HD 12661行星系统构形的形成与稳定性

最近的多普勒观测表明恒星HD 12661周围存在两颗中等偏心率轨道上运行的行星,内行星的最小质量为2．3木星质量,轨道周期为263．6天;外行星的最小质量为1．57木星质量,轨道周期为1444．5天．该系统的稳定性要求两颗行星处在平运动轨道共振．用数值方法研究了该系统形成初期在恒星气体盘作用下的轨道迁移与稳定性,计算了行星在迁移中被平运动共振俘获的概率．发现这两颗行星目前很可能正处在11:2平运动共振边缘,且运动是混沌的,从而澄清了关于系统目前构形的不同说法,并且很可能在系统形成后行星迁移到目前构形时,气体盘几乎消失了．     

GJ 876行星系统中潜在类地行星研究

用数值积分方法模拟探讨了GJ876行星系统中存在潜在类地行星的可能性．结果表明分别产生于内外两颗巨行星的长期共振v_1和v_2可激发类地行星(其轨道半长轴分布在0．21AU≤a＜0．50AU之间)的偏心率,并使它们在极短时间内被抛射出系统．然而,从动力学角度而言,类地行星潜在存在区域可分布在0．50 AU≤a≤1．00 AU之间,其能在系统中10~5年时间尺度上稳定地存在．     

小行星主带上单个行星的质量上限

介绍了N体模拟的Hermite算法,并利用该算法研究了不同质量行星在小行星主带上轨道的演化情况．采用的演化模型是太阳系N体模型(N=7),即把水星、金星、地球的质量加到太阳上,忽略冥王星,同时在小行星主带附近增加一个假想行星,系统演化时间为1亿年．数值模拟显示能够稳定存在于小行星主带上的单个天体的质量上限其量级为10~(25)kg．模拟同时还显示在某些情况下,假想行星与木星之间的低阶共振可以增强系统的稳定性．     

热海王星系统HD 106315的近$2:1$ 平运动共振捕获与轨道演化

通过结合理论分析和数值模拟方法,可以对热海王星系统HD 106315轨道迁移中的近2:1平运动共振捕获机制以及潮汐作用下的演化过程进行研究.在轨道迁移阶段,初始轨道半长径、初始偏心率以及行星c的偏心率衰减系数K会对系统轨道构型产生影响.数值模拟结果显示当初始轨道半长径分别为ab～0.4 au、ac～0.8 au,偏心率eb和ec均小于0.03时, HD 106315b和HD 106315c在中央恒星的引力作用以及原行星盘粘滞作用下向内迁移, 65000 yr左右两颗行星均可迁移至当前观测位置附近并形成近2:1平运动共振捕获.此外,中央恒星的潮汐效应也可能会对行星系统共振构型产生影响,理论分析表明当行星潮汐耗散系数Q=100时,潮汐效应造成的轨道半长径衰减使系统轨道周期比发生的变化可能是系统脱离共振构型的原因.数值模拟结果显示, HD 106315系统内两颗行星Q103时,来自中央恒星的潮汐效应并不会使行星系统产生明显的偏心率和轨道半长径衰减,不足以使HD 106315行星系统在剩余寿命内脱离2:1平运动共振轨道构型.     

太阳系外行星系统构型的形成与动力学

自从Maryor和Queloz于1995年在51Pegb周围发现了第1颗主序恒星系统内的行星以来,人类已经利用越来越精密的探测方法获得了更多的太阳系外行星系统的信息.截至2010年3月,人类已经探测到了431颗太阳系外行星,其中包含了45个多行星系统.从统计结果来看,系外行星系统的构型以及行星的特点与太阳系存在很多差异.研究这些系统的形成过程可以对太阳系的形成有更深刻的理解,并将推进行星系统形成理论的发展.     

Kepler-9b、c的近2:1平运动共振分析

对多行星系统中行星周期比的统计发现,行星周期比在简单整数比2:1、3:2的右侧边缘处有明显聚集,而在其紧邻的左边有明显空缺.针对这一现象有各种不同的动力学解释. Kepler-9系统中已发现的3个行星中,行星b、c周期比约为2.03,是接近2:1共振的一个典型例子.利用关于偏心率的二阶哈密顿方程,针对只考虑长期作用和加入共振摄动两种情况,通过研究当前状态下系统在能量等高线图与相空间截面图中的位置,讨论了两行星可能的近共振状态.     

行星状星云的CO(1-0)谱线观测

用紫金山天文台青海站的１３７ｍ射电望远镜,对１０个行星状星云给出了新的ＣＯ（１－０）谱线观测结果．其中４个行星状星云：ＮＧＣ６４４５,Ｍ１５９,Ｍ４９和Ｍ２５１,已有过ＣＯ（２１）的观测,本文第一次给出了它们的ＣＯ（１０）的测量结果;对２个别人曾经观测过但未测到ＣＯ的行星状星云：Ｓｈ２７１和Ｍ４１８,本文第一次证认了它们的ＣＯ发射;对４个别人从未进行过ＣＯ搜寻的行星状星云：ＶＶ１８,Ｍ２５２,Ｈｅ２４５９和Ｋ３３１,本文第一次进行了观测,并得到了它们的ＣＯ（１０）谱．由ＣＯ的发射谱征可见,ＶＶ１８可能是一个误分类的行星状星云     

黑洞的搜寻和证认(II):脉冲星-黑洞(PSR-BH)双星系统的研究和搜寻

综述了脉冲星-黑洞（PSR－BH）系统的诞生率理论并指出近期发现该系统的可能性。通过综述和分析脉冲星-中子星（PSR－NS）系统的观测特性,特别是脉冲星精确守时性对精确确定双星轨道参量和验证引力理论的重要意义,推测了PSR－BH系统的可能性质,指出发现PSR-BH系统对黑洞的搜寻和最终证认的重要意义。最后简介目前搜寻PSR-BH系统的现状和我们搜寻短轨道周期脉冲双星的计划。     

天体运动的轨道偏心率研究概述---从恒星系统到行星系统

偏心率是描述天体运动轨道的重要参数之一, 能够为揭示天体的动力学演化提供重要线索, 进而帮助理解天体形成与演化的过程及背后的物理机制. 随着天文观测技术的不断发展, 人们对于天体运动轨道的研究已经走出太阳系, 包含的系统也从大质量端的恒星系统延伸到了低质量端的行星系统. 聚焦天体轨道偏心率研究, 回顾了目前在恒星系统(包括主序恒星、褐矮星以及致密星)和行星系统(包括太阳系外巨行星以及``超级地球''、``亚海王星''等小质量系外行星)方面取得的进展, 总结了不同尺度结构下偏心率研究的一些共同之处和待解决的问题. 并结合当下和未来的相关天文观测设备和项目, 对未来天体轨道偏心率方面的研究工作进行了展望.     

嵌埋星团质量分层的数值模拟研究

目前,对大质量恒星形成的初始条件不很清楚,特别是大质量恒星是否形成于星团中心仍有争议.有人从时标上考虑,认为嵌埋星团的质量分层现象意味着大质量恒星只能在星团中心诞生.利用Monte Carlo方法对嵌埋星团的动力学演化进行了数值模拟,并与观测进行了比较.假设初始时刻大质量恒星随机分布,一定比例的嵌埋星团因为大质量恒星的随机运动,在演化的某个时刻会呈现暂态质量分层,其中一部分相当明显.这说明,大质量恒星在中心形成并非嵌埋星团质量分层现象的唯一解释.此外,气体的动力学摩擦能有效地减小动力学质量分层的时标,从而增大暂态质量分层的概率.     

High-inclination planets and asteroids in multistellar systems

The Kozai mechanism often destabilizes high-inclination orbits. It couples changes in the eccentricity and inclination, and drives high inclination, circular orbits to low inclination, eccentric orbits. In a recent study of the dynamics of planetesimals in the quadruple star system HD 98800, there were significant numbers of stable particles in circumbinary polar orbits about the inner binary pair which are apparently able to evade the Kozai instability.
Here, we isolate this feature and investigate the dynamics through numerical and analytical models. The results show that the Kozai mechanism of the outer star is disrupted by a nodal libration induced by the inner binary pair on a shorter time-scale. By empirically modelling the period of the libration, a criteria for determining the high-inclination stability limits in general triple systems is derived. The nodal libration feature is interesting and, although affecting inclination and node only, shows many parallels to the Kozai mechanism. This raises the possibility that high-inclination planets and asteroids may be able to survive in multistellar systems.     

Stability of fictitious Trojan planets in extrasolar systems

Our work deals with the dynamical possibility that in extrasolar planetary systems a terrestrial planet may have stable orbits in a 1:1 mean motion resonance with a Jovian like planet. We studied the motion of fictitious Trojans around the Lagrangian points L₄/L₅ and checked the stability and/or chaoticity of their motion with the aid of the Lyapunov Indicators and the maximum eccentricity. The computations were carried out using the dynamical model of the elliptic restricted three‐body problem that consists of a central star, a gas giant moving in the habitable zone, and a massless terrestrial planet. We found 3 new systems where the gas giant lies in the habitable zone, namely HD99109, HD101930, and HD33564. Additionally we investigated all known extrasolar planetary systems where the giant planet lies partly or fully in the habitable zone. The results show that the orbits around the Lagrangian points L₄/L₅ of all investigated systems are stable for long times (10⁷ revolutions). (© 2007 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

The Apsidal Antialignment of the HD 82943 System

We perform numerical simulations to explore the dynamical evolution of the HD 82943 planetary system. By simulating diverse planetary configurations, we find two mechanisms of stabilizing the system: the 2:1 mean motion resonance (MMR) between the two planets can act as the first mechanism for all stable orbits. The second mechanism is a dynamical antialignment of the apsidal lines of the orbiting planets, which implies that the difference of the periastron longitudes ₃ librates about 180° in the simulations. We also use a semi-analytical model to explain the numerical results for the system under study.