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天体物理学 > 地球与行星天体物理学

arXiv:2507.03906 (astro-ph)
[提交于 2025年7月5日 ]

标题: 行星系统的动力学演化半解析模型 II:应用于由行星形成模型形成的系统

标题: Semi-analytical model for the dynamical evolution of planetary system II: Application to systems formed by a planet formation model

Authors:Tadahiro Kimura, Eiichiro Kokubo, Yuji Matsumoto, Christoph Mordasini, Masahiro Ikoma
摘要: 紧密的低质量行星的标准形成模型涉及高效的向内迁移,随后在原行星气体盘消散后通过巨大撞击增长。 虽然详细的N体模拟增强了我们的理解,但其高计算成本限制了与观测结果的统计比较。 在我们之前的工作中,我们引入了一个半解析模型,以跟踪气体盘消散后多个行星通过引力散射和巨大撞击的动力学演化。 尽管该模型在各种初始条件下成功再现了N体模拟结果,但我们的验证仍仅限于紧凑且等距排列的行星系统。 在本文中,我们改进了模型,以处理具有更广泛行星质量、半长轴和轨道分离变化的多样化行星系统,并将其与最近的行星种群合成结果进行验证。 我们增强的模型准确再现了最终行星系统的质量分布和轨道结构。 因此,我们确认该模型可以预测气体盘消散后的动力学演化结果,在广泛的行星系统结构中,这对于降低行星形成模拟的计算成本至关重要。
摘要: The standard formation model of close-in low-mass planets involves efficient inward migration followed by growth through giant impacts after the protoplanetary gas disk disperses. While detailed N-body simulations have enhanced our understanding, their high computational cost limits statistical comparisons with observations. In our previous work, we introduced a semi-analytical model to track the dynamical evolution of multiple planets through gravitational scattering and giant impacts after the gas disk dispersal. Although this model successfully reproduced N -body simulation results under various initial conditions, our validation was still limited to cases with compact, equally-spaced planetary systems. In this paper, we improve our model to handle more diverse planetary systems characterized by broader variations in planetary masses, semi-major axes, and orbital separations and validate it against recent planet population synthesis results. Our enhanced model accurately reproduces the mass distribution and orbital architectures of the final planetary systems. Thus, we confirm that the model can predict the outcomes of post-gas disk dynamical evolution across a wide range of planetary system architectures, which is crucial for reducing the computational cost of planet formation simulations.
评论: 11页,7图,已接受发表于ApJ
主题: 地球与行星天体物理学 (astro-ph.EP)
引用方式: arXiv:2507.03906 [astro-ph.EP]
  (或者 arXiv:2507.03906v1 [astro-ph.EP] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2507.03906
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI(待注册)

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来自: Tadahiro Kimura [查看电子邮件]
[v1] 星期六, 2025 年 7 月 5 日 05:38:55 UTC (703 KB)
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