作者:季江徽等 来源:MNRAS 发布时间:2012-12-25 10:17:33
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研究揭示开普勒10系统潮汐演化机制

艺术家笔下的Kepler-10行星系统

最近,中国科学院紫金山天文台季江徽研究员与其博士研究生董瑶揭示了Kepler-10双行星系统的潮汐演化过程,探讨了该系统的可能形成机制。
 
随着Kepler空间探测计划的实施,人们已经发现了2300多颗系外行星候选体,包括大约450个多行星系统。其中Kepler-10系统是一个典型的分层结构的双行星系统,它包含两颗行星,内行星是Kepler空间探测计划发现的第一颗岩石类地行星,其轨道半长轴为0.01684 AU,非常靠近中心恒星;而外行星距离恒星和内行星较远,半长轴为0.2407AU。根据目前行星形成理论,岩石成分的类地行星形成的最小距离约为0.4 AU,且大多数为近圆形轨道。因此,Kepler-10系统的两颗行星不太可能在目前的轨道附近形成,它们可能是在较远处形成以后经历了迁移机制(如行星在气体盘中迁移、行星与行星之间的散射等),才抵达了靠恒星较近的轨道上,进而受到了较强的潮汐效应。然后,两颗行星又经过长期的潮汐演化过程,最终形成了目前的行星系统。
 
季江徽等研究人员利用理论分析和数值模拟方法研究了Kepler-10系统的潮汐演化过程。他们在动力学模型中,主要考虑了中心恒星作用到内行星上的潮汐效应和相对论效应,以及两颗行星之间的引力摄动。数值模拟结果表明,内行星由于非常靠近中心恒星,潮汐衰减和圆化现象极为明显,潮汐效应对其轨道演化的最终构型起到极其重要的作用;而外行星由于离恒星和内行星较远,潮汐作用不显著。另外,他们还利用一般长期摄动理论分析了该系统的潮汐演化过程,与数值结果相符。
 
对于该行星系统的形成,紫台研究人员指出,内行星可能经历了行星与行星之间的散射过程,从而获得了比较显著的偏心率数值;而外行星可能是从原行星盘中迁移到当前位置附近,由于行星盘中气体对偏心率的抑制作用,它维持了非常小的偏心率,拥有近圆轨道。
 
研究Kepler-10系统的潮汐演化对于揭示Kepler空间望远镜所发现的一般双行星及多行星系统的形成演化具有重要意义。该研究工作将于近期发表在国际著名天文刊物《皇家天文学会月报》(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, MNRAS)上。(来源:中科院紫金山天文台)
 
 
 
 
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