行星迁移

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行星迁移发生在行星或围绕恒星运行的其他天体与气体或星子盘相互作用时,导致其轨道参数发生变化,尤其是其半长轴。行星迁移是对热木星(具有木星质量但轨道仅几天的系外行星)最可能的解释。普遍接受的原行星盘形成行星的理论预测,这样的行星不能在离它们的恒星如此近的地方形成,因为在如此小的半径下质量不足,而且温度太高,无法形成岩石或冰行星。 如果在气体盘仍然存在的情况下形成类地质量行星,它们可能会快速向内迁移,…

行星迁移

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行星迁移发生在行星或围绕恒星运行的其他天体与气体或星子盘相互作用时,导致其轨道参数发生变化,尤其是其半长轴。 行星迁移是对热木星(具有木星质量但轨道仅几天的系外行星)最可能的解释。 普遍接受的原行星盘形成行星的理论预测,这样的行星不能在离它们的恒星如此近的地方形成,因为在如此小的半径下质量不足,而且温度太高,无法形成岩石或冰行星。

如果在气体盘仍然存在的情况下形成类地质量行星,它们可能会快速向内迁移,这一点也变得很清楚。 如果这些行星是通过核心吸积机制形成的,这可能会影响巨行星(质量约为 10 到 1000 个地球质量)核心的形成。

磁盘类型

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气盘

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观测表明,围绕年轻恒星运行的原行星盘中的气体有几到几百万年的寿命。 如果质量约为地球质量或更大的行星在气体仍然存在的情况下形成,行星可以与原行星盘中周围的气体交换角动量,从而使它们的轨道逐渐变化。 虽然在局部等温盘中迁移的方向通常是向内的,但在具有熵梯度的盘中可能会发生向外迁移。

星子盘

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在行星系统形成的后期阶段,大质量的原行星和微行星以一种混乱的方式在引力作用下相互作用,导致许多微行星被抛入新的轨道。 这导致行星和星子之间的角动量交换,并导致迁移(向内或向外)。 海王星的向外迁移被认为是冥王星和其他冥王星与海王星 3:2 共振的共振捕获的原因。

迁移类型

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行星轨道迁移有许多不同的机制,下面描述为圆盘迁移(I 类迁移、II 类迁移或 III 类迁移)、潮汐迁移、星子驱动迁移、引力散射和 Kozai 循环 和潮汐摩擦。 此类型列表并不详尽或明确:根据任何一种研究最方便的方法,不同的研究人员会以不同的方式区分机制。

任何一种机制的分类主要基于磁盘中的情况,这些情况使该机制能够有效地将能量和/或角动量转移到行星轨道和从行星轨道转移。 随着磁盘中材料的丢失或重新定位改变了环境,一种迁移机制将让位于另一种机制,或者可能没有。 如果没有后续机制,迁移(很大程度上)就会停止,恒星系统就会(大部分)变得稳定。

磁盘迁移

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圆盘迁移是由嵌在圆盘中的足够大的物体对周围圆盘的气体施加的引力引起的,这扰乱了其密度分布。 根据经典力学的反作用力原理,气体对物体施加大小相等、方向相反的引力,也可以表示为力矩。 这个扭矩改变了行星轨道的角动量,导致半长轴和其他轨道元素的变化。 随着时间的推移,半长轴的增加会导致向外迁移,即远离恒星,而相反的行为会导致向内迁移。

磁盘迁移的三种子类型被区分为类型 I、II 和 III。 编号无意暗示顺序或阶段。

行星迁移

I 类迁移

小行星经历 I 型磁盘迁移,由 Lindblad 和同向旋转共振产生的扭矩驱动。 林德布拉德共振在行星轨道内外的周围气体中激发螺旋密度波。 在大多数情况下,外部螺旋波比内部波施加更大的扭矩,导致行星失去角动量,从而向恒星迁移。 由于这些扭矩导致的迁移率与行星的质量和当地的气体密度成正比,并导致迁移时间尺度相对于气态盘的百万年寿命而言往往较短。 以与行星相似的周期运行的气体也会产生额外的共转力矩。 在与行星相连的参考系中,这种气体遵循马蹄形轨道,当它从前方或后方接近行星时会反转方向。 行星前面的气体反转过程起源于更大的半长轴,并且可能比行星后面的气体反转过程更冷、更稠密。 这可能会导致行星前方密度过高的区域和行星后方密度较小的区域,导致行星获得角动量。

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词条目录
  1. 行星迁移
  2. 磁盘类型
  3. 气盘
  4. 星子盘
  5. 迁移类型
  6. 磁盘迁移
  7. I 类迁移

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