Zonal winds of Uranus and Neptune: Gravitational harmonics, dynamic self-gravity, shape, and rotation
天王星和海王星表面的纬向风速度很快，可达每秒几百米。先前对纬向引力谐波和欧姆耗散约束的研究表明，行星内部相对较浅的深度内，风速会迅速减小。通过对结构模型中缺少的动力学引力谐波$J^\prime_4$与流体扰动的比较，我们对天王星和海王星的纬向风衰减进行了限制。为此，我们产生多变的经验结构模型的天王星和海王星使用$4^{\rm th}$阶理论的数字（ToF），离开流体静力学$J_4$作为一个开放的参数。将缺失的动力学贡献分配给纬向风（及其动力学自引力）引起的密度扰动，我们发现纬向风的最大尺度高度是两颗行星行星半径的$\sim 2-3\%$。允许模型在观测值周围的$\pm 5 \times 10^{-6}$范围内具有$J_2$解具有类似的含义。正如预期的那样，自重力对$J^\prime_4$的影响大约比纬向风的影响小10倍。衰变尺度的高度实际上是不敏感的建议修改的整体旋转周期的天王星和海王星在文献中。此外，我们发现，由于纬向风的动态密度扰动有一个可测量的影响的形状的行星，并可能被用来推断风衰减和批量旋转周期通过未来的观测。
2022-10-31 astro-ph.EP
Analytic frozen orbits under the zonal harmonics perturbation from an Earth-like planet
这项工作的重点是提供封闭形式的解析表达式来定义冻结轨道的影响下的纬向谐波的类地行星。特别地，在这项工作中考虑了来自项J2、J3、J4、J5、J6和J7的微扰效应。这是使用幂级数展开的小参数，允许不仅提供一个近似的解决方案，系统，但也确定的分析表达式，定义初始密切条件，产生冻结轨道。因此，所提出的方法允许通过纯分析方法研究接近临界倾角的冻结轨道的分叉。此外，推导了轨道根数的长期变化以及从密切根数到平均根数的转换。还提供了应用实例，以显示本文件中所包括的结果的错误性能。
2022-12-22 astro-ph.EP
Gas giant-like zonal jets in the laboratory
本文与2019年美国物理学会流体动力学（DFD）米尔顿·范戴克奖的海报获奖者有关，该奖项是在DFD流体运动画廊展出的作品。原始海报可在流体运动画廊网站https://doi.org/10.1103/APS.DFD.2019.GFM.P0015上找到。
2020-11-23 astro-ph.EP physics.flu-dyn
Gravity and Zonal Flows of Giant Planets: From the Euler Equation to the Thermal Wind Equation
行星和恒星内部任何非球形的密度分布都会引起非球形的外部引力和形状的变化。如果在木星和土星的云层中观察到的部分或全部纬向流代表了深层内部动力学，那么与深层纬向流相关的密度扰动可能会产生朱诺号任务和卡西尼号大结局探测到的引力信号。在这里，我们提出了一个关键的审查的适用性的热风方程计算风引起的重力矩。我们的分析表明，由TWE计算的风致重力矩与欧拉方程的完全解总体上是一致的。然而，从TWE计算的个人高次矩的准确性关键取决于保留的非球形的背景密度和重力。只有当地球的背景非球性被考虑在内，TWE作出足够准确的预测（百分之几十的误差）与深纬向流的个人高次重力矩。由于TWE是从欧拉方程的旋度导出的，并且是一个局部关系式，因此它不一定涉及任何对欧拉方程贡献无旋项和具有非局部原点的密度扰动。然而，从这些密度的贡献，低调和度的重力矩的预测修正是无法辨别的内部模型的微不足道的变化，而在高调和度的修正是非常小的，百分之几或更少。
2017-03-29 astro-ph.EP
Atmospheric Circulation of Brown Dwarfs and Jupiter and Saturn-like Planets: Zonal Jets, Long-term Variability, and QBO-type Oscillations
棕矮星和直接成像的巨行星显示了活跃的大气环流的重要证据，这导致了云结构中的大规模斑块，随着时间的推移显着演变，如红外线曲线和多普勒地图所证明的那样。这些观测结果提出了关于环流的基本性质，其时间变化以及与木星和土星环流的整体关系的关键问题。木星和土星本身在云层中也有许多强劲的纬向（东西向）喷流;此外，这两颗行星都有长期的平流层振荡，包括纬向风和温度的扰动，这些扰动会在约4年（木星）和约15年（土星）的时间尺度上向下传播。这些振荡被称为木星的准四年振荡（QQO）和土星的半年振荡（SAO），被认为类似于地球上的准两年振荡（QBO），这是由对流层赤道波向上传播驱动的。为了研究这些问题，我们在这里提出了全球性的，三维的，高分辨率的数值模拟流在分层的大气-覆盖对流内部-褐矮星和类星体行星。内部对流的影响参数化诱导小尺度，随机变化的扰动的辐射对流边界的基础上的模型。在模拟中，对流扰动产生大气波和湍流，与旋转相互作用，产生大量的纬向喷流。此外，赤道平流层呈现出堆叠的东向和西向喷流，随着时间的推移向下迁移，正是发生在地球的QBO，木星的QQO，土星的SAO。这是第一次在巨行星的3D数值模拟中展示类似QBO的现象。
2019-08-02 astro-ph.EP
A dynamo driven by zonal jets at the upper surface: Applications to giant planets
我们提出了一个发电机机制所产生的正压不稳定的纬向急流在旋转球壳的存在。纬向流的剪切不稳定性以全局Rossby模的形式发展，其方位波数取决于纬向急流的宽度。我们获得自持磁场在磁雷诺数大于1000。我们表明，罗斯贝波的传播是至关重要的发电机行动。轴对称极向磁场的振幅取决于Rossby模的波数，因此取决于纬向喷流的宽度。我们讨论了这种发电机机制产生的巨行星的磁场的兼容性。我们的研究结果表明，磁场的拓扑结构和在巨行星表面观察到的纬向风的轮廓之间可能存在联系。对于窄的类木星喷流，极向磁场由轴向偶极主导，而对于宽的类海王星喷流，轴对称极向场较弱。
2015-04-22 astro-ph.EP physics.flu-dyn physics.geo-ph
Generation of equatorial jets by large-scale latent heating on the giant planets
三维数值模拟表明，由水蒸气凝结产生的大尺度潜热加热可以产生类似于气体巨星（木星和土星）和冰巨星（天王星和海王星）的多个纬向喷流。对于合理的水丰度（木星/土星上的3-5倍太阳和天王星/海王星上的30倍太阳），我们的模拟产生了木星和土星的20个纬向喷流，天王星和海王星上的3个纬向喷流，类似于在这些行星上观察到的喷流数量。此外，这些木星/土星的情况下产生赤道超旋转，而天王星/海王星的情况下产生赤道次旋转，与观测到的赤道喷流方向一致.敏感性测试表明，水的丰度，行星自转速率和行星半径都是控制因素，其中水起着最重要的作用;适度的水丰度、大的行星半径和快速的自转速率有利于赤道超自转，而大的水丰度则有利于赤道亚自转，无论行星半径和自转速率如何。考虑到木星和土星相对于天王星和海王星具有更大的半径、更快的自转速率以及可能更低的水丰度，我们的模拟因此为木星和土星上存在赤道超自转以及天王星和海王星上缺乏超自转提供了一种可能的机制。然而，土星可能会带来困难，因为我们的模拟无法解释该行星超旋转喷流的异常高速度（约400米/秒）。在我们的模拟纬向急流表现出适度的违反正压和Charney-Stern稳定性标准。总的来说，我们的模拟虽然是理想化的，但支持这样一种观点，即潜热在产生巨行星上的喷流中起着重要作用。
2009-10-22 astro-ph.EP
Model of deep zonal flows in giant planets
本文提出一种由热风方程控制的机制，解释巨行星表面纬向流如何随深度逐渐衰减，并通过三维数值模拟证明纬向急流可深入行星内部，与Juno引力数据相符。
2025-10-14 astro-ph.EP physics.flu-dyn
Zonal flow regimes in rotating anelastic spherical shells: an application to giant planets
在巨行星上观测到的表面纬向风形成了一种复杂的喷流模式，具有交替的顺时针和逆时针方向。虽然主赤道带位于气体巨星上，但两颗冰巨星都有明显的逆行赤道喷流。我们使用旋转球壳中的可压缩对流的三维数值模型来探索旋转或浮力主导力平衡的不同制度中的纬向流的性质。我们进行了系统的参数研究，以量化的依赖纬向流的背景密度分层和对流的驱动。我们发现赤道纬向风的方向是由浮力和科里奥利力的比值控制的。在旋转主导的制度中，发现由雷诺应力维持的赤道带。在浮力主导科里奥利力的情况下，每单位质量的角动量是均匀的，赤道带是逆行的，让人想起在冰巨星中观察到的。在这个制度中，纬向射流的振幅取决于背景密度对比与强分层模型产生更强的射流比可比弱分层的情况下。此外，我们的结果可以帮助解释恒星对流区的滞弹性模型中发现的类太阳和“反太阳”微分自转之间的过渡。在强分层的情况下，我们发现，领先的顺序力平衡可以显着变化的深度（旋转为主的内部和浮力为主的薄表层）。这种所谓的“过渡状态”在主赤道急流中有一个明显的特征，它显示出一个明显的凹坑，其中气流振幅朝赤道方向明显衰减。在木星上也观察到类似的凹陷，这表明行星内部的对流可能在这种情况下运作。
2013-02-25 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.flu-dyn
A common law for the differential rotation of planets and stars
本研究通过分析太阳观测及土星和超热木星模拟，发现行星和恒星纬向流动能均遵循 $\ell^{-5}$ 标度，揭示了一种与驱动无关的普适形成机制。
2024-07-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
Linking Zonal Winds and Gravity: The Relative Importance of Dynamic Self Gravity
最近对木星和土星引力场的精确测量限制了这些行星外层的纬向流的性质。一个简化的动力方程，有时称为热成风或热重力风方程，建立了纬向流和相关浮力扰动之间的联系，这反过来又可以用来产生动态重力扰动。动态引力扰动的作用是否需要明确地包含在这个方程中，我们称之为动态自引力（DSG），一直是一个激烈的争论。我们表明，在合理的假设下，方程可以解决（半）解析。这使我们能够量化DSG对每个重力谐波的影响，实际上独立于纬向流或行星内部模型的细节。随着球谐次数l的增加，影响减小。对于l=2度到约l=4度，DSG是一阶效应，在任何试图反演纬向流特性的重力测量值时都应考虑到它。对于大约l=5到大约l=10的度数，DSG的相对影响大约为10%，因此似乎值得包括，特别是因为这与这里提出的方法几乎没有额外的成本。对于更高的程度，似乎值得怀疑的是，重力测量或内部模型是否会达到所需的精度相当于DSG的影响，只有百分之几。
2019-09-05 astro-ph.EP
Depth Dependent Dynamics Explain the Equatorial Jet Difference Between Jupiter and Saturn
本研究利用三维深对流模拟证明大气深度决定木星与土星赤道纬向喷流的强度和纬度宽度，从而解释二者观测差异。
2024-10-29 astro-ph.EP
From gas to ice giants: A unified mechanism for equatorial jets
本研究提出对流驱动柱状结构的分岔机制，统一解释了气态巨行星的东向超旋转与冰巨行星的西向亚旋转赤道急流，并揭示了其波性质与动量平衡的共性。
2025-10-09 astro-ph.EP
The compressional beta effect: a source of zonal winds in planets?
像木星和土星这样的巨大行星在其表面上具有强烈的纬向风模式。虽然在过去的几十年里，已经提出了几种不同的机制来驱动这些喷流，但纬向风的起源仍然不清楚。在这里，我们探讨了行星旋转与对流流体的压缩和膨胀的相互作用可以通过压缩莱茵型机制驱动多个深纬向喷流的可能性，正如Ingersoll和Pollard（1982）最初提出的那样。在一定的限制，这种深层机制被证明是数学上类似于经典的莱茵河机制可能在云的水平。预计射流将出现在压缩莱茵长度$l_R = (2 Ω\langle H_ρ^{-1} \rangle v_{jet}^{-1} )^{-1/2}$上，其中$Ω$是角速度，$\langle H_ρ^{-1} \rangle$是平均逆密度标度高度，$v_{jet}$是典型的射流速度。使用滞弹性近似的二维数值模拟表明，这种机制鲁棒地产生预测宽度的射流，并且它通常在比$O(l_R)$更深的系统中占主导地位。观察到潜在的涡阶梯自发形成，通常伴随着不稳定分层浮力阶梯。该机制仅在大旋转速率下运行，超过了球壳深对流三维模拟中通常达到的旋转速率。应用于木星和土星，压缩莱茵尺度合理地符合现有的观测。有趣的是，即使是弱的垂直密度变化，如那些在地球核心可以引起大量的射流，导致根本不同的流动结构比预测的Boussinesq模型通常在这种情况下使用。
2014-04-28 astro-ph.EP physics.flu-dyn physics.geo-ph
How well do we understand the belt/zone circulation of Giant Planet atmospheres?
我们太阳系的四颗巨行星的大气层有一个共同的、观察得很好的特征：它们都显示出行星带状的图案，不同温度、成分、气溶胶性质和动力学的区域被纬向和垂直梯度（即，东-西）风。在木星上，由低温、气溶胶不透明度升高和准守恒化学示踪剂增强所形成的反射性白色条带被称为“带”。相反，温度升高、气溶胶减少和化学示踪剂减少的暗带被称为“带”。“在土星上，我们通过它们的温度和风的特征来定义气旋带和反气旋区，尽管它们与土星赤道的关系不像木星那么清楚。在遥远的天王星和海王星上，带状日冕对比度与环境属性之间的确切关系是一个积极研究的课题。本文试图将观测到的带和带的性质与（i）从木星和土星云层涡动角动量汇聚到向东的纬向急流中推断的纬向翻转和带中湿对流活动的普遍性相协调;和（ii）从对流层上部温度结构推断的相反纬向运动，这意味着纬向急流随云上高度的衰减和消散。这两种情况表明，纬向环流在相反的方向，前者表明上升流带，后者表明上升流带。这为我们目前对巨行星大气层带状结构的理解提出了一个未解决的悖论，可以通过多层垂直结构的“堆叠循环单元”来解决。[摘要]
2020-01-06 astro-ph.EP
A Global Simulation of the Dynamo, Zonal Jets, and Vortices on Saturn
土星内部的流体动力学产生了东西向交替的喷流、大的气旋和反气旋涡旋，以及一个以偶极为主的磁场，该磁场围绕行星旋转轴高度轴对称。以自洽的方式模拟这些特征对于理解土星内部和大气的动力学至关重要。在这里，我们报告了一个湍流的高分辨率发电机模拟在一个球壳，同时产生这些功能的第一次。一个关键的模型成分是一个长期假设的稳定分层层（SSL），夹在深金属氢层和外部低电导率分子层之间，这是由于氦在金属氢中的溶解度有限。模式在分子层中自发地产生极气旋和显著的中低纬急流活动。离赤道低纬急流部分穿透SSL并与磁场相互作用。这有助于使磁场围绕旋转轴轴对称，并将一些极向磁场转换为环向场，其表现为围绕较深发电机区域的两个全局磁能环。该模拟还模拟了土星磁能谱中第五球谐的独特下降，这是从卡西尼大结局测量中推断出来的。我们的模型突出了SSL在塑造巨行星的流体动力学和磁性特征方面的作用，例如土星。
2022-12-20 astro-ph.EP
The Effect of an Early Planetesimal-Driven Migration of the Giant Planets on Terrestrial Planet Formation
由于星子的散射而引起的巨行星的迁移导致了强大的共振穿过小行星带和类地行星区域。巨行星迁移的确切时间和方式尚不清楚。在本文中，我们提出了一个调查的结果，形成的类地行星期间和之后的巨行星的迁移。后者被认为是在星云盘消散后立即发生的--即相对于晚期重轰炸（LHB）的时间来说是“早期”的。我们模拟的巨行星早期迁移的假设原因是行星和分散的星子之间的角动量转移。
2011-01-19 astro-ph.EP
Jupiter will become a hot Jupiter: Consequences of Post-Main-Sequence Stellar Evolution on Gas Giant Planets
当太阳上升到红巨星分支（RGB）时，它的光度会增加，所有的行星都会受到比现在大得多的照射。特别是木星，可能最终比热的海王星GJ 436 b受到更高的辐射，因此，可以适当地称为“热木星”。“当它们的恒星经历RGB或渐近巨星分支（AGB）阶段时，许多目前已知的位于几个AU轨道上的木星质量行星将接受与热木星相当的辐射水平，这将短暂地将它们的大气温度升高到~1000 K或更高。此外，后主序星周围的大质量行星可能会从增强的恒星风中吸积不可忽略的物质，从而显著改变其大气化学，并在恒星质量损失最严重的时期引起显著的吸积光度。未来几代的红外线观测站也许能够探测这种热行星大气的热和化学结构。最后，我们认为，不像他们的主序星类似物（其纬向风被认为是组织在只有几个广泛的，行星尺度的射流），红巨星热彗星应该有多个，窄射流的纬向风和有效的昼夜再分配。
2012-07-11 astro-ph.EP
Zonal flow scaling in rapidly-rotating compressible convection
木星和土星的表面风主要是纬向风。每颗行星都表现出强烈的赤道气流，两侧是高纬度的多个交替的纬向风。这些流动的渗透深度长期以来一直存在争议，仍然是一个未解决的问题。以前的旋转对流模型获得了多个高纬度带状喷流，与巨行星上的喷流相当，假设不可压缩（Boussinesq）流体，这对气体巨行星来说是不现实的。后来的可压缩旋转对流模型只得到了很少的高纬度急流，这些急流不适合于标度分析。在这里，我们提出了3-D数值模拟的可压缩对流在快速旋转球壳。为了探索高纬度纬向喷流的形成和缩放，我们考虑具有强径向密度变化和Ekman数范围的模型，同时保持土星的纬向流Rossby数特征。所有的模拟结果都显示出切向圆柱体外有一个很强的近赤道喷流。在低埃克曼数时，切向圆柱体内的每个半球中形成几个交替的射流。为了分析我们的数值模型和木星和土星的射流缩放，我们扩展莱茵缩放的基础上的地形$β$参数，这是以前适用于不可压缩流体的球壳，可压缩流体。喷流宽度预测的修改后的莱茵河长度被认为是在相对较好的协议与我们的数值模式的结果和云跟踪观测木星和土星。
2014-03-26 astro-ph.EP physics.flu-dyn physics.geo-ph
Signatures of a planet-planet impacts phase in exoplanetary systems hosting giant planets
系外行星系统中的巨行星位于非圆形的近距离轨道上。我们认为，这些偏心率出现在一个阶段的巨大影响，类似于最后阶段的太阳系组装，形成地球的月球。在这种情况下，行星彼此分散并碰撞，随着它们合并，质量相应增长。我们数值积分了一个具有不同总行星质量的系统系综，允许碰撞增长，以表明（1）今天观察到的高偏心率巨星可能优先形成于初始总行星质量较高的系统中，（2）所观察到的巨行星偏心率分布的上限与行星-行星散射一致。我们预测，合并将产生一个人口的大质量巨行星之间的1和8 au从他们的恒星。
2019-10-08 astro-ph.EP
Reversal and amplification of zonal flows by boundary enforced thermal wind
在快速旋转的天体，如太阳、气体或冰巨星中，纬向流以各种表面模式和振幅形成。太阳、木星和土星的差速自转有一个超旋转的赤道区域，而冰巨星海王星和天王星则有一个比行星自转慢的赤道喷流。全球数值模式覆盖的光学厚，深入和快速旋转的气体巨星对流信封成功地再现赤道的喷流。在这样的模式中，对流柱形状的主导科里奥利力通常表现出一致的倾斜。因此，角动量通过雷诺应力被泵离旋转轴。这些模式被发现是强烈的地转，因此，沿旋转轴的纬向流结构的调制，例如，由持续的纬度温度梯度，似乎是次要的。在我们的研究中，我们刺激这些热量梯度和由此产生的非地转流应用轴对称和赤道对称的外边界热通量异常（$Y_{20}$）与可变的振幅和符号。这种强迫模式模拟了强烈的太阳或恒星辐射的热效应。我们的结果表明，非地转流与强迫振幅$q^\star$线性放大，导致赤道急流更明显的酒窝（类似木星）。然而，地转流的贡献，抑制弱$q^\star$，但反转和重新放大一旦$q^\star$超过临界值。逆地转差异旋转一直保持现在也反向倾斜柱和令人想起的纬向流剖面观察到的冰巨人。对主要力量平衡的分析和参数研究进一步促进了这些结果。
2016-09-08 astro-ph.EP physics.flu-dyn physics.geo-ph
Impact of Gas Giant Instabilities on Habitable Planets
许多太阳系外高偏心率气体巨星的探测表明，在行星系中，动力学不稳定性是常见的。这些不稳定性可以改变气体巨星的轨道以及类地行星的轨道，从而将可居住行星抛出或移出宜居带。在这项工作中，423个模拟与153个不同的假设行星系的气体巨星和类地行星已模拟探索轨道稳定的可居住行星。初始参数变化包括巨行星的数量、距离和质量以及恒星类型。发现气体巨星的初始数量和初始距离与可居住行星的存活率之间存在线性关系，由两颗巨行星组成的行星系对类地行星相当有利，而六颗巨行星则往往导致宜居带完全消失。巨行星之间的初始距离为5希尔半径的系统有很高的机会拥有一颗可居住的行星，尽管更紧凑的系统具有很大的破坏性。巨大的行星质量对可居住世界的稳定性影响较小。此外，还确定了一颗被观测到的巨大系外行星的现今轨道与可居住行星的存活率之间的联系。根据经验，观测到的气体巨星的偏心率高于0.4，倾角高于20度，经历了强烈的行星-行星散射，并且在其系统中不太可能有可居住的行星。此外，研究人员发现，K或M星周围的可居住行星比G星周围的行星存活率更高。
2018-02-15 astro-ph.EP
Ice Giant Circulation Patterns: Implications for Atmospheric Probes
从多光谱遥感得到的大气环流模式可以作为未来现场探测任务选择合适进入点的指南。自20世纪80年代旅行者2号飞越以来，地面和太空观测站30年的观测已经产生了一幅冰巨人环流的图片，这是复杂的，令人困惑的，完全不同于在气体巨人上看到的。本次审查旨在调和各种竞争的环流模式从观测的角度来看，占空间分辨测量：纬向对流对比度和带状外观;云跟踪纬向风;温度和para-H $_2$测量以上的冷凝云;和赤道到极点的对比，在对流层较深的可冷凝挥发物（甲烷和硫化氢）。这些观测确定了三个不同的纬度域：赤道域的深层上升流和对流层上部沉降，可能以逆行纬向急流的峰值为界，类似于木星气旋带;中纬度过渡域的对流层上部上升流，强烈的云活动，类似于木星反气旋带;和一个强烈的下沉，挥发性耗尽，和小规模（和潜在的季节性变化）对流活动的极地域。综合考虑，多波长观测结果表明，存在一种层叠的环流单元（至少两个在对流层，一个在平流层）的分层结构，这些环流单元可能在垂直方向上被（一）与云凝结有关的强分子量梯度，以及（二）从深层热直接环流制度向高空波驱动环流制度的过渡所分隔。在未来十年中，可以通过3D模拟和未来世界级设施的观测来测试推断的环流。[删节]
2020-02-17 astro-ph.EP
Internal Structure of Giant and Icy Planets: Importance of Heavy Elements and Mixing
在这一章中，我们总结了目前对巨行星内部结构的认识。我们集中在重元素的重要性和它们在决定行星的组成和内部结构，在行星形成，并在行星的长期演化的作用。我们简要地讨论了内部结构模型是如何推导出来的，给出了太阳系外行星的可能结构，并总结了巨行星形成和演化。最后，我们将介绍巨型系外行星，并讨论如何利用它们来更好地理解巨型行星作为一类行星天体。
2018-06-07 astro-ph.EP
Effects of Dynamical Evolution of Giant Planets on Survival of Terrestrial Planets
目前观测到的太阳系外巨行星的轨道分布允许假设的类地行星有边缘稳定的轨道。在本文中，我们提出，许多这些系统可能没有额外的行星在这些“稳定”的轨道上，因为过去的动力学不稳定的巨行星可以删除它们。我们数值研究了多个巨行星的早期演化对内行星的轨道稳定性的影响，这些内行星被模拟为测试粒子，并确定了它们的动力学不稳定区域。以前的研究表明，大多数这样的测试粒子是由于与巨行星的近距离接触而被喷射出系统的。在这里，我们表明来自巨行星的长期扰动可以将测试粒子去除到至少比其最小近心距离小10倍的范围内。我们的研究结果表明，除非巨行星之间的动力学不稳定性要么不存在，要么像行星-行星碰撞那样安静，否则在几个天文单位的巨行星轨道内，大多数低至~0.1天文单位的测试粒子可能会消失。事实上，在大约30%的幸存测试粒子中，大约四分之三属于行星-行星碰撞的情况。我们发现我们的数值计算结果和长期理论之间有很好的一致性，并提出了一个半解析公式，估计的动态不稳定区域的测试粒子只是从巨行星的演化。最后，我们的数值计算结果与观测结果吻合得很好，并预测了在偏心巨行星系统中存在热岩质行星。
2013-05-10 astro-ph.EP
Formation of terrestrial planets in eccentric and inclined giant planet systems
最近几年，已经有关于巨行星的行星轨道相互倾斜的证据。本文旨在研究偏心和倾斜的大质量巨行星对类地行星形成过程的影响，并探讨它是否可能导致倾斜的类地行星的存在。我们对偏心和倾斜巨行星系统中的行星吸积晚期进行了126次模拟。在II型迁移和行星-行星散射的共同作用下，巨行星系统的物理和轨道参数来自于三颗巨行星在气体盘后期阶段的n体模拟。十四两个和三个行星的配置已被选定，与多样化的质量，半长轴（共振配置或不），偏心率和倾角（包括共面系统）在分散的气体盘。然后，我们跟踪了这些系统与由星子和胚胎组成的内盘的引力相互作用（每个系统9次运行），详细研究了形成的类地行星的最终配置。虽然共面巨行星系统中有几颗类地行星，一般都和地球一样大，并且主要在低偏心率和低倾角的轨道上，但在具有相互倾斜的巨行星系统中形成的类地行星通常数量较少，质量较小（<0.5 M_{\Earth}），并且具有更大的偏心率和倾角。这项工作表明，通过经典吸积理论，即使在脱离盘相的共面巨行星系统中，类地行星也可以在稳定的倾斜轨道上形成。
2018-02-01 astro-ph.EP
Colliding in the shadows of giants: Planetesimal collisions during the growth and migration of gas giants
巨行星迁移是行星系演化过程中的重要现象。最近的工作表明，巨行星生长和迁移可以塑造小行星带，但这些工作没有考虑微行星之间的相互作用。我们计算了气体巨行星生长和迁移过程中星子盘的演化，包括星子-星子碰撞。这些碰撞的数量、位置和碰撞速度取决于具体的生长和迁移路径，我们发现巨行星生长本身对碰撞速度的影响很小，并且大部分被生长中的巨行星散射的星子在生长期间不会相互碰撞。与此相反，我们发现，巨行星迁移诱导大量的高速碰撞的星子。这些撞击有足够的速度引起冲击波引起的水冰和星子的硅酸盐成分的蒸发，并导致身体的灾难性破坏。撞击碎片可能会形成新的物体。碰撞演化降低了小行星通过巨行星生长和迁移注入小行星带的效率。植入小行星带的一小部分最大的星子可能是通过碰撞处理的。我们确定了重要的后果，行星吸积模型中没有考虑的星子碰撞。在巨行星迁移过程中高速碰撞的普遍性，以及它们与陨石性质和球粒形成的潜在联系，使得撞击蒸发成为一个至关重要的现象。小行星成分蒸发的后果需要进一步的详细研究。需要新的星云内碰撞结果模型和新的星子形成模型。
2020-08-12 astro-ph.EP
Giant planet effects on terrestrial planet formation and system architecture
太阳系的巨行星可能在塑造类地行星的结构方面发挥了重要作用。利用一个更新的碰撞模型，我们进行了一系列高分辨率的N体积分，以探讨巨行星质量，类地行星的形成和系统结构之间的关系。我们改变居住在木星和土星轨道上的行星的质量，并检查对内部地球系统的影响。我们发现外部巨行星的质量与由此产生的行星的碰撞历史之间存在相关性，这对行星的性质具有影响。质量更大的巨星也会产生类地行星，它们的轨道更小，更圆。我们没有发现外部巨行星质量和系统中产生的地球类似物（质量和半长轴类似）的数量之间有很强的相关性。这些结果使我们能够预测类地行星的性质，这些行星绕着遥远的类太阳恒星系统运行，这些恒星系统在长轨道上拥有巨大的行星同伴-这些系统将是美国宇航局即将到来的宽视场红外太空望远镜（WFIRST）任务的优先事项。
2019-02-06 astro-ph.EP
How the presence of a giant planet affects the outcome of terrestrial planet formation simulations
本文利用GENGA开展约50 Myr的N体模拟，考察不同质量、轨道半径的外侧巨行星及初始胚胎分布对类地行星形成的影响，发现巨行星会增强相互作用并使轨道更紧凑，但过近会抑制大质量岩质行星形成。
2024-05-07 astro-ph.EP
Giant planets: good neighbors for habitable worlds?
巨行星的存在以多种方式影响着潜在的宜居世界。巨大的天体邻居可以促进行星核心的形成，并改变小行星和彗星向地球类似物的涌入。此外，巨行星可以通过引力改变轨道间接改变地球世界的气候。通过对迄今已知的147个拥有一颗主序星和一颗巨行星的系外行星系统的研究，我们发现，即使两颗行星都有稳定的轨道，“巨邻居”的存在也会减少类地行星保持宜居的机会。然而，在一小部分系统中，巨行星稍微增加了宜居带的范围，前提是地球具有很高的气候惯性。在提供限制的地方，巨行星停止影响宜居带的大小在一个有害的方式，我们确定在寻找宜居世界的主要目标。
2018-04-06 astro-ph.EP
Near Mean Motion Resonance of Terrestrial Planet Pair Induced by Giant Planet: Application to Kepler-68 System
在这项工作中，我们研究的配置形成的两个内部类地行星附近的平均运动共振（MMR）的一个遥远的气体巨星的扰动开普勒68系统，进行了数千个数值模拟。结果表明，类地行星的形成与第一类迁移的速度、行星的质量和巨行星的存在有关。这颗巨行星的质量和偏心率可能在塑造系统的最终配置方面发挥关键作用。如果巨行星以偏心轨道围绕中心恒星旋转，则内行星对可以被困在5：3或7：4的MMR中，这与开普勒-68的观测配置相似。此外，我们还发现，如果巨行星的质量大于5 $M_J$，则中间行星的偏心率可以被激发到大约0.2，否则类地行星倾向于保持近圆轨道。我们的研究可能提供一个可能的行星系的形成方案，拥有几个类地行星附近的MMR内部和一个气体巨星外部。
2020-06-25 astro-ph.EP
Linking Zonal Winds and Gravity II: explaining the equatorially antisymmetric gravity moments of Jupiter
最近对木星（朱诺）和土星（卡西尼）的重力场测量证实，存在深度分别为各自半径5%和15%的深纬向流。将纬向风引起的密度扰动与引力矩联系起来，已经成为研究气体巨星内部动力学的一个重要工具。以前的研究不同的假设，风速如何与密度异常，其衰减随深度的函数形式，反对称风在赤道平面上的连续性。大多数建议的垂直结构表现出相当平滑的径向衰减的纬向风，这似乎与观测到的长期变化的磁场和纬向风的盛行地转不一致。此外，结果依赖于人工赤道正则化或完全忽略赤道不连续性。我们赞成一种替代结构，在赤道反对称纬向风在赤道纬度带之间的$\pm 21^\circ$仍然很浅，它不会有助于重力信号。高纬度的风足以令人信服地解释测得的重力矩。我们的研究结果表明，风是地转的，即沿圆柱体恒定，在外部$3000\,$公里，并迅速衰减以下。优选的风结构比以前认为的要深50%，与测得的重力矩一致，符合磁约束和绝热大气的要求，并且不受赤道间断处理的影响。
2021-02-25 astro-ph.EP
Anelastic dynamo models with variable electrical conductivity: an application to gas giants
观测到的木星和土星的表面动力学主要是由带状系统的纬向风。它们的深度仍然不清楚，但它们被认为是局限于最外层的信封，那里的氢仍然是分子，导电性很小。维持这两颗气态巨行星偶极主导磁场的发电机可能在氢呈现金属状态的更深的内部运行。在这里，我们提出了数值模拟，试图模拟纬向风和内部发电机的行动在一个综合的方法。使用滞弹性版本的MHD代码MagIC，我们探讨了密度分层和径向电导率变化的影响。大多数情况下，假设电导率在较厚的内部金属区域中保持恒定，并且在整个分子包层中朝向外部边界呈指数衰减。我们的研究结果表明，较强的密度层结和较弱的导电外层的组合是必不可少的调和偶极子为主的发电机行动和激烈的赤道纬向急流。以前的模拟与均匀的电导率表明，这两个仅仅是排他性的，与解决方案要么有强纬向风和多极磁场或弱纬向风和偶极主导的磁场。在我们的模拟中，所有的喷流都倾向于地转，因此可以直接穿过对流层。这里探讨的特定设置允许强赤道急流保持局限于较弱的传导外部区域，在那里它不干扰更深的发电机作用。另一方面，侧翼的中高纬喷流必须保持微弱才能产生强偶极磁场。木星和土星上较猛烈的喷流，只有当它们被限制在较弱的导电外层时，才似乎与观测到的偶极场相容。
2013-06-26 astro-ph.EP physics.geo-ph
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 Fragility of the Terrestrial Planets During a Giant Planet Instability
如果巨行星经历轨道不稳定性，使一个或多个冰巨星蒸发，那么外太阳系的许多特征在数值模拟中都会重现。在这种不稳定期间，木星和土星的轨道发生偏离，跨越其2：1平均运动共振（MMR），这种共振交叉可以激发类地行星轨道。使用这种巨大的行星不稳定性的模拟大合奏，我们直接模拟在此过程中的类地行星轨道的演变，特别注意再现外行星的基本特征的系统。在保留四颗巨行星并以木星和土星超过2：1的MMR结束的系统中，我们发现至少有85%的概率至少有一颗类地行星丢失。此外，设法保留所有四个类地行星的系统通常会以类地行星的偏心率和倾角大于观测值而结束。类地行星轨道的激发水平与观测轨道相当的可能性小于~5%。如果我们考虑到外行星轨道复制良好的概率，我们发现内行星和外行星的轨道结构在同一系统中同时复制的概率为1%或更低。这些微小的概率增加了这样一种可能性，即巨行星的不稳定性发生在类地行星形成之前。这种情况意味着巨行星的不稳定性不是后期重轰炸的来源，类地行星的形成是在巨行星处于现代构型时完成的。
2015-10-28 astro-ph.EP
Giant Planets
我们回顾了木星，土星，天王星和海王星的内部结构和演化，以及太阳系外的巨行星，特别强调限制其全球组成。
2009-12-10 astro-ph.EP
The Final State of the Thermal Evolution of Free-Floating Giant Planet
本文讨论了冷巨行星内部超导态金属氢的存在问题。我们证明了{ \it cold}行星代表了自由漂浮巨行星热演化的最终状态。
2011-09-06 astro-ph.EP
Giant Planet Interior Structure and Thermal Evolution
我们讨论了巨行星的内部结构和组成，以及随着这些行星随着时间的推移冷却和收缩，这种结构如何变化。在这里，我们将巨行星定义为具有可观测到的氢氦包层的行星，其中包括主要由H/He气体组成的类海王星行星，以及主要由比H/He重的元素组成的类海王星行星。介绍了行星物质的状态方程，静态结构模型和热演化模型的建立。我们将这些模型应用于靠近母恒星的凌日行星，以及远离母恒星的直接成像行星。已经假设膨胀的近距离过境行星的半径的机制进行了讨论。我们还回顾了从太阳系巨行星的研究中获得的知识。巨行星物理学的前沿讨论着眼于未来的行星发现。
2009-11-16 astro-ph.EP
Planetesimal fragmentation and giant planet formation: the role of planet migration
在核心吸积的标准模型中，巨行星的核心是由星子吸积形成的。在这种情况下，星子人口的演变在大规模核心的形成中起着重要作用。最近，我们研究了星子碎裂在巨行星原位形成中的作用。然而，行星和气体盘之间的角动量交换导致行星在盘中迁移。在这项新的工作中，我们纳入了行星的迁移，并在全球范围内研究行星迁移在形成一个巨大的核心时，星子的人口演变的行星吸积，迁移由于星云的阻力，和碎片由于星子碰撞的作用。
2014-09-24 astro-ph.EP
A Definition for Giant Planets Based on the Mass-Density Relationship
我们提出了质量范围从行星（M ~ 0.01 M_Jup）到恒星（M > 0.08 M_Sun）的天体的质量-密度关系（log M - log rho）。这种关系显示了三个不同的区域，它们被log M - log rho平面中斜率的变化所分隔。特别是，质量在0.3 M_Jup到60 M_Jup范围内的天体遵循紧密的线性关系，没有区分低质量端（巨行星）和高质量端（褐矮星）的区别特征。因此，巨行星和褐矮星之间的区别似乎是武断的。我们提出了一个新的定义的巨行星的基础上简单的变化的日志$M$与log ρ关系的斜率。根据这个标准，质量小于~ 0.3 M_Jup的天体是低质量行星，要么是冰质的，要么是岩石的。巨行星的质量范围为0.3兆焦耳至60兆焦耳。类似于恒星主序星，位于巨行星序上端的天体（褐矮星）可以简单地称为“高质量巨行星”，而质量接近木星的行星可以被认为是“低质量巨行星”。
2015-06-16 astro-ph.EP
Formation of Giant Planets
巨行星的质量是地球的几十到几千倍，而且是地球的好几倍。它们的大部分体积被氢和氦占据，它们是形成它们的原恒星盘的主要成分。值得注意的是，相对于太阳而言，太阳系巨行星也富含较重的元素，这表明固体物质参与了它们的组装。巨行星占据了我们行星系统和它们所在的太阳系外行星系的大部分质量。因此，巨行星是决定行星系轨道结构的主要因素，并可能影响类地行星的组成。本章描述了根据目前的知识，可以导致巨行星形成的主要途径，即核心成核吸积模型，以及另一种途径，即盘不稳定性模型，它可能导致在宽轨道上形成行星质量的物体。
2018-06-14 astro-ph.EP
Spin Dynamics of Extrasolar Giant Planets in Planet-Planet Scattering
行星-行星散射最能解释太阳系外巨行星的离心率分布。过去的文献表明，行星的轨道演变是由于行星-行星散射。本文研究了双行星系统中行星-行星散射中行星的自旋演化。自旋可以显着演变，由于自旋-轨道耦合可能通过演变的自旋和轨道进动在行星-行星散射阶段。行星自转的主要扭矩来源是恒星扭矩，行星平面扭矩的贡献可以忽略不计。作为自旋演化的结果，行星最终可能会像我们太阳系中的行星一样具有显著的平行度（行星自身轨道法线与自旋轴之间的角度）。
2021-03-29 astro-ph.EP
The destruction of inner planetary systems during high-eccentricity migration of gas giants
热彗星是巨大的行星，其轨道是一个天文单位的百分之几。它们不与低质量的近距离行星共享系统，尽管后者非常常见。有两种热行星的迁移通道被提出：通过原行星气体盘或通过高偏心行星的潮汐循环。我们发现，将成为热彗星的高偏心巨行星清除了系统中任何低质量的内行星，解释了观测到的热彗星缺乏这样的同伴。这种相互作用的一个不太常见的结果是，巨行星被内行星抛射出去。此外，这种相互作用可以在半长轴$<1$ AU的中高偏心率上植入巨行星，这是一个难以填充的区域。我们的工作支持了这样一个假设，即大多数热彗星在高离心率阶段之后到达它们当前的轨道，可能是由其他行星或恒星同伴激发的。
2015-06-04 astro-ph.EP
Consequences of semidiurnal thermal tides on hot Jupiters zonal mean flows
炽热的恒星受到强烈的恒星加热。由此产生的热潮汐可以扭转它们的大气层进入异步旋转，而这些行星通常被认为与它们的主恒星锁定在自旋轨道同步。特别是，热大气扭矩可以大大增强的潮汐响应的动力成分，即与内波的传播相关的组件。由于涉及复杂的动力学，半解析方法是至关重要的，以了解的物理机制，负责的热潮汐的频率共振行为，并量化大气潮汐扭矩。在这项工作中，我们回顾了Arras \& Socrates（2010）的早期工作，并提出了一个改进的热潮汐模型，考虑到旋转和辐射冷却。使用这种新的建模，我们计算分析的大气潮汐响应的热对流，并显示与低频内部重力波的共振能够驱动异步纬向流的范围内1-30天。
2018-11-22 astro-ph.EP
Final Masses of Giant Planets III: Effect of Photoevaporation and a New Planetary Migration Model
本文提出了一个新的巨行星形成的简单模型，该模型在原有模型的基础上加入了光蒸发引起的盘质量损失和新的II型迁移公式，从而预测了在给定盘中诞生的巨行星的最终质量。该模型提供了一些有趣的结果。首先，它给出了行星质量和轨道半径图中的宇宙演化轨迹，阐明了巨行星在失控气体吸积阶段如何在生长过程中迁移。质量比木星小的巨行星在失控的气体吸积阶段只会发生轻微的径向迁移。第二，巨行星的最终质量近似地作为三个参数的函数给出：在逃逸气体吸积到行星上的开始时间的初始盘质量，由于光蒸发的质量损失率，以及开始时间。另一方面，最终行星质量几乎与盘半径、粘性和初始轨道半径无关。最后得到的行星质量接近或小于初始质量的10%。第三，所提出的模型成功地解释了性质的质量分布的巨型系外行星的质量分布观测到的原行星盘的质量损失率由于光蒸发的合理范围内。
2020-02-18 astro-ph.EP
The role of planetesimal fragmentation on giant planet formation
在行星形成的标准场景中，类地行星和巨行星的核心是由星子吸积形成的。随着行星胚胎的成长，由于胚胎产生的引力激发，星子的速度色散增加。微行星相对速度的增加导致了微行星之间的碰撞破碎。我们研究了星子碎裂在巨行星形成中的作用。我们分析了星子碎片化如何改变大范围的星子大小和磁盘质量的巨行星的核心的增长。我们将一个模型的星子碎裂到我们的模型，在原地巨型行星形成。我们计算了固体表面密度（星子加碎片）的演变，由于行星吸积，迁移和破碎。微行星碎片的加入显著地改变了行星的形成过程。如果星子碰撞中的大部分质量损失分布在较小的碎片中，那么对于半径小于10 km的初始星子，星子碎片化会抑制胚胎的生长。只有初始的星子半径为100公里，盘大于0.06 Msun，胚胎达到质量大于地球的质量。然而，即使是这样大的星子和大质量的磁盘，星子碎裂诱导快速形成的大质量的核心，只有当大部分的质量损失在星子碰撞分布在较大的碎片。星子碎裂似乎在巨行星形成中起着重要作用。微行星碰撞中质量损失的分布方式导致了不同的结果，抑制或有利于大质量核心的形成。
2014-01-30 astro-ph.EP
Giant Planet Formation, Evolution, and Internal Structure
探测到的大量巨型系外行星为我们提供了机会，以提高我们对气体巨行星形成机制，演化和内部结构的理解。巨行星形成的两个主要模型是核心吸积和盘不稳定性。这些形成模型之间有很大的差异，包括形成的时间尺度，有利的形成位置，理想的磁盘性能行星形成，早期演化，行星组成等，首先，我们总结了两种模型，包括其实质性的差异，优点和缺点，并建议如何将理论模型连接到现有的（和未来的）数据。接下来，我们总结了目前对太阳系和太阳系外巨行星内部结构的认识。最后，我们提出了巨行星探测的下一步措施。
2013-11-05 astro-ph.EP
Promoted Mass Growth of Multiple, Distant Giant Planets through Pebble Accretion and Planet-Planet Collision
我们提出了一个卵石驱动的行星形成方案，形成巨行星与高的多重性和大的轨道距离在早期的气体盘阶段。我们进行N体模拟，以调查的增长和迁移的低质量的原行星在磁盘与内部粘性加热和外部恒星辐射区。这个模型的主要特征是巨行星核心通过卵石吸积和行星-行星碰撞的组合快速生长。因此，这加速了它们的气体吸积。由于有效的增长，地球早期从快速的I型迁移过渡到缓慢的II型迁移，大大减少了向内迁移。多个巨行星可以以这种方式随着半长轴的增加而依次形成。与单个行星增长的情况相比，当考虑大量原行星时，质量增长和轨道保持都更加明显。最终，在原行星诞生后，在$1.5{-}3$ Myr内形成了一些轨道距离为几个到几十个天文单位的巨行星。由此产生的模拟行星种群可能与磁盘观测中显示的子结构以及径向速度和微透镜调查中观察到的大轨道距离系外行星有关。
2020-06-11 astro-ph.EP
Sequential giant planet formation initiated by disc substructure
本研究提出一个一致的建模框架，结合尘埃演化、微行星形成、$N$体引力、卵石吸积等过程，发现盘次结构能引发巨行星顺序形成，生成紧凑的巨行星链，为气态和冰态巨行星链的形成提供了高效机制。
2024-07-03 astro-ph.EP
Precise Radial Velocities of Giant Stars VII. Occurrence Rate of Giant Extrasolar Planets as a Function of Mass and Metallicity
我们在12年多的时间里定期地获得了利克天文台373颗G型和K型巨星的径向速度。在15颗巨星周围已经发现了行星，另外还有20颗巨星拥有行星候选者。我们研究了巨星周围的亚恒星伴星的出现率作为恒星质量和金属丰度的函数。我们探测的恒星质量范围从大约1到超过3 M_Sun，这是没有被探索的主序星样品。我们拟合的巨行星的出现率作为恒星质量和金属丰度的函数，高斯分布和指数分布，分别。我们发现了强有力的证据，我们的巨恒星样本的安全行星主机之间的行星金属丰度的相关性，在一个主序星的协议。然而，在我们的行星候选者样本中，行星与金属丰度的相关性是不存在的，这引起了人们的怀疑，即其中很大一部分可能确实不是行星。与Johnson对亚巨星的研究结果一致，在1 - 1.9 M_Sun的恒星质量区间内，巨行星的出现率增加。然而，在恒星质量为1.9 + 0.1/-0.5 M_Sun处有一个极大值，质量大于2.5-3.0 M_Sun时出现率迅速下降。我们没有发现任何行星围绕着质量超过2.7 M_Sun的恒星，尽管在我们的样本中有113颗质量在2.7和5 M_Sun之间的恒星（对应于在恒星质量箱中68.3%的置信度下巨行星出现率< 1.6%）。我们还表明，这一结果是不是一个选择的影响有关的行星探测恒星质量的函数。我们的结论是，巨大的行星形成或向内迁移的抑制周围更高质量的恒星，可能是因为更快的磁盘耗尽加上更长的迁移时间尺…
2014-12-15 astro-ph.EP
There might be giants: unseen Jupiter-mass planets as sculptors of tightly-packed planetary systems
对于轨道周期为$\gtrsim$ 1 yr的行星，开普勒样本的有限完整性使系外行星系统可能拥有未被发现的巨行星的可能性成为可能。如果这样的行星存在，它们与内行星的动力学相互作用可能对塑造这些系统的最终轨道结构至关重要。使用$N$体代码与额外的力量来模拟原行星盘的影响，我们进行模拟的组装紧凑系统的超级地球质量的行星与看不见的巨大的同伴。模拟的系统类似于开普勒-11或开普勒-32，因为它们包含4或5个内部超级地球，但我们的系统也包含更长周期的巨伴星，这些伴星不太可能被开普勒探测到。我们发现，巨大的同伴往往打破宽间距，一阶平均运动共振，使内行星迁移到更紧密的共振。这导致更紧凑的架构，并增加拉普拉斯共振链的发生率。
2015-12-08 astro-ph.EP
An Empirical Mass-Radius Relation for Cool Giant Planets
行星的质量和半径之间的概率关系可用于多种目的，包括估计行星发现工作的产量和已知质量的已发现行星的半径。以前对巨行星的研究往往没有对冷巨星和（膨胀的）热巨星进行重要的区分。这可能导致不必要的大的不确定性和高估的半径较冷的对象。使用分层bavelet建模和AIC模型选择标准，我们确定了一个经验的质量半径关系的冷巨行星超过15个地球质量。它采用对数质量的二次函数形式，具有幂律分散。MCMC参数的不确定性，我们比较我们的结果与内部结构模型的输出和半径的太阳系巨行星，这适合我们的关系舒适。
2019-09-19 astro-ph.EP
Giant planets orbiting metal-rich stars show signatures of planet-planet interactions
围绕着冰线内部运行的气态巨行星被认为是通过仍然存在争议的过程从它们的形成位置移动的。在这里，我们发现了几个新的金属丰度趋势，它们共同表明，两种相互竞争的机制提供了接近的巨行星：温和的盘迁移，在具有一系列金属丰度的环境中运行，以及剧烈的行星-行星引力相互作用，主要是在富含金属的系统中触发，其中可以形成多个巨行星。首先，我们以99.1%的置信度表明，半长轴在0.1到1 AU之间的巨行星轨道贫金属恒星（[Fe/H]<0）被限制在比那些轨道富金属恒星更低的偏心率。其次，我们以93.3%的置信度表明，经历潮汐循环的偏心原热彗星主要围绕富含金属的恒星运行。最后，我们表明只有富含金属的恒星才会有热木星堆积，这有助于解释整个开普勒样本中缺乏这种堆积的原因。由恒星扰动（如恒星Kozai）引起的迁移不太可能解释这种趋势。这些趋势进一步激发了后续的理论工作，解决了热木星迁移理论也可以产生0.1到1 AU之间的偏心巨行星的观测人口。
2013-07-05 astro-ph.EP
Giant Planets Can Act As Stabilizing Agents on Debris Disks
我们已经探讨了一个冷碎片盘的矮行星大小的物体（DP）的引力影响下的演变，无论是在存在和不存在的内部巨行星。通过详细的长期数值模拟，我们证明，当巨行星不存在，DP可以搅拌盘粒子的偏心率和倾角，在线性比例的DP的总质量;另一方面，当巨行星包括在模拟中，搅拌近似成比例的质量平方。这就产生了两种制度：在盘质量阈值（由DP的总质量定义）以下，巨行星充当彗核轨道的稳定剂，减少散射体的影响;在阈值以上，巨行星有助于粒子的分散。
2017-05-19 astro-ph.EP
