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紫金山天文台揭示短周期类地行星的形成机制与轨道特征

作者:admin  来源:未知

紫金山天文台揭示短周期类地行星的形成机制与轨道特征

  2月23日,英国《皇家地理学会月刊》(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)在线发表了中国迷信院紫金山天文台研究员季江徽课题组对于短周期类地行星的形成机制与轨道特点的研讨结果,该项研究对揭示行星系统的形成演变具备主要意思。

  目前系外行星已发现了超过3500颗。美国国度航空航天局Kepler打算基于凌星法发现了大批的短周期系外类地行星。2015年11月10日,该规划科学团队宣布了4696颗行星候选体,其中1030颗被证以为行星。观测数据表明短周期类地行星在系外行星系统中较常见,然而这与太阳系的类地行星观测事实大同小异,那么这些短周期类地行星毕竟是如何形成的?它们拥有哪些特征?

  短周期类地行星的形成可能有以下机制:一种可能是它们在本地形成,这就请求在其形成之初原行星盘存在较大质量,方可为天生多个类地行星供给足够的“原资料”,澳门娱乐城;另一种可能是行星胚胎在行星盘中阅历向内轨道迁移而形成,尤其是行星胚胎的第一类轨道迁移和睦态巨行星第二类轨道迁移过程的影响,行星胚胎迁移将促使系统内部物资的累积从而增大形成类地行星的概率。而气态巨行星的迁徙进程则会激发其轨道以内星子与行星胚胎的轨道偏心率,澳门娱乐城,从而增大它们之间的碰撞多少率,因而可造成更大品质的短周期超级地球。

  在被证认的行星体系中发明了很多行星的轨道公转周期濒临简略整数比,如三颗行星公转周期之比靠近于4:2:1。在太阳系中,木星的三颗伽利略卫星的轨道周期也浮现这样的法则,即形成所谓的拉普拉斯共振。然而在系外行星的群体中,这类行星的近共振构型是如何构成的,在行星系统中是否广泛存在?

  在该项工作中,研究职员基于行星盘的模型并针对不同天体的活动特色,发展了大量的数值模仿研究,探讨了气态巨行星(如木星质量或土星质量的行星)的轨道迁移、巨行星的数量多少、只存在类地行星等不同情形,探讨了短周期类地行星的可能形成机制和轨道散布特征。研究表明,在气态巨行星的迁移作用影响下,所研究的行星系统中均可生成短周期类地行星,且有两组演化成果呈现了类地行星与两颗气态巨行星之间形成了近4:2:1共振(如图所示),从而能够解释Kepler-238与Kepler-302这两个行星系统构型的形成。研究人员还针对只存在类地行星的情况进行了数值模拟,通过35组模拟发现,大概有17%的算例在第一类轨道迁移作用下系统中也可形成近4:2:1共振构型。这些研究进而可说明其余相似行星系统形成与演化规律。这项研究不仅有助于人们深刻懂得短周期类地行星的形成机制和轨道特征,对意识太阳系的来源演化也有重要科学意义。

  该工作得到了中科院行星科学重点试验室、中科院天文策略性先导科技专项(B类)、国家天然科学基金等名目赞助。

  文章链接

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  图:存在两颗气态巨行星的行星系统演化,质量为木星质量跟土星质量的气态巨行星经历了第二类轨道迁移,系统中终极形成了一颗5.05地球质量的短周期类地行星。这三颗行星形成了近4:2:1共振构型,澳门娱乐城

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