中國科學院紫金山天文臺領銜的研究團隊，揭示了熱木星周圍的超短周期行星伴星的形成機制，并利用該模型探討WASP-47系統中行星的形成演化歷史，發現巨行星擾動、軌道共振俘獲與恒星潮汐效應的協同作用是這一特殊構型形成的關鍵驅動要素。
WASP-47系統是同時擁有熱木星、內側超短周期行星及外側低質量行星的行星系統。傳統的行星形成理論認為，熱木星通常通過高偏心率遷移機制形成，同時這一劇烈過程會清除內側物質，因此熱木星在行星系統中通常是獨立存在的。然而，WASP-47系統的緊湊多行星結構對這一形成理論提出了挑戰。
基于WASP-47系統的構型特征，該研究提出了全新的形成機制。研究發現，系統中行星經歷三個動力學演化階段。一是平均運動共振捕獲。行星在原行星盤中經歷軌道遷移時被鎖定在平運動共振中，WASP-47系統中3顆行星被俘獲在4:2:1共振中。二是行星偏心率的激發。平運動共振的俘獲與外側熱木星的引力攝動同時激發內側行星偏心率至約0.5。三是恒星潮汐效應。由于行星遷移到距離中心天體小于10天的軌道周期處，恒星的潮汐作用非常重要，導致內側行星的軌道被圓化同時驅動軌道內遷，形成超短周期行星。
研究發現，在形成過程中，熱木星的引力攝動和共振俘獲對偏心率的激發與恒星潮汐對偏心率的抑制之間的博弈，導致最內側行星的偏心率經歷多次激發和被抑制的過程，最內側行星的軌道則發生大幅內遷，從而形成目前觀測到的超短周期行星。基于這一模型，研究通過數值模擬還原了WASP-47系統中行星的演化過程，獲得的系統構型與觀測結果之間的差異小于4%，并預測該類構型的形成概率約為8.4%±2.4%。內側行星能否形成超短周期行星取決于其潮汐耗散因子。該因子處于[1,10]范圍內時，形成超短周期行星的概率更高，說明該類超短周期行星與地球的結構和組成接近。
上述研究揭示了熱木星周圍超短周期行星的形成機制，表明部分熱木星可通過更加平和的軌道遷移形成，且與溫木星的形成過程更相似而非傳統認為的劇烈過程。這為探討熱木星與溫木星的演化關聯提供了線索，預測了類似于WASP-47系統的出現率，為未來觀測提供了理論依據。
近日。相關研究成果發表在《天體物理學雜志快報》（The Astrophysical Journal Letters）上。研究工作得到國家自然科學基金和中國科學院戰略性先導科技專項（B類）等的支持。
論文鏈接
WASP-47系統中行星的形成過程示意圖
本文鏈接：研究揭示熱木星周圍超短周期行星形成新機制http://www.sq15.cn/show-12-917-0.html
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