后留下的气态尘埃物质。恒星的质量和光度、初始盘的质量和角动量以及气体粘性决定了盘的演化和吸积。原行星盘是宇宙的摇篮,在那里,微小的尘埃颗粒成长为鹅卵石、星子和行星。
2020-02-02 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
The interplay between pebble and planetesimal accretion in population synthesis models and its role in giant planet formation
本研究通过混合卵石-星子模型揭示,两种吸积机制并存会抑制巨行星形成,而晚期星子吸积加热延迟气体吸积,结合内向迁移导致形成近距离冰质亚海王星。
2023-04-25 astro-ph.EP
Kepler planet candidates consistent with core accretion
我们表明,从Borucki等人的开普勒候选行星的分布是一致的核心吸积模型的预测。
2011-02-04 astro-ph.EP