天文模拟解释的巨型外产的神秘观察

时间：2021-08-18 13:52:02 来源：

行星系统演进中的巨大影响阶段可以用偏心轨道解释近距离行星的观察。

随着行星系统的发展，行星之间的重力相互作用可以将其中一些射出到宿主恒星周围的偏心椭圆轨道，甚至完全脱离系统。较小的行星应该更容易受到这种引力散射的影响，但是已经观察到许多气体巨大的外延凸起，偏心轨道与我们自己的太阳系中行星的大致圆形轨道不同。

令人惊讶的是，具有最高群众的行星倾向于是具有最高偏心的行星，即使较大质量的惯性应该使其从其初始轨道中越难以使用。这种反向直观的观察促使加州大学Santa Cruz的天文学家探讨了使用计算机模拟的行星系统的演变。他们的结果是在一篇文章中发表的一篇文章中报告，为高群行星系统演变的巨大影响阶段提出了一个至关重要的作用，导致多个巨型行星的碰撞增长，具有近距离轨道。

“巨大的星球不容易地分成一个偏心轨道，作为一个较小的行星，但如果有多个巨型行星接近宿主恒星，他们的引力相互作用更可能将它们散射成偏心轨道，”首次作者Renata Frelikh解释说， UC Santa Cruz的天文学和天体物理学研究生。

Frelikh演出了数百个行星系统模拟，从圆形轨道上的每个行星开始，并改变系统的初始总质量和近乎近的行星。随着系统的发展为2000万模拟年，动态不稳定性导致碰撞和合并，以形成更大的行星以及喷射一些行星并将其它分散成偏心轨道的重力相互作用。

研究人员发现这些模拟结果的结果发现，具有最初始总批量的行星系统生产最大的行星和具有最高偏心的行星。

“我们的模型自然地解释了质量和偏心的反向直观相关性，”Frelikh说。

Coauthor Ruth Murray-Clay，在UC Santa Cruz的理论天体物理学教授表示，他们的模型中唯一的非标准假设是行星系统的内部可以有几个气体巨型行星。“如果你做出这种假设，所以所有其他行为都随之而来，”她说。

根据行星形成的经典型号，基于我们自己的太阳系，在一颗星系的原始圆盘内部没有足够的材料来制作煤气巨头行星，所以只有小岩石行星在内部形成系统和巨大行星形成更远。然而，天文学家已经检测到许多气体巨头，靠近他们的主人恒星。因为它们相对容易地检测，这些“热门师徒”占大多数早期外产的发现，但它们可能是行星形成的罕见结果。

“这可能是一个不寻常的过程，”默里 - 克莱尔说。“我们认为当磁盘中的初始质量很高时，更有可能发生，并且在巨大的影响期间产生高群众巨型行星。”

这种巨大影响阶段类似于我们自己的太阳系组装的最后阶段，当月亮在地球和另一个星球之间的碰撞之后形成时。“由于我们的太阳系偏见，我们倾向于将冲击视为发生在岩石行星上的影响以及发生在巨型行星上，但行星系统的演化中存在整体频谱，”默里 - 克拉说。

根据Frelikh的说法，高群众巨型行星的碰撞增长应在内部区域最有效，因为系统外部的行星之间的遇到更可能导致喷射而不是合并。她说，生产高质量行星的合并应达到大约3个天文单位的宿主之星（AU，从地球到太阳的距离）。

“我们预测，最群众的巨型行星将由较小的气体巨头的较小气体巨头从他们的主人恒星中的合并产生，”Frelikh说。“EXOPLANET调查发现了一些非常大的外延网，接近木星质量的20倍。产生那些可能需要很多碰撞，因此我们在模拟中看到这种巨大影响阶段是有趣的。“

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参考：“国产阶级系统托管巨头行星的行星行星阶段签名”由Renata Frelikh，Hyerin Jang，Ruth A. Murray-Clay和Cristobal Petrovich，2019年10月17日，Astrophysical Journy.Doi：
10.3847 / 2041-8213 / ab4a7b

除了Frelikh和Murray-Clay之外，本文的同志包括在多伦多大学的UC Santa Cruz和Cristobal Petrovich的Hyerin Jang。这项工作由国家科学基金会资助。

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