Obliquities of Hot Jupiter host stars: Evidence for tidal interactions and primordial misalignments
我们提供的证据表明,接近巨行星的恒星的引力最初几乎是随机的,并且经常观察到的低引力是恒星-行星潮汐相互作用的结果。证据是基于14个新的Rossiter-McLaughlin效应的测量(对于HAT-P-6,HAT-P-7,HAT-P-16,HAT-P-24,HAT-P-32,HAT-P-34,WASP-12,WASP-16,WASP-18,WASP-19,WASP-26,WASP-31,GI 436和Kepler-8系统),以及对以前观测的批判性审查。低潮汐性(良好对齐)系统是那些预期的潮汐时间尺度短,同样,高潮汐性(错位和逆行)系统是那些预期的时间尺度长。从表面上看,这一发现表明,热彗星的起源涉及动力学相互作用,如行星与行星的相互作用或Kozai效应,使它们的轨道倾斜,而不是由于与原行星盘的相互作用而螺旋上升。我们讨论了这一假设的地位和需要一个更明确的结论的意见。
2012-07-23 astro-ph.EP astro-ph.SR
Stellar obliquities in exoplanetary systems
恒星的自转和行星的公转不一定是一致的。本文综述了与行星宿主恒星的自旋轨道角(quantiities)相关的测量技术、关键发现和理论解释。最好的测量方法是对那些拥有短周期巨行星的恒星进行测量,这些行星已经被发现位于逆轨道、极地轨道和逆行轨道上。看来像行星间散射和长期摄动这样的动力学过程很可能是造成近距离巨行星轨道倾斜的原因,就像这些过程与令人兴奋的轨道偏心率有关一样。观测到的行星质量与轨道间距、行星质量和恒星结构的相关性表明,在某些情况下,潮汐耗散会在主序星的寿命内抑制恒星的行星质量。对于那些拥有更小或更宽轨道行星的恒星来说,情况就不那么清楚了。虽然对这类系统的最早测量往往发现低的轨道,但现在已知的一些明显的例外是,恒星的旋转与多颗行星的共面轨道不一致。此外,根据预测的自转速度和光度变化的统计分析发现,F型恒星拥有紧凑的多行星系统,它们的光度变化范围很广。结果表明,假设恒星和它们的原行星盘是成一直线的是不安全的。原始错位可能是由邻近的恒星或行星形成时期发生的更复杂的事件造成的。
2022-08-22 astro-ph.EP astro-ph.SR
A Larger Sample Confirms Small Planets Around Hot Stars Are Misaligned
本研究通过分析170颗热恒星宿主及180颗对照恒星的自转投影速度,发现拥有较小行星的热恒星同样表现出较宽的自转轴倾角分布,证实高倾角并非热木星独有,而是与热恒星广泛相关。
2024-05-30 astro-ph.EP
Constraining the Planetary Obliquity Distribution of Warm Jupiters
Princeton University(普林斯顿大学)
本研究通过对6颗热木星的凌星光曲线进行分析,结合分层贝叶斯建模,约束了热木星的倾角分布,发现其中值倾角低于12°,并指出JWST观测可提供更严格的约束。
2026-09-21 astro-ph.EP
Stellar Obliquities of Young Systems, Atmospheres Undergoing Contraction and Escape (SOYSAUCE): a likely aligned orbit for the 3 Myr planet TIDYE-1 b
The University of North Carolina at Chapel Hill(北卡罗来纳大学教堂山分校);The Ohio State University(俄亥俄州立大学);Astrobiology Center(天体生物学中心);National Astronomical Observatory of Japan(日本国立天文台);The Graduate University for Advanced Studies, SOKENDAI(高级研究院);The University of Arizona(亚利桑那大学);The University of Tokyo(东京大学);Massachusetts Institute of Technology(麻省理工学院);The University of Texas at Austin(德克萨斯大学奥斯汀分校);SETI Institute(搜寻地外文明研究所);California Institute of Technology(加州理工学院);Northwestern University(西北大学);University of California, Santa Cruz(加州大学圣克鲁兹分校)
本研究针对年轻凌星行星倾角样本不足的问题,利用RM效应结合同期观测数据建模,测得3Myr行星TIDYE-1 b的轨道大概率与宿主恒星对齐。
2025-11-18 astro-ph.EP
Rotation Periods, Inclinations, and Obliquities of Cool Stars Hosting Directly Imaged Substellar Companions: Spin-Orbit Misalignments are Common
恒星的自转轴和行星的轨道平面之间的方向提供了有关系统形成和动力学历史的宝贵信息。对于距离较远的非凌日行星来说,真正的恒星旋转度是很难测量的,但是自旋轨道方向的下限可以通过恒星旋转轴和伴星轨道平面的倾角($Δi$)之差来确定。我们提出了一个统一的分析结果的旋转周期,恒星倾角,和冷星(SPT $\gtrsim$ F5)托管直接成像的行星和褐矮星同伴。作为这项工作的一部分,我们已经获得了新的$v \sin i_*$值的22个主机恒星的高分辨率塔尔摄谱仪在哈兰J史密斯望远镜。总共我们的样本包含62个主恒星的旋转周期,其中大部分是新测量的光变曲线从凌日系外行星调查卫星。其中,53颗恒星的倾角是由投影的自转速度和赤道速度决定的,21颗主要是棕矮星的恒星对$Δi$有限制。其中11颗(占样本的52 $^{+10}_{-11}$ %)可能是未对准的,而剩下的10颗宿主星则与自旋轨道对准一致。作为一个集合,10-250 AU之间的最小密度分布与各向同性和对齐系统的混合物比单独的极端情况更一致-指向直接云崩溃,在磁盘内形成轴承原始对齐和未对齐,或动态演化处理的架构。这与拥有直接成像行星的恒星形成对比,后者显示出对低行星的偏好。这些结果加强了长周期褐矮星和巨行星的轨道之间的恒星半径和轨道偏心率的区别。
2023-01-11 astro-ph.EP astro-ph.SR
WASP-117b: a 10-day-period Saturn in an eccentric and misaligned orbit
WASP-117 b是WASP巡天发现的第一颗周期超过10天的行星。这颗行星的质量为$M_p= 0.2755 \pm 0.0089 \, M_{J}$,半径为$R_p= 1.021_{-0.065}^{+0.076}\, R_{J}$,并以偏心($ e= 0.302 \pm 0.023 $),$ 10.02165 \pm 0.00055 $ ~d的轨道围绕着一颗主序星F9。其主星的亮度(V=10.15等)使WASP-117成为后续观测的良好目标,其近星点行星平衡温度为$T_{eq}= 1225_{-39}^{+36}$ K,行星平均密度($ρ_p= 0.259_{-0.048}^{+0.054} \, ρ_{J}$)较低,是周期约为10天的行星中透射光谱学的最佳目标之一。从Rossiter-McLaughlin效应的测量,我们推断$β= -44 \pm 11$度的行星轨道和恒星自转轴之间的投影角,我们进一步推导出$ψ= 69.6 ^{+4.7}_{-4.1}$度的轨道曲率。由于轨道间隔很大,导致轨道圆化和行星轨道与恒星平面重新对齐的潮汐力很弱,在系统寿命期间对行星轨道的影响很小。WASP-117 b加入了一个小样本的过境巨行星,其轨道周期超过8天。
2014-08-21 astro-ph.EP astro-ph.SR
HAT-P-11: Discovery of a Second Planet and a Clue to Understanding Exoplanet Obliquities
HAT-P-11是一颗中K矮星,是在太阳系外发现的第一颗海王星大小的行星。HAT-P-11b的轨道与恒星的自旋不一致-这是少数已知的行星围绕质量小于太阳的恒星旋转的情况之一。我们发现一个额外的行星系统的基础上,十年的精确径向速度(RV)测量从凯克/HIRES。HAT-P-11 c的质量($M_P \sin{i} = 1.6\pm0.1$ $M_J$)和轨道周期($P = 9.3^{+1.0}_{-0.5}$年)与木星相似,但轨道($e=0.60\pm0.03$)更加偏心。在我们对RV和恒星活动的联合建模中,我们发现了$\sim$ 7 m s $^{-1}$的活动诱导RV信号,与其他活动K矮星一致,但明显小于HAT-P-11 c引起的31 m s $^{-1}$反射运动。我们研究了HAT-P-11b和c之间的动力学耦合,作为HAT-P-11b未对准轨道的可能解释,发现行星-行星Kozai相互作用不能由于广义相对论进动而使行星b的轨道倾斜;然而,在百万年时间尺度上运行的节点进动是解释HAT-P-11b高轨道性的可行机制。这留下了一个问题,为什么HAT-P-11 c可能有这样一个倾斜的轨道。在38 pc的距离上,HAT-P-11系统通过天体测量和直接成像提供了进一步描述系外行星特征的丰富机会。
2018-05-23 astro-ph.EP
Evidence for Misalignment Between Debris Disks and Their Host Stars
本文通过比较31个系统的碎屑盘与恒星倾角,发现6个系统存在约30°–60°的显著错位,表明磁扭曲和混沌吸积均难以解释该现象,强调需扩大样本以揭示高倾斜角系统的形成机制。
2023-04-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
Moderately misaligned orbit of the warm sub-Saturn HD 332231 b
测量不同类型行星的外行星轨道倾角是检验各种行星形成理论的重要工具。对于那些轨道周期相对较大的凌日行星($P$ \,$>$\,10\,d)的测量提出了一个相当困难的观测挑战。本文介绍了一颗温暖的亚土星行星HD 332231 b的行星度测量结果,这颗行星是通过凌日系外行星巡天卫星(TESS)在14和15扇区上的测光发现的,轨道周期相对较大(18.7d)。通过对先前获得的光谱数据和我们新获得的CARMENES凌日观测数据的联合分析,我们估计自旋轨道失准角\textlambda为$-42.0^{+11.3}_{-10.6}$ \,$°$,这挑战了拉普拉斯关于行星形成的理想。通过添加这些新的径向速度(RV)数据点获得的CARMENES,我们还得出了边际改善其他轨道和批量参数的行星,与以前公布的值相比。我们通过与对齐轨道的模型比较,显示了平行度测量的鲁棒性。最后,我们证明了所获得的数据无法探测行星的任何可能的扩展大气,由于缺乏精度,并将大气置于参数检测空间的背景下。
2021-11-22 astro-ph.EP
Aligned Stellar Obliquities for Two Hot Jupiter-hosting M Dwarfs Revealed by MAROON-X: Implications for Hot Jupiter Formation
本文利用MAROON-X测量了两颗M矮星热木星的罗斯特-麦克劳克林效应,发现其恒星倾角均良好对齐,并结合群体分析论证M矮星的深层对流包层能有效阻尼由Kozai-Lidov迁移产生的倾角错位。
2025-08-18 astro-ph.EP
Bifurcated Evolutionary Pathways in Multi-planet Systems Driven by Misaligned Protoplanetary Disks
本研究揭示错位原行星盘与恒星扁率导致多行星系统分叉演化:低错位角产生共面低斜度系统,高错位角引发非绝热转变、激发链失稳,预测幸存系统与开普勒观测一致。
2025-04-11 astro-ph.EP
Polka-dotted Stars II: Starspots and obliquities of Kepler-17 and Kepler-63
Stony Brook University(石溪大学);Flatiron Institute(平顿研究所)
本文利用贝叶斯表面映射方法分析开普勒-17和开普勒-63的恒星斑,发现其斑分布和自转倾斜角,验证了该方法在恢复行星参数和恒星磁性形态方面的有效性。
2025-12-10 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Evidence for Primordial Alignment: Insights from Stellar Obliquity Measurements for Compact Sub-Saturn Systems
本研究通过Rossiter-McLaughlin效应测量两个致密多行星系统中亚土星的恒星倾角,发现均为自旋-轨道对齐,结合已有数据支持亚土星系统原初对齐、错位主要发生在盘后阶段的结论。
2024-08-19 astro-ph.EP astro-ph.SR
Planet Formation in Disks with Inclined Binary Companions: Can Primordial Spin-Orbit Misalignment be Produced?
许多热木星(HJ)系统被观测到其恒星自转轴与行星的轨道角动量轴不一致。这种自旋轨道不对准的起源和HJ的形成机制仍然知之甚少。最近的一些研究表明,主恒星、原行星盘和倾斜的双星伴星之间的引力相互作用可能会使恒星的自转轴相对于盘的角动量轴倾斜,从而产生轨道偏离的行星系。这些以前的工作考虑了理想化的磁盘演化模型,忽略了新形成的行星的引力影响。本文探讨了盘光蒸发和行星形成与迁移对行星-恒星-盘-双星系统倾角演化的影响。我们考虑到行星盘之间的相互作用和引力自旋轨道耦合的主恒星和行星。我们发现,通过光蒸发的内部磁盘的快速耗尽减少了恒星的光激发。根据恒星的形成和迁移历史,恒星和行星之间的自旋-轨道耦合可能会降低甚至完全抑制恒星引力的激发。我们的工作限制了HJs的形成/迁移历史。另一方面,具有“冷”类星体或近距离超级地球的行星系,在有遥远的倾斜伴星存在的情况下,可能会经历恒星引力的激发。
2018-04-26 astro-ph.EP
One-third of Sun-like stars are born with misaligned planet-forming disks
本研究评估了年轻孤立类太阳恒星自旋轴与原行星盘外区的原初倾角,发现约三分之一系统存在原初未对齐,表明部分恒星倾角可能源于形成初期的条件。
2025-08-14 astro-ph.EP
Obliquities of Exoplanet Host Stars: 19 New and Updated Measurements, and Trends in the Sample of 205 Measurements
本文新增19项系外行星宿主恒星自转轴倾角测量,并结合205项RM测量样本分析倾角分布、偏心率与轨道间距关联、最低倾角及多行星系统倾角趋势,发现约90°峰值证据、潮汐阻尼迹象及紧凑多行星系统普遍低倾角等规律。
2024-08-19 astro-ph.EP
Accretion of Uranus and Neptune from inward-migrating planetary embryos blocked by Jupiter and Saturn
重现天王星和海王星仍然是模拟太阳系形成的一个挑战。这两颗冰巨人的奇特的相似性表明,它们在形成过程中都经历了巨大的碰撞。因此,在原始的外太阳系中,一定有一个以大行星胚胎碰撞为主的吸积时期。我们测试这个想法使用N体数值模拟,包括气体原行星盘的影响。一个强有力的限制是冰巨星的质量非常相似-海王星/天王星的质量比是$\sim1.18$。我们发现,类似大小的冰巨人确实是由土星以外的行星胚胎之间的碰撞形成的。成功模拟的比例取决于系统中行星胚胎的初始数量,它们的个体和总质量。相似大小的冰巨星在模拟中一直被复制,从5-10个行星胚胎开始,初始质量为$\sim$ 3-6 ${\rm M_\oplus}$。我们的结论是,从人口的行星胚胎吸积是一个合理的情况下,天王星和海王星的起源。
2015-06-09 astro-ph.EP
Ponderings on the Possible Preponderance of Perpendicular Planets
本研究针对恒星倾角分布是否存在90°垂直峰值的问题,对174颗行星样本开展分层贝叶斯推断,发现混合分布模型更优但无强力证据支持垂直峰值,同时指出选择偏差的影响及构建更均匀完整样本的必要性。
2023-05-22 astro-ph.EP
The KPF-SLOPE Survey - Small, Compact Multi-Planet Systems Appear Spin-Orbit Aligned
California Institute of Technology(加州理工学院);University of Hawai‘i(夏威夷大学);Flatiron Institute(平顿研究所);University of California Berkeley(加州大学伯克利分校);University of Sydney(悉尼大学)
该研究通过KPF光谱仪开展SLOPE观测,发现四颗小质量行星的自转轴与轨道面对齐,揭示紧凑多行星系统中行星轨道的自转轴对齐现象。
2026-03-30 astro-ph.EP
A Hierarchical Bayesian Framework for Inferring the Stellar Obliquity Distribution
本文提出了一个灵活的分层贝叶斯框架,仅利用天球投影的恒星自转轴倾角即可推断群体层面的恒星自转轴倾角分布,发现其呈零度峰值的单峰分布,支持行星-行星散射等动力学机制。
2023-05-23 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Spin-Orbit Alignment of 8 Warm Gas Giant Systems
本研究通过ESPRESSO观测8个暖气体巨行星的RM效应,发现它们轨道对齐,且暖木星比热木星更对齐,暗示其形成于原初对齐的盘中并平静演化。
2025-05-28 astro-ph.EP
Could Uranus and Neptune form by collisions of planetary embryos?
天王星和海王星的起源仍然是行星形成模型的一个挑战。一个可能的解释是,这些行星是由一些行星胚胎形成的,这些行星胚胎的质量只有几个地球的质量,它们在土星轨道之外形成并向内迁移。这些胚胎可以碰撞和合并形成天王星和海王星。在这项工作中,我们重新审视这一形成的情况下,使用三维流体动力学模拟研究这种碰撞的结果。我们调查在什么条件下完美合并假设是适当的,并推断行星的最终质量,质量和旋转周期,以及原卫星盘的存在。我们发现,在我们的模拟中形成的行星的总的束缚质量和束缚度一般同意N体模拟,从而验证了完美合并的假设。然而,推断出的行星质量通常与天王星和海王星的不同,只有在少数情况下才能大致匹配。此外,我们发现,在大多数情况下,在这种情况下形成的行星旋转速度比天王星和海王星快,接近分裂速度,并具有巨大的磁盘。因此,我们得出结论,在这种情况下形成天王星和海王星是具有挑战性的,需要进一步的研究。我们认为,未来的行星形成模型应致力于解释行星的各种物理性质,如它们的质量,成分,结晶度,自转速率和卫星系统。
2020-09-21 astro-ph.EP
Signs of Similar Stellar Obliquity Distributions for Hot and Warm Jupiters Orbiting Cool Stars
本文通过统一推导47颗冷恒星的视线方向倾角,发现热木星与暖木星的错位分布高度一致,并首次确认三个错位系统,表明两类巨行星的错位可能具有共同的起源机制。
2023-10-27 astro-ph.EP
Tilting Saturn without tilting Jupiter: Constraints on giant planet migration
在我们的太阳系中,巨行星的迁移和相遇历史可以受到木星和土星的限制。我们已经进行了长期的模拟与强加的迁移和N体模拟与星子研究预期的迁移行星的初始条件类似的平滑迁移模型,共振尼斯模型和两个模型,最初在共振(一个紧凑和一个松散的配置)的巨行星的质量分布。对于平滑的迁移,长期自旋轨道共振机制可以倾斜土星的自旋轴到当前的轨道,如果迁移时间尺度和轨道倾角的产品是足够大的(超过30百万度)。对于共振的尼斯模型,由于初始系统的紧密性,使得土星的倾斜频率高于木星的自旋进动频率,导致木星的自旋轨道共振交叉,因此很难重现今天的轨道密度值。迁移的时间尺度足够长,足以使土星倾斜,通常足以使木星倾斜得比观测到的更大。完整的N体模拟讲述了一个有点不同的故事,木星通常像土星一样经常倾斜,但平均而言具有更高的倾斜度。主要的障碍是巨行星的最终轨道间距,再加上海王星迁移的尾巴。共振尼斯的情况下,几乎无法同时再现巨行星的{轨道和自旋}属性,概率约为0.15%。松散的五行星模型无法满足我们所有的限制(概率<0.08%)。紧凑的五行星模型具有最高的机会同时匹配轨道和行星数约束(概率约为0.3%)。
2015-09-23 astro-ph.EP
Revealing the Origin of Desert Dwellers via Stellar Obliquities
MIT 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,麻省理工学院);Imperial Astrophysics, Department of Physics, Imperial College London(帝国理工学院物理学系天体物理组,帝国理工学院);Department of Physics, Massachusetts Institute of Technology(麻省理工学院物理学系)
本文通过研究洛希瓣溢流(RLO)对恒星倾角的影响,提出恒星倾角测量可区分热海王星沙漠中行星的不同形成机制,并解释LTT 9779的异常自转。
2026-06-11 astro-ph.EP
The spin-orbit angles of the transiting exoplanets WASP-1b, WASP-24b, WASP-38b and HAT-P-8b from Rossiter-McLaughlin observations
本文给出了凌日系外行星系统WASP-1、WASP-24、WASP-38和HAT-P-8的Rossiter-McLaughlin效应观测结果,并推导了行星轨道相对于主星自转轴的方位。行星WASP-24 b、WASP-38 b和HAT-P-8 b看起来都是在椭圆轨道上运行,并且排列得很好,它们的天空投影自旋轨道角都是零:λ = -4.7 \pm 4.0°,λ = 15 + 33°/-43°和λ = -9.7 +9.0°/-7.7°。主恒星的Teff < 6250 K,符合低温恒星具有低温度的趋势。WASP-38 b是一颗大质量的行星,在一个中等长的偏心轨道上运行,因此考虑到在类似系统中测量到的高偏心率,预计可能会有一个不对准的轨道。然而,我们没有发现一个大的自旋轨道角的证据。相比之下,WASP-1b加入了越来越多的未对准系统,并且具有几乎极轨道,λ = -79 +4.5°/-4.3°。它既不是非常大的质量,偏心,也不是围绕着一颗热的主星,因此不具有许多其他失调系统的特性。
2010-12-01 astro-ph.EP
Early Evidence for Polar Orbits of Sub-Saturns Around Hot Stars
本研究通过WIYN/NEID观测确认热恒星TOI-1135周围的亚土星TOI-1135 b呈近极轨道,结合文献数据发现亚土星与热木星的倾角分布存在显著差异,表明极向偏好可能延伸至Kraft断裂以上,支持长期共振穿越机制。
2025-10-23 astro-ph.EP
A Search for Ringed Exoplanets using Kepler Photometry
模型的开发,以模拟恒星的光变曲线变暗的凌日系外行星有和没有环。然后将这些模型应用于\textit{Kepler}测光,以在21颗系外行星的样本中搜索行星环,其中大多数是热彗星,选择这些行星以提供发现潜在环的最佳观测机会。我们还研究了什么样的环可能是预期的这些行星,在大小和方向方面,参数的基础上,涉及主行星的平衡温度,其可能的温度,以及可能的环系统的形成和稳定性。没有发现环的证据,对于21个研究的行星中的每一个,都是在观测的基础上确定哪些潜在的环可以从一组具有代表性的基准环中排除,这些基准环的大小和方向都不同。对于21颗行星中的12颗,我们确定至少在某些方向上可以排除类似土星的环。此外,环的可探测性进行了研究,并发现,环状行星与小的结晶度(大致$5^{\circ}-10^{\circ}$)可以产生大的信号,这是令人鼓舞的未来的工作,因为这样的小结晶度预计热的彗星。
2015-11-16 astro-ph.EP
Stellar obliquities of eight close-in gas giant exoplanets
本文利用HARPS/HARPS-N光谱凌星数据测量八颗近距离气态巨行星的恒星倾角,发现多数轨道对齐、HAT-P-50b和TOI-2046b顺行但未对齐,并更新了TOI-2046和Qatar-4的年龄估计。
2025-01-09 astro-ph.EP
WASP-20b and WASP-28b: a hot Saturn and a hot Jupiter in near-aligned orbits around solar-type stars
我们报告了行星WASP-20 b和WASP-28 b的发现,以及它们在天空投影的轨道高度的测量结果。WASP-20 b是一颗膨胀的土星质量行星(0.31 $M_{\rm Jup}$ ; 1.46 $R_{\rm Jup}$),在一个4.9天的近对齐($λ= 8.1 \pm 3.6^\circ$)轨道上围绕CD-24 102($V$ =10.7; F9)运行。WASP-28 b是一颗膨胀的行星(0.91 $M_{\rm Jup}$ ; 1.21 $R_{\rm Jup}$),以3.4天的近对齐($λ= 8 \pm 18^\circ$)轨道围绕一颗$V$ =12,F8恒星运行。作为中等质量的行星,它们在较短的轨道上围绕着年老的冷恒星(WASP-20的$7^{+2}_{-1}$ Gyr和WASP-28的$5^{+3}_{-2}$ Gyr;两者的$T_{\rm eff}$都小于6250 K),它们的轨道排列符合这样的假设,即靠近的巨行星被随机排列成偏心轨道,然后通过潮汐耗散被圆化并与它们的恒星自旋对齐。
2014-02-07 astro-ph.EP
Planet-Planet Secular Migration Predicts a Stellar Obliquity-Period Anti-Correlation
Indiana University(印第安纳大学);Technion-Israel Institute of Technology(以色列理工学院);Northern Arizona University(北亚利桑那大学)
通过模拟行星-行星长期高偏心率迁移,发现短周期热木星因von Zeipel-Lidov-Kozai机制产生宽范围恒星倾角,长周期热木星因共面迁移保持低倾角,从而解释观测到的倾角-周期反相关。
2026-06-24 astro-ph.EP
Tidal Inflation Reconciles Low-Density Sub-Saturns with Core Accretion
虽然太阳系中没有天王星和土星大小之间的行星,但我们目前的系外行星普查包括几十颗质量和半径都很好的行星。这些亚土星表现出不同的体积密度,从~ $0.1-3\ \rm{g\ cm}^{-3}$。当简单地模拟为岩石核心上的氢/氦包层时,这种密度的多样性转化为行星包层分数的多样性,$f_\rm{env}=M_\rm{env}/M_p$的范围从~ $10\%$到~ $50\%$。具有$f_\rm{env}\sim50\%$的行星对通过核心成核吸积形成巨行星的传统模型提出了挑战,该模型预测当$M_\rm{env}\sim M_\rm{core}$时失控气体吸积的开始。在这里,我们表明,许多这些明显的$f_\rm{env}\sim50\%$行星的信封比他们似乎少丰富,占潮汐加热后。我们提出了一个新的框架,用于模拟亚土星内部,其中包括信封通货膨胀由于潮汐,这是由观察到的非零偏心率,以及潜在的偏心率。因此,当我们将我们的模型应用于已知的亚土星时,我们推断出比无潮汐估计更低的$f_\rm{env}$。我们提出了一个案例研究K2-19 b,一个中等偏心的次土星。忽略潮汐,K2-19 b似乎有$f_\rm{env}\sim50\%$,不稳定地保持在失控阈值附近;通过包括潮汐,我们发现$f_\rm{env}\sim10\%$,解决了紧张局势。通过对$4-8\ R_{\oplus}$行星的系统分析,我们发现大…
2020-05-22 astro-ph.EP
Formation and Stellar Spin-Orbit Misalignment of Hot Jupiters from Lidov-Kozai Oscillations in Stellar Binaries
观测到的热木星(HJ)系统表现出广泛的恒星自旋轨道失调角。这些HJs的起源仍然不清楚。本文研究了由一个遥远的(100-1000 AU)恒星伴星引起的Lidov-Kozai(LK)振荡引起的巨行星向内迁移。我们进行了一个大的人口综合研究,包括八极引力位从恒星的伴星,主恒星的自旋轴和行星轨道轴的相互岁差,在行星的潮汐耗散,和恒星自旋在主恒星由于磁制动。我们考虑了一系列的行星质量($0.3-5\,M_J$)和初始半长轴($1-5$ AU),不同的属性为主机恒星,和不同的潮汐耗散强度。导致HJ的系统比例取决于行星质量和恒星类型,对于$M_p=1\,M_J$,有$f_{\rm HJ} = 1-4\%$(取决于潮汐耗散强度),对于更大质量的行星,有更大的(高达$8\%$)。“热土星”($M_p=0.3M_J$)的生产效率要低得多,因为大多数迁移行星都受到潮汐干扰。我们发现,无论是HJ的形成或潮汐破坏,系统的分数,$f_{\rm mig} \simeq 11-14\%$是大致恒定的,有小的变化与行星质量,恒星类型和潮汐耗散强度。这个“通用”的迁移分数可以从分析迁移标准的基础上的八极LK振荡的性质定性地理解。最终的HJ恒星质量的分布表现出复杂的行星质量和恒星类型的依赖。对于$M_p = (1-3)M_J$,分布总是双峰的,峰值在$30^{\circ}$和$130^{\circ}$周围。$5M_J$…
2016-01-19 astro-ph.EP astro-ph.SR
NEID Rossiter-McLaughlin Measurement of TOI-1268b: A Young Warm Saturn Aligned with Its Cool Host Star
接近的气体巨星呈现出令人惊讶的恒星平行度范围,即行星轨道轴与其宿主恒星自转轴之间的角度。目前还不清楚这些行星是否反映了行星的动力学历史(例如,对准以用于原位形成或盘迁移相对于未对准以用于高偏心率潮汐迁移)或是否有其它机制(例如,原始未对准或行星-恒星相互作用)在塑造质量分布中更重要。在这里,我们介绍了TOI-1268(TIC-142394656,$V_{\rm mag} {\sim} 10.9$),一个年轻的K型矮星的恒星质量测量,拥有一个8.2天的周期,土星大小的行星。TOI-1268的锂丰度和自转周期表明该星系的年龄介于昴星团(${\sim}120$ Myr)和Praesepe星团(${\sim}670$ Myr)之间。使用新委托的NEID光谱仪,我们通过Rossiter-McLaughlin(RM)效应从径向速度(RV)和多普勒层析成像(DT)信号来约束TOI-1268的恒星相似性。两个模型的3个$σ$上界的投影恒星的密度$|λ|$都低于60 $^\circ$。大的主星分离($a/R_\star {\sim} 17$),加上系统的年轻,使得这颗行星不太可能重新排列它的主星。TOI-1268的恒星相似度测量探测了一个年轻气体巨星的结构,超出了潮汐重新排列($a/R_\star {\gtrsim} 10$)的范围,并揭示了一个对齐或轻微错位的系统。
2022-01-30 astro-ph.EP astro-ph.SR
Warm Sub-Saturns Orbiting Single Stars Are Spin-Orbit Aligned
Indiana University(印第安纳大学)
本研究发现单星旁的暖次土星自旋-轨道多对齐,与热次土星的错位特征形成3.2σ差异,验证了高偏心率迁移是单星系统自旋-轨道错位的成因,并预测了其他质量区间类热木星的错位转变位置。
2026-08-03 astro-ph.EP
Evidence for Primordial Alignment II: Insights from Stellar Obliquity Measurements for Hot Jupiters in Compact Multiplanet Systems
本文通过 RM 效应测量紧凑多行星系统中热木星 TOI-5143 c 的恒星倾角,发现其自转-轨道排列一致,为原初排列假说提供了有力支持,表明巨大倾角源于盘后动力学相互作用。
2025-03-05 astro-ph.EP astro-ph.SR
Alignment of the stellar spin with the orbits of a three-planet system
太阳的赤道和行星的轨道平面几乎是对齐的,这可能是它们形成于一个旋转的气体盘的结果。对于系外行星系统来说,这种排列良好的配置并不能保证:动力学相互作用可能会使行星轨道倾斜,或者恒星可能会通过混乱的吸积、磁相互作用或来自邻近恒星的扭矩而与原行星盘错位。事实上,孤立的“热彗星”经常是错位的,甚至是逆行的。在这里,我们报告了一个分析的行星凌日的恒星黑子上的类日恒星开普勒-30,并表明其三颗行星的轨道与恒星赤道对齐。此外,轨道彼此对齐到几度之内。这种结构类似于我们的太阳系,与孤立的热彗星形成对比。在开普勒-30系统中看到的有序排列表明,高准数仅限于经历破坏性动力学相互作用的系统。如果这一点被其他共面多行星系统的观测所证实,那么恒星盘的不对准将被排除作为热彗星高折射率的解释,动力学相互作用将被认为是热彗星的起源。
2012-07-24 astro-ph.EP
The Spin-Orbit Misalignment of TOI-1842b: The First Measurement of the Rossiter-McLaughlin Effect for a Warm Sub-Saturn around a Massive Star
本研究首次测量了围绕大质量恒星的暖亚土星行星TOI-1842b的Rossiter-McLaughlin效应,得到其三维自旋-轨道角,为大质量恒星周围行星系统倾角偏差源于行星间动力学相互作用的假说提供了新证据。
2023-05-22 astro-ph.EP astro-ph.SR
NIRPS detection of delayed atmospheric escape from the warm and misaligned Saturn-mass exoplanet WASP-69b
本研究利用新的NIRPS光谱仪观测WASP-69b的三次凌星,结合RM Revolutions技术和EVE三维模拟,约束了其倾斜轨道参数与大气逃逸特征,证实该行星处于质量损失的转型阶段,验证了NIRPS的高精度观测能力。
2025-07-28 astro-ph.EP
The Turbulent Origin of Spin-Orbit Misalignment in Planetary Systems
恒星形成的动荡环境可能会导致恒星自转和残留的原行星盘之间的错位。通过使用流体动力学和磁流体动力学模拟,我们证明了广泛的恒星的湍流环境中形成一个恒星的副产品可能会产生。我们提出了一个简单的半解析模型,揭示了这种连接之间的湍流运动和恒星及其磁盘的方向。我们的结果与观测到的热超导体的结晶度分布是一致的。因此,错位的热彗星的迁移可能是由于盘中的潮汐耗散,而不是恒星-行星相互作用的潮汐耗散。
2015-06-08 astro-ph.EP
BOWIE-ALIGN: JWST reveals hints of planetesimal accretion and complex sulphur chemistry in the atmosphere of the misaligned hot Jupiter WASP-15b
该研究利用JWST观测错位热木星WASP-15b的透射光谱,发现H₂O、CO₂吸收及超太阳金属丰度等线索,暗示星子吸积和复杂硫化学,为BOWIE-ALIGN巡天比较不同倾角热木星大气成分奠定基础。
2025-02-13 astro-ph.EP
A potential exomoon from the predicted planet obliquity of $β$ Pictoris b
本研究预测系外行星β Pictoris b可能存在大倾角,提出其成因是系外卫星修正的长期自旋-轨道共振,指出非零倾角或暗示存在海王星级大型系外卫星,该机制可推广至其他系外行星系统。
2024-12-08 astro-ph.EP
WASP-131 b with ESPRESSO I: A bloated sub-Saturn on a polar orbit around a differentially rotating solar-type star
利用 ESPRESSO 高分辨率凌星数据,结合多种光度观测,首次确定 WASP-131 b 处于极轨道(三维倾角约124°),并测量了恒星差旋与赤道速度,探讨了系统形成演化机制。
2023-04-24 astro-ph.EP astro-ph.SR
High-Eccentricity Migration with Disk-Induced Spin-Orbit Misalignment: a Preference for Perpendicular Hot Jupiters
高离心率迁移是许多观测到的热彗星的可能形成机制,特别是那些恒星自转轴和行星轨道角动量轴之间有很大偏差的热彗星。在高偏心率迁移的一个版本中,倾斜的恒星伴星激发了冷木星的冯齐佩尔-利多夫-科扎伊(ZLK)偏心率振荡,潮汐耗散导致行星的轨道收缩和圆形化。在整个过程中,恒星的自旋可以混乱地演变,导致高度失调的热彗星。以前对这种迁移机制的人口研究假设,当伴星开始引起ZLK振荡时,恒星的自旋与行星轨道角动量对齐。然而,在双星伴星存在的情况下,恒星的双折射率可能会在其原行星盘消散的过程中被显著激发。我们计算了恒星在原行星盘阶段产生的密度,并使用这些进行更新的ZLK驱动的高偏心率迁移的人口合成。我们发现,由此产生的结晶度分布的HJ系统主要是逆行与90 $^\circ$附近的宽峰。我们获得的分布与最近观察到的靠近其宿主恒星的垂直行星的优势有着有趣的相似之处。
2022-11-16 astro-ph.EP astro-ph.SR
A low stellar obliquity for WASP-47, a compact multiplanet system with a hot Jupiter and an ultra-short period planet
我们在WASP-47 b的过境过程中检测到了Rossiter-McLaughlin效应,WASP-47 b是唯一已知的热木星,具有密切的行星同伴。结合我们的分光观测和开普勒测光,我们证明了投影的恒星质量是$λ= 0^\circ \pm 24^\circ$。我们可以坚定地排除WASP-47 b的逆行轨道,并排除严重失调的逆行轨道。在大多数其他已被研究过的紧凑多行星系统中也发现了低轨道密度。开普勒-56系统中有两颗近距离的气体巨星,它们的次巨星恒星的质量至少为45 $^\circ$,这仍然是唯一明确的反例。
2015-09-17 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
Assessing the spin-orbit obliquity of low-mass planets in the breaking the chain formation model: A story of misalignment
行星系的自旋轨道相似性制约着其形成历史。一个大的行星度可能表明恒星和它的气体盘之间的原始错位,或者反映了形成后不同机制倾斜行星系的影响。观测和统计分析表明,大小在1到4 R $_{\oplus}$之间的行星系统具有很宽的轨道密度($\sim0-30^{\circ}$)范围,并且单行星和多行星凌日具有统计上难以区分的轨道密度分布。在这里,我们重新审视“打破链”的形成模型,重点是理解自旋轨道不对称性的起源。这个模型表明,超级地球和迷你海王星通过行星盘的引力相互作用迁移到它们的宿主恒星附近,形成行星链锁定在平均运动共振中。在气盘扩散之后,大约90- 99%的这些行星系经历动力学不稳定性,这使得系统扩散。使用合成的过境观测,我们表明,如果行星出生在磁盘的磁盘角动量几乎与恒星的旋转自旋对齐,其最终的密度分布峰值在约$\sim$ 5度或更少,和单行星和多行星过境系统的密度分布是统计上不同的。通过将星盘排列作为一个自由参数,我们表明,如果假设行星形成于原始错位的出生盘中,并在$\gtrsim$ 10-20度处形成“倾斜”分布,则单行星和多行星过境系统的密度分布仅在统计上无法区分。我们讨论的背景下,恒星形成和潜在的影响,这种情况下形成模型的这些错位的起源。
2023-03-10 astro-ph.EP
The star HIP 41378 potentially misaligned with its cohort of long-period planets
通过全球光谱学活动探测长周期温和巨行星 HIP 41378 f 的 RM 效应,发现其 3D 自转-轨道角为 52 度,表明恒星自转轴存在原始倾斜,为行星形成理论提供了新约束。
2025-09-15 astro-ph.EP
A Tendency Toward Alignment in Single-Star Warm Jupiter Systems
对于具有宽分离、潮汐分离的系外行星的系统,自旋轨道角的分布对动力学暴力的行星演化历史的流行提供了独特的约束。潮汐分离的行星提供了一个相对公正的看法原始恒星的质量分布,因为它们不能潮汐重新调整系统的寿命。我们提出了我们的长周期系外行星系统(SOLES)调查中的恒星倾角的第三个结果:测量Rossiter-McLaughlin效应在潮汐分离的温暖木星TOI-1478 b的两次凌日中的WIYN/NEID和Keck/HIRES光谱仪,揭示了天空投影的自旋轨道角$λ=6.2^{+5.9}_{-5.5}$度。结合这一新的测量与完整的档案的quadrity测量,包括两个以前的限制,从SOLES调查,我们证明,在单星系统中,潮汐分离的温暖的quadriters优先更接近轨道的热quadriters对齐。这一发现有两个关键意义:(1)单星系统中的行星倾向于在对齐的原行星盘内形成,(2)温暖的彗星比热彗星更安静地形成,在单星系统中,在后盘扩散阶段,行星与行星的相互作用可能会扰动到一个不对齐的状态。我们还发现,低质量的土星跨越广泛的自旋轨道角,这表明在这些系统中的行星行星散射和/或世俗机制的流行。
2022-07-13 astro-ph.EP astro-ph.SR
Orbital alignment of HD 332231 b
与传统的行星形成导致太阳系整齐有序的观点相反,系外行星系统表现出高度多样化的轨道:短周期和长周期,圆形和偏心,良好和错位,甚至逆行轨道。为了了解这种多样性,必须探测关键的轨道参数。自旋-轨道排列是这样一个参数,可以提供有关系统的形成和迁移历史的信息。然而,潮汐循环和排列可能会妨碍在行星形成和演化的背景下,对轨道短于10天的行星的轨道偏心率和偏心率的解释。在这里,我们的目标是测量HD 332231系统中的投影恒星相似度,其中一颗温暖的(周期约18.7天)巨行星在圆形轨道上绕着一颗明亮的F星运行。我们用HARPS-N摄谱仪在凌日期间观察了该系统,并获得了Rossiter McLaughlin效应的数据。我们分析了光谱凌日数据与新的TESS测光采用三种不同的分析方法。不同方法的结果完全一致。我们发现一个-2+/-6度的投影平行度,表明恒星的自转轴与行星的轨道很好地对齐。此外,我们发现过境时间变化的证据表明存在一个额外的第三个机构在系统中。加上低轨道偏心率,良好的排列表明这颗温暖的巨行星没有经历高偏心率的迁移。
2022-03-02 astro-ph.EP astro-ph.SR
The TESS-Keck Survey IV: A Retrograde, Polar Orbit for the Ultra-Low-Density, Hot Super-Neptune WASP-107b
我们用Keck/HIRES测量了WASP-107 b在单次凌日过程中的Rossiter-McLaughlin效应。我们发现WASP-107 b的轨道相对于其主星旋转轴的天空投影倾角为$|λ| = {118}^{+38}_{-19}$度。这证实了之前从点交叉事件中提出的错位/极地轨道,并将WASP-107 b添加到围绕冷恒星的极地轨道上不断增长的热海王星中。WASP-107 b也是第四颗拥有已知遥远行星伴星的此类行星。我们研究了几种动力学途径,通过这些途径,这颗伴星可能在WASP-107 b中引起了这样的一致性。我们发现,节进动和磁盘分散驱动的倾斜都可以解释目前的轨道几何,而Kozai-Lidov周期被抑制的广义相对论。虽然每个假设都需要两颗行星之间的相互倾斜,但交点岁差需要一个更大的角度,对于WASP-107来说,这是未来盖亚天体测量数据可探测的阈值。由于节点岁差与恒星类型无关,但盘扩散驱动的倾斜却有,因此最好在总体水平上区分这两种模型。发现和表征更多像WASP-107这样的太阳系外系统将有助于区分热海王星的轨道分布是否是对齐和极地轨道的二分法,或者我们是否在节点岁差周期中均匀采样。
2021-01-22 astro-ph.EP
Discovery of a Jupiter Analog Misaligned to the Inner Planetary System in HD 73344
本研究利用27年视向速度、TESS及Hipparcos-Gaia数据发现HD 73344 d,并证明其与内行星系统显著错位,揭示了行星散射或原行星盘扭曲的演化线索。
2025-01-11 astro-ph.EP astro-ph.SR
Hot Exoplanet Atmospheres Resolved with Transit Spectroscopy (HEARTS) VII. Detection of sodium on the long-transiting inflated sub-Saturn KELT-11 b
本研究利用HARPS光谱仪对长凌星膨胀亚土星KELT-11b进行连续三晚观测,成功探测到Na D1和D2线的钠过量吸收,揭示了其日侧至夜侧风场模式及显著未对齐的轨道,表明该行星是下一代望远镜大气表征的独特基准目标。
2022-09-01 astro-ph.EP