早期行星迁移可以解释失踪的行星

一种解释作用在新生行星上的力相互作用的新模型可以解释在迄今为止编目的 3,800 多个行星系统中反复出现的两个令人费解的观察结果。

一个被称为“半径谷”的谜题是指半径约为地球1.8倍的系外行星的稀有性。美国宇航局的开普勒宇宙飞船观测这种大小的行星的频率比观测到半径约为地球 1.4 倍的超级地球和半径约为地球 2.5 倍的迷你海王星的频率低 2-3 倍。第二个谜团，被称为“豆荚中的豌豆”，指的是在数百个行星系统中发现的大小相似的邻近行星。其中包括 TRAPPIST-1 和 Kepler-223，它们还具有接近音乐和谐的行星轨道。

“我相信我们是第一个使用行星形成和动力学演化模型来解释半径谷的人，这种模型自洽地解释了观测的多重限制，”莱斯大学的安德烈·伊齐多罗说，他是本周发表在《天体物理学》上的一项研究的通讯作者。期刊信件。“我们还能够证明，包含巨大撞击的行星形成模型与系外行星的豌豆荚特征是一致的。”

Izidoro 是莱斯大学 NASA 资助的 CLEVER Planets 项目的韦尔奇博士后研究员，他和合著者使用超级计算机使用行星迁移模型模拟了行星系统最初 5000 万年的发展。在该模型中，产生年轻行星的气体和尘埃原行星盘也与它们相互作用，将它们拉近它们的母星并将它们锁定在共振轨道链中。当原行星盘的消失导致轨道不稳定，导致两颗或更多颗行星相互撞击时，链条在几百万年内就被打破了。

行星迁移模型已被用于研究保留其共振轨道链的行星系统。例如，Izidoro 和 CLEVER Planets 的同事使用 2021 年的迁移模型来计算 TRAPPIST-1 的七行星系统在轰炸期间可以承受的最大破坏量，并且仍然保持其和谐的轨道结构。

在这项新研究中，Izidoro 与 CLEVER Planets 的研究人员 Rajdeep Dasgupta 和 Andrea Isella 合作，他们都来自 Rice、加利福尼亚大学洛杉矶分校的 Hilke Schlichting，以及德国海德堡马克斯普朗克天文学研究所的 Christian Zimmermann 和 Bertram Bitsch .

“年轻行星向它们的主恒星迁移造成过度拥挤，并经常导致灾难性的碰撞，使行星失去富含氢的大气层，”伊齐多罗说。“这意味着巨大的撞击，比如形成我们月球的撞击，可能是行星形成的一般结果。”

研究表明，行星有两种“风味”，一种是干燥、多岩石且比地球大 50% 的超级地球，另一种是富含水冰且比地球大约 2.5 倍的迷你海王星。伊齐多罗说，新的观测结果似乎支持了这一结果，这与传统观点相矛盾，即超级地球和迷你海王星都是干燥的岩石世界。

根据他们的发现，研究人员做出了可以通过 NASA 的詹姆斯韦伯太空望远镜进行测试的预测。例如，他们建议，一小部分大约是地球大小两倍的行星将保留其原始的富含氢的大气并富含水。