扁率对行星自由核章动与低阶本征模耦合影响的初步研究

由于行星不是严格的刚体,自转会使其形变为近似的扁球体,这种非球体性会对其本身的物理性质产生影响.从其对自由核章动和低阶本征模耦合影响两个方面进行了初步的讨论.首先,讨论了扁率对于自由核章动产生的影响;其次,土星的大扁率使其低阶的本征模强烈耦合,此时解的截断长度和不同模之间的能量比会使结果有着明显的不同.计算了在不同的截断下,低阶本征模周期的变化,同时初步讨论了不同本征模间能量的比例对本征模的影响.     

系外行星上的生命线索

近十年来,天文学家已经新发现了将近3000颗系外行星。将来,随着更多用于搜寻系外行星的新卫星发射升空,这一数字还会增长得更快。研究者最初关心的主要是尽可能多地发现系外行星,并且确定它们的质量和轨道。近年来,人们的关注点已经更多地转向行星更为特殊的性质,如化学组成、自转周期和大气特征(如,系外行星上的云).     

基于Kepler Q1–Q17数据对类太阳型恒星的行星生成率估算

近30年来的系外行星探测揭示了行星在宇宙中普遍存在的事实.为了深入研究适宜生命居住行星的普遍性,一方面需要了解宜居行星的特性;另一方面可以通过分析已发现系外行星的分布特征,推算该类行星在恒星周围的存在几率.在目前已发现的系外行星中,凌星法发现的占据了绝大多数,如Kepler空间望远镜所观测的系外行星共有2344颗. 2018年Kepler正式退役,其科学团队发布了最终版的Kepler Data Release (DR25),包含观测季度Q1–Q17的恒星共198709颗.通过对Kepler数据的分析,使用逆检测效率法和最大似然分析法两种不同的方法对系外行星半径周期参数空间内的行星生成率进行了估算,同时将计算样本根据恒星的光谱类型进行分类,分别估算得到了F、G、K型的Kepler恒星周围的行星生成率及其整体的生成率.对于半径范围1–20 R_⊕(R_⊕为一个地球半径),轨道周期范围0.4–400 d的Kepler凌星系外行星,宿主恒星为F型时逆检测效率法和最大似然法估算得到的行星生成率分别为0.36±0.02和0.47±0.02,宿主恒星为G型时的...     

几何因素对脉冲星自转参数的影响

脉冲星自转参数是脉冲星最重要的参数之一,能反映脉冲星本身的物理性质.根据计时观测所得的自转参数除了包含脉冲星本身固有的部分,还受到几何因素的影响,例如地球自转参数、岁差章动模型、行星历表误差、脉冲星相对于太阳系质心(solar system barycenter,SSB)的速度和加速度.通过分析脉冲星计时观测模型,从而推导出这些因素与脉冲星自转参数的关系,进一步估计了这些因素对自转参数影响的量级大小.在现有的观测精度下,地球自转参数和岁差章动模型的误差对计时观测的影响可忽略,可以认为脉冲星自转参数不受其影响.行星历表误差对自转参数的影响远小于自转参数本身,同样可以忽略.脉冲星相对于太阳系质心的视向速度影响到脉冲星周期,该影响比脉冲星本身周期约小4个量级.值得注意的是,脉冲星横向速度和脉冲星相对于太阳系质心的视向加速度对周期变率的影响不可忽略,特别是对于周期变率较小的毫秒脉冲星来说,这两个因素的影响可能是脉冲星视周期变率中的主要成分.     

天体自转因素导致的相对论性效应

本文在PPN框架中得到了太用系内自转因素产生的瞬时轨道根数改正的一阶封闭分析解.轨道半长径和偏心率不受长期效应的影响,只受周期效应的影响;轨道倾角、升交点经度、近星点角距,平近点角既受长期效应又受周期效应的影响.我们用两种引力理论分别计算了太阳自转对地内大行星及—些小行星轨道,行星自转对自然卫星轨道,地球自转对人造卫星轨道所产生的各相对论性效应.     

系外行星系统中潮汐和共振的动力学研究

<正>近年来,行星形成理论与行星系统动力学已经成为天文学研究的一个重要领域.随着系外行星探测的不断深入,各种与太阳系相比特征迥异的系外行星系统被发现.大批离恒星极近的行星被发现,它们的周期只有几天,从而会受到强烈的潮汐耗散作用.很多多行星系统中相邻行星的周期比都接近简单整数比,这预示着它们很可能处在平运动共振.行星的轨道面与恒星的赤道面夹角的范围也从太阳系内的行星的(?)7°扩展到0°~180°的整个有效范围,出现了不少逆行的热木星.这些新现象在挑战传统的行星形成理论与行星系统动力学的同时,也为其进一步的完善和发展提供了前所未有的机遇.本文将基于最新的观测数据和统计特征,从行星系统动力学角度出发,将潮汐作用与诸共振相结合,研究行星演化过程中的不同构型.     

类地行星的形成、内部结构与大气逃逸

截止到2014年4月21日,已发现了1490多颗系外行星和3705颗Kepler候选体。这从观测角度证明了行星在银河系中是普遍存在的。对系外行星的研究丰富并加深了人们对行星形成与演化的认识。另外,新的观测与发现也不断提出新的科学问题。本论文开展了类地行星的形成演化、内部结构以及大气逃逸的研究。     

有核的转动多层球的平衡结构

本文用一阶微扰理论讨论了有核的转动多层球平衡结构,并给出数值解。结果表明,核的质量越大,多层球转动的临界中心角速度Ω_(ocrl)就越小。而在相同的中心自转角速度下,核的质量越大,旋转棉球的扁率ξ_a/ξ_p也越大。本文还讨论了较差转动参数b对有核多层球平衡结构的影响。     

金星的形状及其动力学参数

根据最近发表的由先驱者金星轨道飞行器获得的金星司托克斯系数,导出了金星的扁率和克莱洛椭球体,还讨论了金星的主惯量矩及其原始自转周期等问题. 在行星形状理论中,如果已知4个选定的椭球参数,例如α(赤道半径),J_2(二阶带谐系数),GM(引力常数)和ω(自转角速度),就可以建立起一个等位旋转椭球——行星的动力学形状,以及行星重力场。就金星而言,上述4个参数中的J_2长期以来很难获得。通过空间探测手段的不断发展,近来已能取得较准确的金星的J_2值了。本文拟根据已发表的最新观测资料,按文献[1]的公式计算金星的动力学形状,并讨论金星的主惯量矩等问题。     

崛起的新行星:超级地球和亚海王星

随着观测技术的发展,发现太阳系外行星是预料之中的.然而,不曾料到的是,近几年探测发现的大多数系外行星却在太阳系中找不到一个对应的模版.它们的大小介于地球和海王星之间,被称为超级地球和亚海王星.简要地介绍这一类崛起的新行星物种,归纳和总结目前对它们的物理性质、轨道性质以及形成起源的理解.最后展望未来这方面的一些期待.     

高精度测定外行星位置—可行性及实验

大行星位置的测量是天体测量学中的一项长期而重要的任务,如何在当前形势下高精度测定行星的位置是本文研究方向的最终目标,鉴于太阳系内行星和木星都有新技术进行高精度的位置观测,作者探讨了如何用光学手段高精度测量外行星（土星,天王星和海王星）的位置。提出了长焦距望远镜ＣＣＤ观测行星卫星和用中天望远镜ＣＣＤ观测暗恒星相配合的思路,因此,对长焦距望远镜ＣＣＤ观测外行星卫星和中天望远镜ＣＣＤ相对观测恒星进行了系     

系外行星系统掩星周期变化研究进展

在掩星法发现的系外行星系统中,如果存在其他未知的伴星绕同一颗恒星运动,掩星行星由于受到伴星引力的影响,运动轨道将发生变化,轨道周期不再是常数,而是变化的。利用这种变化探测掩星系统中的其他行星,已成为一种新的方法。主要介绍了未知行星与掩星行星之间的引力作用引起的掩星周期变化效应,以及掩星周期变化法探测系外行星的理论和研究进展状况,最后简要讨论了几种影响掩星周期变化的其他因素:共轨行星、卫星、潮汐效应、相对论效应及恒星的引力四极矩等。     

超短周期系外行星研究进展

超短周期(ultra-short-period,USP)行星是指轨道周期小于1 d的系外行星,是近年来系外行星研究领域中一个新的前沿目标。USP行星的搜寻与确认需要借助傅里叶变换(Fourier transform,FT)和盒最小二乘法(the box least,BLS)等光变曲线分析算法,以筛选和确认精准的周期信号。利用统计方法可得到目前USP行星的轨道周期、行星半径、宿主恒星类型等分布特征。大部分USP行星半径小于2R⊕,受行星质量限制,大多数USP行星无法通过视向速度信号测得精确的行星质量。根据已有的观测结果可算出,部分USP行星的质量小于10M⊕,由此推测这些USP的组成更接近金属与岩石混合的类地行星。由于密近轨道可能发生光致蒸发等物质损失过程,USP行星大气的存在情况尚不明确。目前,USP行星被认为起源于热木星(hot-Jupiters)或亚海王星(sub-Neptunes),但USP行星与热木星的主星金属丰度的分布存在较大差异,亚海王星的光致蒸发起源理论可能性更高。USP行星轨道演化机制包括低偏心率轨道迁移和潮汐耗散的原位起源模型等。     

系系外行星系统HAT-P-36的测测光观测研究

在2012至2014年期间,用云南天文台1 m望远镜对HAT-P-36系外行星系统的3次凌食事件进行了测光观测。用IRAF软件包对CCD测光图像进行处理,用coarse de-correlation和SYSREM方法对数据中的系统误差进行改正,最后用MCMC方法求解HAT-P-36行星系统的物理参数。新得到的行星质量比Mancini等人和Bakos等人的计算结果略微偏大。基于20组凌食事件的中心时刻数据,用最小二乘法对其进行拟合,得到更加精确的行星轨道周期(1.327 347 04±0.000 000 27)d,从O–C图中可以看出线性关系并不能很好地拟合数据点,但是功率谱分析没有发现明显的周期性信号,在此假设HAT-P-36b的轨道外存在一颗微扰行星并限定它的一些物理参数。     

2005年4月重要天象预告

4月3日木星冲日行星冲日是指外行星与太阳黄经相差180度时的天象冲日时,当太阳落入西地平线,行星便从东地平线上升起;因此,冲日前后是观测外行星的有利时期。今年4月 3日 24时发生木星冲日。2月一6月初木星在室女座中逆行。冲日前后木星的亮度达一25等、假设地球、木星的运行轨道为圆形,可以利用计算会合同期P的公式,算出下次木星冲日的大致日期、已知地球的恒星周期     

液核地球自转速率变化的带谐潮效应Ⅱ--数值计算与比较

地球自转速率的潮汐变化可由无量纲参数k/cm)(k和cm分别为壳幔的有效Love数和有效极转动惯量)来表征。对于一个具有弹性地幔、平衡海潮和核幔不耦合的地球k/cm=0.944,且与潮波频率无关。海潮的非平衡扰动使k/cm为复数,且与频率有关。大气对自转速率有效勒夫数的贡献约为Δkat=0.0075。同时地幔滞弹性对勒夫数也产生扰动。利用本文得到的理论公式和最新的潮汐数据计算了地球自转速率的潮汐变化,及其有关地球物理机制的影响。     

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．     

双星系统中行星的形成及动力学

自1995年在类太阳恒星周围发现第1颗太阳系外行星(简称系外行星)以来,到目前为止发现的系外行星数目已达500多个.恒星一般诞生在双星系统中,因此在双星系统中发现行星是很自然的.目前的观测统计显示,双星系统中具有行星的恒星比例大概为17％.显然这个比例应该看成一个下限,因为很强的观测选择效应使很多行星观测计划避开了双星系统.目前发现的有行星的双星系统大都为S型,即一颗伴星围绕着里面的恒星-行星系统公转.一般S型的双星轨道间距在100 AU以上,不过目前也发现了4个S型双星轨道间距在20 AU左右.这些系统包括Gamma Cephei、GJ 86、HD41004和HD 196885.除了以上介绍的S型双星,还有一类叫P型,即行星围绕两个恒星公转.P型的双星到目前为止只发现并确认了两例.本论文将主要研究S型双星系统中的行星形成. 在第1章,我们首先概括了到目前为止有关单星和双星系统中行星的观测特征.然后,我们系统地介绍了有关行星形成的理论模型,特别是这些理论模型应用到双星系统中时需要考虑的情况变化.双星系统中,由于伴星的引力扰动,行星形成与之在单星系统中相比变得更加复杂.伴星的引力可以激发起星子的轨道,从而使得它们的碰撞速度增大到大于星子的表面逃逸速度,甚至大于使星子碎裂的极限速度.行星形成的中间(第2)阶段—从星子到行星胚胎,因此变得问题重重和扑朔迷离.我们接下来的内容将主要集中在这个问题很多的中间阶段,看星子能否以及如何顺利通过这个阶段.     

轨道距离对系外行星大气逃逸的影响

大气逃逸是行星大气演化的重要一环,其主要能量来源为主星在高能波段的辐射.辐射流量随轨道距离的增大会急剧下降,不同轨道处的行星大气逃逸差异较大,轨道距离对系外行星大气逃逸的影响需要深入研究.运用一维流体动力学模型,并且考虑辐射转移和多种粒子的光化学反应过程,对行星大气逃逸随轨道距离的变化进行了研究.由于主星光谱在不同的演化阶段会表现出较大差异,故采用XSPEC(X-Ray Spectral Fitting Package)中的等离子体模型APEC(Astrophysical Plasma Emission Code),获得不同年龄的类太阳星光谱作为模型输入光谱.结果发现:不同轨道处的行星逃逸率显著不同,逃逸机制也会随轨道距离的增大由剧烈的流体动力学逃逸转化为缓和的金斯逃逸,且行星引力势越小、恒星-行星系统越年轻,这一转化距离越远.处于年轻恒星-行星系统中的短周期行星,逃逸率和辐射流量的相关性降低.这个结果表明经典的能量限制(Energy-limited)逃逸理论对这类行星是不适用的.这些发现丰富了对系外行星大气逃逸过程的研究,尤其是扩展了在不同轨道距离和恒星年龄条件下,逃逸机制和能量转换过程的研究.     

系外行星凌星预报

三月的夜晚对于爱好者夜间观测来说可能还有些寒冷,但是到了春暖花开的四月,随着气温的回升,也越来越适合夜间观测。下面就带大家走进4月适合观测的系外行星凌星现象：右页表格是以北京地区地理坐标为准,在系外行星凌星数据库ETD（http：//var2．astro．cz／ETD／predictions．php）中得到的4月份将要发生的部分凌星现象的预报汇总。主星亮度暂选为亮于11等,高度角高于20°,不同地区的爱好者可以通过网站设定当地经纬度。4月份有观测条件的亮星上表已经列出,下面重点介绍下面两颗行星及其主星。